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Exploring the genetic potential of rhizobia: an approach to Integrative and Conjugative Elements (ICEs) and Integrative Mobilizable Elements (IMEs)
No full textA demanda por fertilizantes, representa um dos maiores desafios globais devido ao alto custo e potencial de contaminação ambiental, impactando negativamente a agricultura e colocando em risco a segurança alimentar mundial. Por outro lado, prevê-se que a produção agrícola precise aumentar 60% até 2050 para atender a crescente demanda, o que torna urgente o desenvolvimento de soluções sustentáveis. Neste contexto, a biotecnologia agrícola, com ênfase no uso de microrganismos promotores de crescimento de planta, surge como uma abordagem promissora, por serem ecologicamente sustentável com baixo impacto ambiental. Os Elementos Integrativos e Conjugativos (ICEs) e os Elementos Mobilizáveis e Integrativos (IMEs) nos genomas de rizóbios, especialmente da família Rhizobiaceae, apresentam um repertório de genes acessórios com potencial para promover o crescimento vegetal, hipótese investigada por meio de análises in silico que incluíram a caracterização de ICEs e IMEs em genomas bacterianos. Os ICEs, elementos genéticos móveis capazes de realizar transferência horizontal de genes por conjugação, emergem como candidatos promissores para o desenvolvimento de bioinoculantes eficientes e bioprodutos agrícolas sustentáveis. Nossas análises in silico fornecem indícios iniciais de que esses elementos podem abrigar genes com funções relevantes, mas sua efetividade prática dependerá de validações experimentais em estudos futuros. Neste trabalho, 568 genomas completos de rizóbios foram investigados quanto à presença de ICEs e IMEs, utilizando softwares como ICEfinder, OriTfinder, CONJScan e Geneious Prime. Foram identificados 329 ICEs putativos, cuja localização cromossômica foi confirmada e cuja presença de componentes essenciais, como o sistema de secreção do tipo IV (T4SS) foi analisada. Os resultados revelam uma distribuição variada dos ICEs e IMEs entre os gêneros, com destaque para Bradyrhizobium, onde foi identificado o maior número de ICEs (173), seguido por Agrobacterium (51) e Rhizobium (33). Os resultados indicaram que as bactérias estudadas apresentam alta ocorrência de ICEs e IMEs, com diversidade notável entre gêneros e espécies, especialmente no gênero Bradyrhizobium que possui uma maior diversidade de genes cargo, o que pode contribuir para sua adaptabilidade em diferentes ecossistemas.Palavras-chave: conjugação genômica; mobiloma; promoção de crescimento vegetal.The demand for fertilizers represents one of the greatest global challenges due to their high cost and potential for environmental contamination, negatively impacting agriculture and jeopardizing global food security. On the other hand, agricultural production is projected to increase by 60% by 2050 to meet growing demand, making the development of sustainable solutions urgent. In this context, agricultural biotechnology, with an emphasis on plant growth-promoting microorganisms, emerges as a promising approach due to its ecological sustainability and low environmental impact. Integrative and Conjugative Elements (ICEs) and Integrative and Mobilizable Elements (IMEs) in the genomes of rhizobia, particularly those of the Rhizobiaceae family, harbor a repertoire of accessory genes with potential for promoting plant growth—a hypothesis investigated through in silico analyses that included the characterization of ICEs and IMEs in bacterial genomes. ICEs, mobile genetic elements capable of horizontal gene transfer via conjugation, emerge as promising candidates for the development of efficient bioinoculants and sustainable agricultural bioproducts. Our in silico analyses provide initial evidence that these elements may carry genes with relevant functions, but their practical effectiveness will depend on experimental validation in future studies. In this study, 568 complete rhizobial genomes were screened for the presence of ICEs and IMEs using software such as ICEfinder, OriTfinder, CONJScan, and Geneious Prime. A total of 329 putative ICEs were identified, with their chromosomal location confirmed and essential components, such as the type IV secretion system (T4SS), analyzed. The results reveal a variable distribution of ICEs and IMEs across genera, with Bradyrhizobium standing out as the genus containing the highest number of ICEs (173), followed by Agrobacterium (51) and Rhizobium (33). The results indicated that the studied bacteria exhibit a high occurrence of ICEs and IMEs, with notable diversity among genera and species, especially in the genus Bradyrhizobium which possesses greater cargo gene diversity, which may contribute to its adaptability in different ecosystems.Keywords: genomic conjugation; mobilome; plant growth promotion.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - (CNPQ)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG
A utilização do aquário como ferramenta de ensino e aprendizagem em ciências: uma revisão bibliográfica
No full textO presente trabalho tem como objetivo investigar o papel dos aquários como recursos didáticos, tanto em contexto de sala de aula como em contexto museológico, e demonstrar a sua utilidade para promover a aprendizagem. A pesquisa foi realizada a partir de uma revisão bibliográfica de trabalhos acadêmicos publicados em língua portuguesa, entre 2005 e 2024, nas principais plataformas de acesso à produção científica nacional: o Portal de Periódicos Capes, o Catálogo de Teses e Dissertações da Capes e a Biblioteca Digital Brasileira de Teses e Dissertações. Ao longo da pesquisa, foram selecionados 23 trabalhos relevantes para o tema, entre artigos científicos e dissertações, todos de produção nacional, que abordam diferentes aspectos da utilização dos aquários como recursos pedagógicos. Estes estudos mostram como os aquários podem ser aplicados ao ensino e servir como recurso didático, tanto em contextos formais como não formais, atendendo a uma variedade de públicos, desde estudantes do ensino básico até profissionais em formação nas áreas da Biologia, Veterinária e Ciências Ambientais. A análise destas produções acadêmicas evidenciou a forma como os aquários podem contribuir para o desenvolvimento do pensamento crítico, a consciencialização ambiental e o envolvimento prático com a preservação dos ecossistemas marinhos, promovendo um ensino mais profundo e significativo sobre os temas da biologia e da conservação. Palavras-chave: aquário, ensino de ciências, educação, revisão bibliográfica.The aim of this paper is to investigate the role of aquariums as teaching resources, both in the classroom and in museums, and to demonstrate their usefulness in promoting learning. The research was based on a bibliographic review of academic papers published in Portuguese between 2005 and 2024 on the main platforms for accessing national scientific production: the Capes Journal Portal, the Capes Theses and Dissertations Catalog and the Brazilian Digital Library of Theses and Dissertations. Over the course of the research, 23 studies relevant to the topic were selected, including scientific articles and dissertations, all produced in Brazil, which deal with different aspects of the use of aquariums as teaching resources. These studies show how aquariums can be applied to teaching and serve as a didactic resource, both in formal and non-formal contexts, catering for a variety of audiences, from elementary school students to professionals training in the areas of Biology, Veterinary and Environmental Sciences. The analysis of these academic productions showed how aquariums can contribute to the development of critical thinking, environmental awareness and practical involvement with the preservation of marine ecosystems, promoting deeper and more meaningful teaching on the subjects of biology and conservation. Keywords: aquarium, science teaching, education, literature review
Níveis de elementos químicos em forrageiras, mel e pólen em ninhos de Melipona capixaba Moure & Camargo, 1994 (Hymenoptera: Apidae)
No full textMelipona capixaba Moure & Camargo, 1994 (Hymenoptera: Apidae) é uma espécie de abelha sem ferrão ameaçada de extinção, endêmica das regiões montanhosas do Espírito Santo (ES), Brasil, que desempenha um papel vital na polinização de ecossistemas da Mata Atlântica. O monitoramento de elementos químicos é crucial para entender o estado atual das colônias dessa abelha. Portanto, este estudo teve como objetivo quantificar as concentrações de vários elementos (e.g., estrôncio (Sr), manganês (Mn), bário (Ba) e fósforo (P)) em amostras de mel, pólen e em forrageiras de M. capixaba, para identificar potenciais focos de contaminação ambiental na região. Para isso, amostras foram coletadas em 29 ninhos distribuídos em cinco municípios da Região Serrana do ES (Conceição do Castelo, Venda Nova do Imigrante, Castelo, Domingos Martins e Santa Maria de Jetibá), incluindo localidades próximas ao Parque Estadual da Pedra Azul, uma área de conservação. Foram analisados mel, pólen e forrageiras dos diferentes tipos de ninho, que incluíram caixas racionais, cortiços e ninhos naturais. As concentrações de cada elemento químico nas amostras foram determinadas por espectrofotometria de absorção atômica. Não foram detectadas variações significativas nas concentrações de elementos em amostras de mel e pólen. No entanto, forrageiras das localidades de Pedra Azul e Aracê, em Domingos Martins, apresentaram concentrações elevadas de Sr, Mn e Ba, possivelmente influenciadas por fatores geológicos e ecológicos, como o tipo de solo e vegetação, e antropogênicos, como a extração de pedras ornamentais. Em contraste, P foi encontrado em concentrações mais baixas na mesma região, possivelmente devido à sua fixação em fosfatos metálicos no solo intemperizado. Diferenças no acúmulo de elementos também foram relacionadas aos tipos de ninhos, com níveis mais altos de Sr, Mn e Ba em ninhos em cortiço em comparação com ninhos em caixas racionais e naturais. Além disso, as concentrações de elementos químicos no mel de Melipona capixaba estão dentro dos níveis seguros e similares aos de outras abelhas sem ferrão, contribuindo para futuras regulamentações de composição química do mel no Brasil. Mais pesquisas são necessárias para avaliar os impactos subletais desses elementos na saúde e sobrevivência das colônias de M. capixaba, contribuindo para a avaliação dos riscos à sobrevivência desta espécie. Palavras chave: Monitoramento ambiental, Impacto antrópico, Ecotoxicologia, Bioindicadores, Abelhas sem ferrão, Mel, Pólen.Melipona capixaba Moure & Camargo, 1994 (Hymenoptera: Apidae) is a stingless bee species endangered with extinction, endemic to the mountainous regions of Espírito Santo (ES), Brazil, playing a vital role in pollinating Atlantic Forest ecosystems. Monitoring chemical elements is crucial to understanding the current state of this bee’s colonies. Therefore, this study aimed to quantify the concentrations of various elements (e.g., strontium (Sr), manganese (Mn), barium (Ba), and phosphorus (P)) in honey, pollen, and foragers of M. capixaba to identify potential environmental contamination hotspots in the region. Samples were collected from 29 nests distributed across five municipalities in the mountainous region of ES (Conceição do Castelo, Venda Nova do Imigrante, Castelo, Domingos Martins, and Santa Maria de Jetibá), including locations near Parque Estadual da Pedra Azul, a conservation area. Honey, pollen, and foragers from different nest types—including rational hive boxes, log hives (cortiços), and natural nests—were analyzed. The concentrations of each chemical element in the samples were determined using atomic absorption spectrophotometry. No significant variations in element concentrations were detected in honey and pollen samples. However, foragers from the localities of Pedra Azul and Aracê, in Domingos Martins, exhibited elevated concentrations of Sr, Mn, and Ba, possibly influenced by geological and ecological factors such as soil type and vegetation, as well as anthropogenic factors such as ornamental stone extraction. In contrast, P was found at lower concentrations in the same region, likely due to its fixation in metallic phosphates within weathered soils. Differences in element accumulation were also related to nest type, with higher levels of Sr, Mn, and Ba observed in log hives compared to rational hive boxes and natural nests. Furthermore, the concentrations of chemical elements in M. capixaba honey are within safe levels and comparable to those found in other stingless bee species, contributing to future regulations on honey composition in Brazil. Further research is needed to assess the sublethal impacts of these elements on the health and survival of M. capixaba colonies, supporting the evaluation of risks to this species' survival. Keywords: Environmental monitoring, Anthropogenic impact, Ecotoxicology, Bioindicators, Stingless bees, Honey, Pollen
Efeito do grupo genético no desempenho, características da carcaça, qualidade da carne e aceitação da carne suína
No full textAiming to develop strategies for the conservation and sustainable use of the Piau breed and understand its potential for niche markets, this study evaluated the effect of pure breed Piau (PP), pure breed Large White (LL), Piau x Large White (PL) and Duroc x Large White (DL) on performance, carcass traits, meat quality and sensory attributes. Regarding performance, the commercial groups (LL and DL) showed higher weight gain and efficiency, whereas PP had the lowest growth performance. The PL cross resulted in significant improvements in growth and carcass weight compared to PP, but with significantly higher backfat thickness than commercial animals. In terms of meat quality, the PP group presented lower dry matter content and higher water-holding capacity in the Longissimus dorsi muscle. Conversely, the commercial groups (especially DL) had higher lightness and yellowness indices, indicating visually lighter meat. For the Biceps femoris muscle, the DL group stood out regarding tenderness. Sensory evaluation of the pork loin revealed that the DL group achieved greater acceptance, being perceived as less fatty and with less off- flavor. The sensory evaluation of meat from different genetic groups provided important information for the pork market. In the evaluation of pork loin, the DL group was more widely accepted, being perceived as less fatty and with less strange flavor. However, in the case of ham, the PP group demonstrated absolute sensory superiority, being evaluated as significantly more tender, juicier, and less tough than all other groups. The study corroborates the idea that consumer perception is a multidimensional concept. In addition, it highlights the Piau (PP) breed as a valuable national genetic alternative, with superior potential for texture and excellent quality attributes in ham meat. Keywords: Piau; pork quality; sensory panel; bayesian; sustainability; principal component analysisVisando desenvolver estratégias para a conservação e uso sustentável da raça Piau e entender seu potencial para mercados de nicho, este trabalho teve como objetivo geral avaliar o efeito dos grupos genéticos Piau puro (PP), Large White puro (LL), Piau x Large White (PL) e Duroc x Large White (DL) sobre características de desempenho, carcaça, qualidade e composição da carne e na avaliação sensorial da carne. Para as características de desempenho, os grupos comerciais (LL e DL) apresentaram maior ganho de peso e eficiência, enquanto o PP teve o menor desempenho de crescimento e menor eficiência. O cruzamento PL resultou em melhorias significativas no crescimento e peso de carcaça em relação ao PP, mas com espessura de toucinho significativamente superior aos animais comerciais. Nas características de qualidade da carne, o grupo PP apresentou menor teor de matéria seca e maior capacidade de retenção de água no músculo Longissimus dorsi. Enquanto, os grupos comerciais (especialmente o DL) apresentaram índices mais elevados de luminosidade e amarelo indicando uma carne visualmente mais clara. Para o Biceps femoris o grupo DL destacou-se quanto a maciez da carne. A avaliação sensorial da carne dos grupos genéticos trouxe informações importantes para o mercado de carne suína. Na avaliação do lombo suíno, o grupo DL apresentou maior aceitação, sendo percebido como menos gorduroso e com menor sabor estranho. No entanto, no pernil, o grupo PP demonstrou superioridade sensorial absoluta, sendo avaliado como significativamente mais macio, mais suculento e menos duro que todos os outros grupos. O estudo corrobora a ideia de que a percepção do consumidor é um conceito multidimensional. Além disso, destaca a raça Piau (PP) como uma alternativa genética nacional valiosa, com potencial superior para textura e excelentes atributos de qualidade da carne de pernil. Palavras-chave: Piau; qualidade da carne suína; painel sensorial; bayesiana; sustentabilidade; análise de componentes principaisCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - (CNPQ)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG
Science education and project-based learning: perceptions and teaching practices
Get PDFO ensino de Ciências na Educação Infantil exige metodologias que integrem exploração, investigação e experiências concretas, superando práticas tradicionais centradas em atividades descontextualizadas. Nesse cenário, a Pedagogia de Projetos surge como alternativa promissora por articular conhecimentos, promover participação ativa e favorecer aprendizagens significativas. Este estudo analisou a viabilidade dessa abordagem como prática pedagógica para o ensino de Ciências, tendo como eixo formativo um curso ofertado a professoras de uma escola municipal de Viçosa (MG). Desenvolvido com abordagem qualitativa e princípios da pesquisa- ação, o estudo valorizou a participação das docentes em todo o processo investigativo. A coleta de dados incluiu questionários, análise documental e observação participante. Nos cinco encontros formativos, as professoras discutiram concepções de ensino, analisaram desafios, construíram coletivamente um projeto interdisciplinar e o implementaram em suas turmas, com ênfase na criação de uma horta escolar. A intervenção evidenciou que o contato com a natureza, a investigação e a observação sistemática ampliaram a curiosidade, a linguagem e o pensamento científico das crianças. Os resultados mostram que a formação continuada articulada à prática favorece mudanças de concepções, reorganiza o planejamento, reduz a fragmentação curricular e fortalece práticas interdisciplinares. Conclui-se que a Pedagogia de Projetos é um caminho potente para o ensino de Ciências na Educação Infantil, especialmente quando associada a processos investigativos que aproximam teoria, experiência e vida cotidiana. Palavras-chave: formação docente; prática pedagógica; interdisciplinaridade; aprendizagem infantilScience education in Early Childhood Education requires methodologies that integrate exploration, investigation, and concrete experiences, overcoming traditional practices centered on decontextualized activities. In this context, Project-Based Pedagogy emerges as a promising approach, as it articulates different areas of knowledge, promotes children’s active participation, and supports meaningful learning. This study analyzed the viability of Project-Based Pedagogy as a teaching practice for Science in Early Childhood Education, guided by a professional development course offered to teachers in a municipal school in Viçosa, Minas Gerais, Brazil. The research employed a qualitative approach inspired by action- research principles, emphasizing teacher participation throughout the investigative process. Data were collected through questionnaires, document analysis of materials produced during the training sessions, and participant observation. Across five formative meetings, teachers discussed conceptions of Science teaching, analyzed classroom challenges, collaboratively designed an interdisciplinary project, and implemented it with their groups, with emphasis on establishing a school garden. The intervention revealed that direct contact with nature, investigation of plant growth, experimentation, and systematic observation enhanced children’s curiosity, oral and graphic language, and initial scientific thinking. Results indicate that professional development aligned with real practice and collective reflection supports changes in teacher conceptions, reorganizes planning, reduces curricular fragmentation, and strengthens interdisciplinary practices. The study concludes that Project-Based Pedagogy is a powerful approach for Science teaching in Early Childhood Education, especially when connected to teacher education and investigative practices that bring theory, experience, and everyday life into closer dialogue. Keywords: teacher education ; project-based pedagogy; early childhood learning; interdisciplinary practicesCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq
Semantic segmentation of coffee crops using U-Net architecture and satellite imagery
Get PDFA estimativa de áreas cultivadas com café é fundamental para o planejamento estratégico da cafeicultura e elaboração de políticas públicas, o que beneficia todo o setor. Este estudo teve como objetivo segmentar lavouras de café na região das Matas de Minas, estado de Minas Gerais, Brasil. Para isto, foram selecionadas sete cenas e extraídas 54 imagens do satélite PlanetScope entre os anos de 2021 e 2024, priorizando baixa cobertura de nuvens. Utilizou-se a arquitetura U-Net para segmentação semântica de uso e cobertura do solo, com foco na identificação de lavouras de café. As imagens das cenas 2 e 7 foram utilizadas para treinamento e validação, enquanto as demais serviram para teste. A rotulagem das imagens dessas duas cenas foi feita manualmente seguindo a abordagem de rotulagem densa para quatro classes: Coffee Crops, Forest, City e Other, totalizando 1.264.844.800 pixels classificados. Para as cinco cenas independentes (1, 3, 4, 5 e 6), utilizadas no conjunto de teste, aplicou-se a mesma metodologia de rotulagem densa empregada no treinamento e validação. As imagens foram divididas em patches de 256x256 pixels e submetidas a normalização. Foram testadas diferentes combinações de bandas espectrais: (B, G, R), (B, G, NIR), (B, R, NIR) e (G, R, NIR), visando entender a influência de combinações de bandas na segmentação por classe. O modelo foi treinado por 10 épocas com early stopping e redução de taxa de aprendizado, utilizando o otimizador Adam e função de perda categorical crossentropy. A estrutura da U-Net foi adaptada para entradas de 256x256 pixels e quatro classes de saída, mantendo as conexões skip e a simetria entre os caminhos codificador e decodificador. A rede U-Net apresentou desempenho consistente na segmentação das classes definidas, com destaque para a combinação espectral (B, G, R), que obteve os melhores resultados gerais no conjunto de validação com IoU de 0,9354 e F1-score de 0,9663. No entanto, a combinação (G, R, NIR) foi a que melhor identificou a classe Coffee Crops, com IoU de 0,9260 e F1-score de 0,9616 para a classe. A análise das predições para as quatro combinações espectrais evidenciou que os principais erros ocorreram entre Coffee Crops e Other, indicando sobreposição espectral entre essas classes. O modelo final, que apresentou o melhor desempenho na classe Coffee Crops, que foi com a combinação (G, R, NIR), foi aplicado nas imagens das cenas do conjunto de teste e manteve desempenho geral consistente, com IoU de 0,8082 e F1-score de 0,8929, com resultados satisfatórios para a classe Coffee Crops, com IoU de 0,7851 e F1-score de 0,8796. As demais classes, especialmente City e Forest, apresentaram alto desempenho. Os resultados confirmam a capacidade de generalização do modelo, e também que a combinação espectral influencia diretamente na segmentação, com as combinações (B, G, R) e (G, R, NIR) destacando-se, sendo que, a presença simultânea das bandas G e R se mostraram essenciais para discriminação da classe Coffee Crops e a combinação (G, R, NIR) demonstrou ser a mais eficaz para identificar a classe. No entanto, a confusão na predição entre Coffee Crops e Other, impacta na delimitação espacial precisa das classes, resultando em valores discrepantes de F1-score e IoU. O que evidencia os desafios inerentes à segmentação exata de classes espectralmente semelhantes. Esta interpretação é crucial para compreender que o modelo mantém uma boa capacidade de identificação, mas que a precisão de seus contornos pode ser aprimorada em trabalhos futuros. Palavras-chave: Cafeicultura, Segmentação Semântica, Sensoriamento Remoto, Agricultura Digital, Combinação de bandas.The estimation of areas cultivated with coffee is fundamental for the strategic planning of coffee farming and the development of public policies, which benefits the entire sector. This study aimed to segment coffee crops in the Matas de Minas region, in the state of Minas Gerais, Brazil. For this purpose, seven scenes were selected and 54 images were extracted from the PlanetScope satellite between 2021 and 2024, prioritizing low cloud coverage. The U-Net architecture was used for semantic segmentation of land use and land cover, focusing on coffee crop identification. Scenes 2 and 7 were used for training and validation, while the others served for testing. The labeling of the images from these two scenes was done manually following a dense labeling approach for four classes: Coffee Crops, Forest, City, and Other, totaling 1,264,844,800 classified pixels. For the five independent scenes (1, 3, 4, 5, and 6) used in the test set, the same dense labeling methodology applied in the training and validation was used. The images were divided into 256x256 pixel patches and subjected to normalization. Different combinations of spectral bands were tested: (B, G, R), (B, G, NIR), (B, R, NIR), and (G, R, NIR), aiming to understand the influence of band combinations on class segmentation. The model was trained for 10 epochs with early stopping and learning rate reduction, using the Adam optimizer and the categorical crossentropy loss function. The U-Net structure was adapted for 256x256 pixel inputs and four output classes, maintaining the skip connections and the symmetry between the encoder and decoder paths. The U-Net network showed consistent performance in segmenting the defined classes, with the (B, G, R) spectral combination standing out, as it achieved the best overall results on the validation set with an IoU of 0.9354 and an F1-score of 0.9663. However, the (G, R, NIR) combination was the most effective at identifying the Coffee Crops class, with an IoU of 0.9260 and an F1-score of 0.9616 for that class. The analysis of the predictions for the four spectral combinations showed that the main errors occurred between Coffee Crops and Other, indicating spectral overlap between these classes. The final model, which demonstrated the best performance for the Coffee Crops class using the (G, R, NIR) combination, was applied to the images from the test set and maintained consistent overall performance, with an IoU of 0.8082 and an F1-score of 0.8929, achieving satisfactory results for the Coffee Crops class with an IoU of 0.7851 and an F1-score of 0.8796. The other classes, especially City and Forest, showed high performance. The results confirm the model's generalization capability and also that the spectral combination directly influences segmentation, with the (B, G, R) and (G, R, NIR) combinations standing out. The simultaneous presence of the G and R bands proved to be essential for discriminating the Coffee Crops class, and the (G, R, NIR) combination was shown to be the most effective for identifying this class. However, the prediction confusion between Coffee Crops and Other impacts the precise spatial delimitation of the classes, resulting in discrepant F1-score and IoU values. This highlights the inherent challenges of accurately segmenting spectrally similar classes. This interpretation is crucial for understanding that while the model maintains a good identification capability, the precision of its boundaries can be improved in future work. Keywords: Coffee Crops, Semantic Segmentation, Remote Sensing, Digital Agriculture, Band Combination.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG
Comparação de sensor multiespectral de baixo custo com sensor comercial na resposta espectral de capim-braquiária
No full textSistemas de pastejo eficientes são essenciais para maximizar a produção animal, e o uso de pastagens do gênero Brachiaria representou um marco significativo para a pecuária nacional. Sensores comerciais, como o GreenSeeker, são amplamente utilizados no manejo de culturas agrícolas, enquanto novas tecnologias, como o sensor multiespectral de baixo custo ReflecSense, ainda carecem de validação em diferentes culturas. Este estudo teve como objetivo comparar os valores de Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) obtidos pelos sensores GreenSeeker e ReflecSense no cultivo de Brachiaria decumbens. Verificou-se a correlação dos valores de NDVI obtidos pelos sensores com a produtividade da Brachiaria decumbens. O experimento foi conduzido na Universidade Federal de Viçosa, utilizando um delineamento experimental em blocos, com quatro blocos e cinco parcelas cada. Os tratamentos consistiram em diferentes doses de nitrogênio: testemunha sem adubação, referência com 150 kg/ha de nitrogênio, e três parcelas com adubação em taxa variável. O NDVI foi obtido em dois momentos por ciclo experimental, quando as plantas atingiram, em média, 15 cm e 20 cm de altura. A produtividade foi determinada pela massa seca (kg/ha) ao final de cada ciclo. Os valores médios de NDVI variaram entre 0,46 e 0,67 (GreenSeeker) e entre 0,63 e 0,79 (ReflecSense) no primeiro ciclo, entre 0,50 e 0,78 (GreenSeeker) e entre 0,69 e 0,88 (ReflecSense) no segundo ciclo, e entre 0,54 e 0,85 (GreenSeeker) e entre 0,70 e 0,88 (ReflecSense) no terceiro ciclo. O Teste de Wilcoxon indicou diferenças significativas entre os sensores em todos os ciclos (p < 0,05). A correlação entre NDVI e produtividade foi forte para o GreenSeeker no primeiro ciclo (p = 0,64) e moderada nos demais ciclos (p variando entre 0,48 e 0,51). Para o ReflecSense, a correlação foi moderada em todos os ciclos (p variando entre 0,51 e 0,59). Conclui-se que, embora o ReflecSense apresente diferenças nos valores de NDVI em relação ao GreenSeeker, ambos os sensores demonstram potencial para o monitoramento de pastagens. Estudos adicionais são recomendados para avaliar a aplicabilidade do ReflecSense em outros índices de vegetação. Palavras-chave: GreenSeeker; ReflecSense; Pastagem; NDVI.Efficient grazing systems are essential for maximizing animal production, and the use of pastures from the Brachiaria genus has represented a significant milestone for national livestock farming. Commercial sensors, such as GreenSeeker, are widely used in crop management, while new technologies, such as the low-cost multispectral sensor ReflecSense, still require validation in different crops. This study aimed to compare the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) values obtained by the GreenSeeker and ReflecSense sensors in the cultivation of Brachiaria decumbens. The correlation between NDVI values obtained by the sensors and the productivity of Brachiaria decumbens was also evaluated. The experiment was conducted at the Federal University of Viçosa, using a randomized block design with four blocks and five plots each. The treatments consisted of different nitrogen doses: a control with no fertilization, a reference with 150 kg/ha of nitrogen, and three plots with variable-rate nitrogen application. NDVI was measured at two points in each experimental cycle, when the plants reached an average height of 15 cm and 20 cm. Productivity was determined by dry mass (kg/ha) at the end of each cycle. The average NDVI values ranged from 0.46 to 0.67 (GreenSeeker) and from 0.63 to 0.79 (ReflecSense) in the first cycle, from 0.50 to 0.78 (GreenSeeker) and from 0.69 to 0.88 (ReflecSense) in the second cycle, and from 0.54 to 0.85 (GreenSeeker) and from 0.70 to 0.88 (ReflecSense) in the third cycle. The Wilcoxon test indicated significant differences between the sensors in all cycles (p < 0.05). The correlation between NDVI and productivity was strong for GreenSeeker in the first cycle (ρ = 0.64) and moderate in the remaining cycles (ρ ranging from 0.48 to 0.51). For ReflecSense, the correlation was moderate in all cycles (ρ ranging from 0.51 to 0.59). It is concluded that, although ReflecSense presents differences in NDVI values compared to GreenSeeker, both sensors demonstrate potential for pasture monitoring. Further studies are recommended to evaluate the applicability of ReflecSense in other vegetation indices. Keywords: GreenSeeker; ReflecSense; Pasture; NDVI
Rediscovering Archimedes through the history of mathematics: construction of a Geogebra Book on archimedean polyhedra
No full textEste projeto tem como objetivo a construção de um Geogebra Book que aborde os sólidos arquimedianos, visando promover o ensino da Geometria Espacial através da integração da história da matemática e da utilização de software educativo. A relevância desta pesquisa está na necessidade de transformar o ensino de geometria, utilizando o conhecimento histórico aliado com as tecnologias digitais para tornar o aprendizado mais significativo. Levando em consideração que, ao conhecer o passado, podemos construir um futuro melhor para o ensino de matemática. A aplicação da história da matemática no ensino, combinada com o uso do software Geogebra como ferramenta pedagógica, forma a base deste trabalho, que visa estimular o interesse e a compreensão dos estudantes sobre a geometria. A metodologia adotada será de caráter qualitativo e teórico, com uma abordagem investigativa. A pesquisa envolve uma revisão bibliográfica e a criação de um GeoGebra Book, que servirá como um recurso didático interativo para professores e estudantes. As conclusões destacam as contribuições deste projeto para o ensino da geometria espacial, sublinhando a importância de integrar a história da matemática e o uso de tecnologias digitais como ferramentas eficazes e inovadoras no ensino. Palavras-chave: Arquimedes; Sólidos Arquimedianos; GeoGebra; Educação Matemática.This project aims to build a Geogebra Book that addresses the Archimedean solids, aiming to promote the teaching of Spatial Geometry through the integration of the history of mathematics and the use of educational software. The relevance of this research lies in the need to transform the teaching of geometry, using historical knowledge combined with digital technologies to make learning more meaningful. Taking into account that, by knowing the past, we can build a better future for mathematics teaching. The application of the history of mathematics in teaching, combined with the use of the Geogebra software as a pedagogical tool, forms the basis of this work, which aims to stimulate the interest and understanding of students about geometry. The methodology adopted will be qualitative and theoretical, with an investigative approach. The research involves a literature review and the creation of a GeoGebra Book, which will serve as an interactive didactic resource for teachers and students. The conclusions highlight the contributions of this project to the teaching of spatial geometry, underlining the importance of integrating the history of mathematics and the use of digital technologies as effective and innovative tools in teaching. Keywords: Archimedes; Archimedean Solids; GeoGebra; Mathematics Education
Sobre a otimalidade de coordenadas de reação para cinética de agregação reversível
No full textFluctuation-driven reversible transitions are present in a vast class of finite-sized systems, including atomic cluster transitions, macromolecular aggregation, and protein folding. As a consequence, potential applications related to these transitions span a myriad of scientific areas, from the development of phase change materials in material science to the treatment and prevention of proteinopathies in the biological sciences. Here we are particularly interested in aggregation processes in intrinsically finite macromolecular systems, such as colloidal suspensions and protein solutions. These systems undergo transitions between diluted and aggregated states, and our main objective is to quantitatively describe the kinetics of such transitions. In order to study the kinetic properties of these many-body systems, it is usually necessary to project the highly-dimensional configuration space onto low-dimensional reaction coordinates. One of the main contributions of this thesis is to develop a methodology to accurately determine an optimal coordinate, known as the committor, for many- body systems. With the committor, several kinetic properties are calculated exactly, and we demonstrate the applicability of our approach by considering Monte Carlo simulations of an anisotropic lattice model as well as Brownian simulations of a Lennard-Jones system. In the other main contribution, we employ a suitable separation of timescales in a way that the more usual energy variable can also be used as a reliable reaction coordinate. In particular, we validate our previously introduced analytical expressions for the aggregation and dilution rates, which are based on the microcanonical entropy, via the simulations of the lattice system. As a final contribution, we introduce a method based on mean first-passage times that predicts the microphase separation in aggregating systems with competing interactions. Keywords: aggregation; optimal reaction coordinates; microcanonical analysis; Monte Carlo simulations; Brownian dynamics simulationsTransições reversíveis impulsionadas por flutuações são presentes em uma vasta classe de sistemas finitos, incluindo transições em agregados atômicos, agregação macromolecular e enovelamento de proteínas. Como consequência, potenciais aplicações relacionadas com estas transições abrangem uma miríade de áreas científicas, desde o desenvolvimento de materiais de mudança de fase em ciência dos materiais até o tratamento e prevenção de proteinopatias nas ciências biológicas. Aqui estamos particularmente interessados em processos de agregação em sistemas macromoleculares intrinsecamente finitos, tais como suspensões coloidais e soluções de proteínas. Estes sistemas descrevem transições entre estados agregados e diluídos e o nosso objetivo principal é descrever quantitativamente a cinética destas transições. Para estudar a cinética destes sistemas de muitas partículas, é usualmente necessário projetar o espaço de configurações de dimensão elevada em coordenadas de reação com baixa dimensionalidade. Uma das principais contribuições desta tese é o desenvolvimento de uma metodologia para se determinar precisamente uma coordenada de reação ótima, chamada de committor, para estes sistemas de muitas partículas. Com o committor, várias propriedades cinéticas são obtidas exatamente, e nós demonstramos a aplicabilidade da nossa abordagem considerando simulações de Monte Carlo para um modelo de rede anisotrópico e simulações de dinâmica Browniana para um sistema do tipo Lennard-Jones. Na outra contribuição principal, nós empregamos uma separação de escalas de tempo apropriada, de modo que uma variável mais usual, a energia, também pode servir como coordenada de reação confiável. Em particular, validamos expressões analíticas para as taxas de agregação e dissolução propostas em nossos trabalhos anteriores e baseadas na entropia microcanônica, utilizando simulações do modelo de rede. Como uma contribuição final, introduzimos um método, baseado em tempos de primeira passagem, para prever a separação de microfase em sistemas com interações competitivas. Palavras-chave: agregação; coordenadas de reação ótimas; análise microcanônica; simulações de Monte Carlo; simulações de dinâmica BrownianaFundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq
Efeitos do fósforo disponível na dieta e da relação entre calcário fino e grosso sobre o desempenho, a qualidade dos ovos e as características ósseas em galinhas poedeiras de diferentes idades
No full textTwo studies were conducted at the Federal University of Viçosa to evaluate the effects of different levels of non-phytate phosphorus (NPP) and fine-to-coarse limestone ratios (FL:CL) on the productive performance, internal and external egg quality, and bone and blood traits of Lohmann Brown laying hens at different production phases. In the first set of experiments, 120 hens at 26 weeks and 96 hens at 66 weeks of age were assigned to a completely randomized design with two NPP levels (high: 3.8 and 3.6 g/kg; and reduced: 2.2 g/kg). Reducing NPP did not affect performance or egg quality but increased tibia calcium and phosphorus contents (26–41 weeks) and enhanced eggshell thickness, breaking strength, and Seedor index (66–81 weeks). In the second set of experiments, 180 hens at 26 weeks and 96 hens at 66 weeks were fed diets containing different FL:CL ratios (60:40, 50:50, and 30:70 in the early phase; 50:50 and 30:70 in the late phase). The FL:CL ratios did not influence performance, egg quality, or blood parameters in either phase but affected bone and physiological traits in young hens, reducing relative tibia weight and tibia breaking strength (30:70) and decreasing renal 1-hydroxylase concentration (50:50). In older hens, the 30:70 ratio increased feed intake and reduced tibia calcium content. In conclusion, dietary NPP can be safely reduced to 2.2 g/kg without impairing laying performance or egg quality, improving bone mineralization and shell strength, while FL:CL ratios primarily affect physiological responses in young hens without compromising productive performance. Keywords: age effects; renal 1-hydroxylase; seedor index; semi-heavy layers; shell strengthDois estudos foram conduzidos na Universidade Federal de Viçosa com o objetivo de avaliar os efeitos de diferentes níveis de fósforo não fítico (NPP) e de diferentes proporções entre calcário fino e grosso (CF:CG) sobre o desempenho produtivo, qualidade interna e externa dos ovos, características ósseas e sanguíneas de poedeiras Lohmann Brown em distintas fases de produção. No primeiro conjunto experimental, 120 aves com 26 semanas de idade e 96 aves com 66 semanas foram distribuídas em delineamento inteiramente casualizado com dois níveis de NPP (alto: 3,8 e 3,6 g/kg; e reduzido: 2,2 g/kg). Em ambos os ensaios, a redução de NPP não afetou o desempenho nem a qualidade dos ovos, mas melhorou o teor de cálcio e fósforo na tíbia (26 a 41 semanas) e aumentou a espessura e a resistência da casca e o índice de Seedor (66 a 81 semanas). No segundo conjunto experimental, 180 poedeiras com 26 semanas e 96 aves com 66 semanas receberam dietas contendo diferentes proporções CF:CG (60:40, 50:50 e 30:70 na fase inicial; 50:50 e 30:70 na fase final). As proporções de CF:CG não influenciaram o desempenho, a qualidade dos ovos e os parâmetros sanguíneos em nenhuma das fases, mas afetaram características ósseas e fisiológicas em aves jovens, reduzindo o peso relativo e a resistência da tíbia (30:70) e a concentração renal de 1-hidroxilase (50:50). Em aves mais velhas, a relação 30:70 aumentou o consumo de ração e reduziu o teor de cálcio tibial. Conclui-se que a redução do NPP para 2,2 g/kg não compromete o desempenho ou a qualidade dos ovos, podendo melhorar a mineralização óssea e a qualidade da casca, enquanto as proporções de CF:CG influenciam respostas fisiológicas principalmente em poedeiras jovens, sem afetar o desempenho produtiv Palavras-chave: efeitos da idade; índice de seedor; poedeiras semipesadas; resistência da casca; renal 1-hidroxilaseCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq