Orientador: Paulo Roberto de Madureira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-22T21:12:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nascimento_PauloVictorFernandesSouza_D.pdf: 2007565 bytes, checksum: e01eda41bcffc893c044e9ae75f35532 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: As infecções relacionadas à assistência à saúde são responsáveis pela elevação do custo assistencial, aumento da morbimortalidade hospitalar e aumento do tempo de internação. Uma característica peculiar dessas infecções diz respeito à resistência dos microrganismos envolvidos. Protocolos de tratamento de infecções graves, como pneumonia e sepse, indicam o uso inicial de associações antimicrobianas de largo espectro, caso o paciente apresente fatores de risco para resistência. Posteriormente, com o resultado das culturas, o esquema terapêutico inicial seria readequado. Entretanto, esse processo conhecido como "descalonamento" ocorre de forma infrequente. Assim, no momento da escolha inicial dos antimicrobianos para o tratamento de síndromes infecciosas graves, os profissionais se deparam com um dilema: Utilizar um esquema de amplo espectro para a maior proteção do paciente, mas que raramente será revisto e contribuir para o aumento da resistência da microbiota hospitalar, ou tentar o uso de esquemas menos abrangentes? Com o objetivo de auxiliar o médico nesse momento da prescrição, procurou-se identificar possíveis características dos pacientes que pudessem servir como fatores preditores para infecção ou colonização para microrganismos multirresistentes. Em um hospital geral de 90 leitos, na cidade de São José dos Campos, no Estado de São Paulo, Brasil, foi conduzido um estudo de caso-coorte, entre junho de 2009 e junho de 2011, em que todos os pacientes que realizaram pelo menos um exame de cultura foram incluídos (753 pacientes). Os casos foram definidos como todos os pacientes que apresentaram culturas clínicas com o isolamento de pelo menos um microrganismo multirresistente (146 pacientes). A multirresistência foi definida conforme o consenso do Centro de Controle de Infecções e Doenças dos Estados Unidos da América em associação com o Centro Europeu para Prevenção e Controle de Doenças. Os controles foram todos os pacientes que se submeteram a culturas as quais não demonstraram crescimento de um agente multirresistente. Foram avaliadas quatorze variáveis demográficas e clínicas, comumente identificadas como fatores de risco. Foram construídos três modelos de predição clínica: regressão logística, árvore de classificação e floresta aleatória. No modelo de regressão logística, em função de intensa colinearidade, optou-se pela eliminação das variáveis pelo método backward. Na validação interna deste modelo, foi utilizada a técnica de reamostragem por bootstrap. O novo modelo foi calibrado com um fator de shrinkage de 0,91. Os modelos de árvore de classificação e floresta aleatória identificaram, de maneira semelhante, as variáveis mais importantes para predição que foram: história de internação nos últimos 180 dias, tempo de internação até a realização da cultura, Índice de comorbidades de Charlson, presença de cateter nasoentérico, traqueostomia e cateter venoso central. Foi realizada a validação externa temporal com uma nova amostra coletada entre julho e dezembro de 2011, num total de 342 pacientes. As acurácias dos modelos de regressão logística, árvore de classificação e floresta aleatória foram avaliadas por curvas ROC (Receiver operating characteristic). As áreas sobre a curva foram respectivamente: 72,4%, 66,2% e 69,2%. O modelo final da regressão logística com o total de pacientes estudados (1092) apresentou uma área sob a curva ROC corrigida do otimismo de 77,1% / Abstract: Healthcare-associated infections are responsible for rising health care costs, increasing morbidity, mortality, and longer hospital stays. A peculiar characteristic of such infections is the resistance of the involved microorganisms. The presence of infectious agents resistant to multiple classes of antimicrobials is increasing in such infections. Thus, multidrug resistance brings a real challenge to everyday clinical practice. Protocols for treatment of severe infections such as pneumonia and sepsis indicate the use of broad-spectrum antimicrobial associations as the initial therapy if the patient has a risk factor for resistance. Later, with the result of cultures, an adjustment of the initial therapeutic regimen would be expected. However, this process, known as de-escalation, occurs infrequently. Thus, at the moment of choosing the initial antibiotics for treating serious infectious syndromes, physicians are challenged with a dilemma: either to prescribe broad-spectrum antibiotics and contribute to increasing antibiotic resistance or to use a narrow spectrum of antimicrobials and put patients' prognosis at risk. The aim of this study was to identify potential predictors for the harboring of multidrug-resistant bacteria and to build a clinical prediction model that could help physicians to recognize patients with different risks for infection or colonization by these microorganisms. We conducted a case-cohort study in a 90-bed general hospital, at São José dos Campos, São Paulo State, Brazil, with all patients that performed at least one culture (753 patients). Cases were defined as patients that had had a culture demonstrating a multi-resistant agent (146 patients). Controls were all other patients that had had at least one culture. The consensus definition from the Center for Disease Control and the European Centre for Disease Prevention and Control was used to describe antibiotic multi-resistance. Fourteen traditional risk factors were evaluated as predictors. We constructed three clinical prediction models: logistical regression, classification tree, and random forest. In the logistical regression model, due to severe collinearity, we chose to eliminate variables by the backward method. In this model, for internal validation, we used the bootstrap resampling procedure. The new model was calibrated with the use of a shrinkage factor of 0.91. Similarly, the classification tree and random forest models identified that the most important variables for prediction were: admission history of 180 days, tube feeding, and length of hospital stay before culture, Charlson comorbidity index, central venous catheter, and tracheostomy. A temporal external validation was performed with a new sample collected between July and December 2011, with 342 patients. The accuracies of logistic regression, classification tree and random forest models were evaluated by ROC (Receiver operating characteristic) curves. The areas under the curve were 72.4%, 66.2% and 69.2%, respectively. The final logistical regression model with the overall study population (1092 patients) is described and shows an optimism-corrected area under the ROC curve of 77.1% / Doutorado / Epidemiologia / Doutor em Saude Coletiva

Orientadores: Flavio Antonio Maës dos Santos, Eduardo Martins Venticinque / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-19T01:52:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Darrigo_MariaRosa_D.pdf: 5014349 bytes, checksum: 9fef435defe7d2163dc69966675ab445 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Exploração de madeira realizada sob manejo de impacto reduzido tem sido considerada uma forma de auxiliar a refrear o desmatamento na Amazônia. No entanto, poucos dados estão disponíveis para verificar o impacto dessa atividade sobre a floresta, e assim, avaliar o potencial das áreas sob manejo para conservação de habitats. Nessa tese investigamos o impacto da exploração seletiva de madeira na regeneração e dinâmica de cinco espécies comerciais (Goupia glabra, Manilkara huberi, Manilkara bidentata, Minquartia guianensis e Zygia racemosa) e duas não exploradas (Pouteria anomala e Protium hebetatum). Instalamos parcelas permanentes em áreas sem exploração e em talhões com diferentes idades de regeneração após a exploração (2, 5 e 12 anos). Verificamos ocorrência de efeitos da exploração de madeira sobre fatores abióticos, e a relação desses com a regeneração de indivíduos pequenos (10 a 100cm de altura, Capítulo I). Através de modelos e simulações, avaliamos a sustentabilidade dos parâmetros (como ciclo de corte e intensidade de extração) atualmente utilizados nos principais planos de manejo propostos para a Amazônia (Capítulo II). Por fim, avaliamos se variações nas condições luminosas, encontradas nas áreas exploradas, podem alterar a interação herbívoro-planta, resultando em efeitos sobre a mortalidade de jovens (Capítulo III). Nossos resultados apontam para maior luminosidade e fertilidade do solo nas áreas exploradas. Em função do aumento da luz, verificamos também aumento no crescimento, mas que deve persistir apenas até aproximadamente 5 anos após a exploração. Já o aumento da fertilidade do solo encontrado nas áreas exploradas não contribuiu para aumento do crescimento. As taxas de mortalidade foram maiores nas áreas exploradas, mesmo em locais com 12 anos de regeneração. Tais variações nas taxas vitais foram verificadas para espécies comerciais e não comerciais indicando que as alterações ambientais proporcionadas pela exploração afetam também a regeneração das espécies sem valor madeireiro. Encontramos maiores taxas de herbivoria e crescimento nas clareiras e nas áreas exploradas, em função da maior luminosidade. No entanto, enquanto nas áreas controle a herbivoria foi maior nas clareiras que no sub-bosque, respondendo, então, a um aumento de luminosidade, nas áreas exploradas não ocorreu diferença, indicando que as taxas de herbivoria são independentes da intensidade luminosa. A herbivoria foi um fator importante como condicionante da mortalidade dos jovens, mas aparentemente essa interação está influenciando a mortalidade de maneira análoga entre áreas exploradas e controle. Portanto, essa interação não deve ser responsável pela maior mortalidade de jovens encontrada nas áreas exploradas (Capítulo I). As taxas assintóticas de crescimento (ls) encontrados nas áreas controle indicam estabilidade ou crescimento populacional, dependendo da espécie. Já nas áreas exploradas encontramos ls que indicam declínio das populações, com exceção de P. hebetatum, espécie não explorada. Deste modo, concluímos que a exploração de madeira não é sustentável, mesmo considerando as melhores técnicas de extração praticadas no Brasil. Aparentemente, a mortalidade de jovens (verificada no Capítulo I) e a intensidade de corte são fatores determinantes das taxas de crescimento populacional encontradas nas áreas exploradas / Abstract: Reduced-impact logging systems have been considered one way to diminish deforestation rate in Amazonia. However, we do not have enough knowledge about the effects of such systems, due to a lack of data about regeneration and dynamics of tree species. In this thesis we investigated the impact of selective logging on regeneration and dynamics of five commercial species (Goupia glabra, Manilkara huberi, Manilkara bidentata, Minquartia guianensis and Zygia racemosa) and two non-exploited species (Pouteria anomala and Protium hebetatum). We investigated effects of selective logging on the abiotic factors as well as in the regeneration of small individuals (10 to 100cm tall, Chapter I). Through models and simulations, we verified the sustainability of the parameters currently used in the major management plans, proposed for logging activities in Amazon (Chapter II). Finally, we assessed whether variations in light conditions found in the exploited areas could change herbivore-plant interactions, resulting in effects on the mortality of small individuals and their regeneration. Our results pointed to higher light and soil fertility in the exploited areas. We also found an increment in growth rate, due to canopy opening, which should last five years after exploitation. The higher soil fertility found in the exploited areas did not increase the growth rate. The mortality rate was higher in the exploited areas, even in those after 12 year regeneration period. The variation in the vital rates was verified in both exploited and non exploited species, which indicates that logging environmental alteration might also affect the regeneration of noncommercial species. We found higher herbivory and growth rates in gaps and in exploited areas, due to higher light intensity. However, in the control areas the herbivory was higher in the gaps than in the understory, thus responding to the increase in light conditions. In the exploited areas, the herbivore rate was the same in gaps and understory. Herbivory was an important factor conditioning the mortality of small individuals, but this interaction has equally influenced mortality in exploited and non-exploited areas. Therefore, this interaction should not be considered a cause of higher small individuals mortality rates found in the exploited areas. Population growth rates indicate stability or population growth of the tree species in the control areas, but in the exploited ones we found a shrinking population (exception to P. hebetatum, non-exploited species). We concluded that the reduced impact selective logging is not sufficient to warrant sustainability. Higher mortality of small individuals and logging intensity seems to be an important factor that contributes to the lower population growth rates verified in the exploited areas / Doutorado / Ecologia / Doutor em Ecologia

Orientador: Ettore Bresciani Filho / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T21:08:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lotti_LucianePoliti_M.pdf: 934202 bytes, checksum: cf611aaed12d9c9f54bfd2371136835f (MD5) Previous issue date: 2004 / Mestrado

Estudos de expressão gênica têm sido de extrema importância, permitindo desenvolver terapias, exames diagnósticos, medicamentos e desvendar uma infinidade de processos biológicos. No entanto, estes estudos envolvem uma série de dificuldades: grande quantidade de genes, sendo que geralmente apenas um pequeno número deles está envolvido no problema estudado; presença de ruído nos dados analisados; entre muitas outras. O projeto de pesquisa deste mestrado consiste no estudo de algoritmos de indução de árvores de decisão; na definição de uma metodologia capaz de tratar dados de expressão gênica usando árvores de decisão; e na implementação da metodologia proposta como algoritmos capazes de extrair conhecimento a partir desse tipo de dados. A indução de árvores de decisão procura por características relevantes nos dados que permitam modelar precisamente um conceito, mas tem também a preocupação com a compreensibilidade do modelo gerado, auxiliando os especialistas na descoberta de conhecimento, algo importante nas áreas médica e biológica. Por outro lado, tais indutores apresentam relativa instabilidade, podendo gerar modelos bem diferentes com pequenas mudanças nos dados de treinamento. Este é um dos problemas tratados neste mestrado. Mas o principal problema tratado se refere ao comportamento destes indutores em dados de alta dimensionalidade, mais especificamente dados de expressão gênica: atributos irrelevantes prejudicam o aprendizado e vários modelos com desempenho similar podem ser gerados. Diversas técnicas foram exploradas para atacar os problemas mencionados, mas este estudo se concentrou em duas delas: windowing, que foi a técnica mais explorada e para a qual este mestrado propôs uma série de alterações com vistas à melhoria de seu desempenho; e lookahead, que procura construir a árvore levando em considerações passos subsequentes do processo de indução. Quanto ao windowing, foram explorados aspectos relacionados ao procedimento de poda das árvores geradas durante a execução do algoritmo; uso do erro estimado em substituição ao erro de treinamento; uso de ponderação do erro calculado durante a indução de acordo com o tamanho da janela; e uso da confiança na classificação para decidir quais exemplos utilizar na atualização da janela corrente. Com relação ao lookahead, foi implementada uma versão de um passo à frente, ou seja, para tomar a decisão na iteração corrente, o indutor leva em consideração a razão de ganho de informação do passo seguinte. Os resultados obtidos, principalmente com relação às medidas de desempenho baseadas na compreensibilidade dos modelos induzidos, mostram que os algoritmos aqui propostos superaram algoritmos clássicos de indução de árvores. / Gene expression studies have been of great importance, allowing the development of new therapies, diagnostic exams, drugs and the understanding of a variety of biological processes. Nevertheless, those studies involve some obstacles: a huge number of genes, while only a very few of them are really relevant to the problem at hand; data with the presence of noise; among others. This research project consists of: the study of decision tree induction algorithms; the definition of a methodology capable of handling gene expression data using decision trees; and the implementation of that methodology as algorithms that can extract knowledge from that kind of data. The decision tree induction searches for relevant characteristics in the data which would allow it to precisely model a certain concept, but it also worries about the comprehensibility of the generated model, helping specialists to discover new knowledge, something very important in the medical and biological areas. On the other hand, such inducers present some instability, because small changes in the training data might produce great changes in the generated model. This is one of the problems being handled in this Master\'s project. But the main problem this project handles refers to the behavior of those inducers when it comes to high-dimensional data, more specifically to gene expression data: irrelevant attributes may harm the learning process and many models with similar performance may be generated. A variety of techniques have been explored to treat those problems, but this study focused on two of them: windowing, which was the most explored technique and to which this project has proposed some variations in order to improve its performance; and lookahead, which builds each node of a tree taking into consideration subsequent steps of the induction process. As for windowing, the study explored aspects related to the pruning of the trees generated during intermediary steps of the algorithm; the use of the estimated error instead of the training error; the use of the error weighted according to the size of the current window; and the use of the classification confidence as the window update criterion. As for lookahead, a 1-step version was implemented, i.e., in order to make the decision in the current iteration, the inducer takes into consideration the information gain ratio of the next iteration. The results show that the proposed algorithms outperform the classical ones, especially considering measures of complexity and comprehensibility of the induced models.

Neste trabalho estudamos problemas relacionados com a busca de pontos e segmentos em janelas retangulares com os lados paralelos aos eixos. É dado um conjunto de segmentos (ou pontos) no plano. Em uma primeira fase estes segmentos são organizados em estruturas de dados de tal forma a tornar buscas por aqueles que estão contidos em janelas retangulares mais eficiente. Na segunda fase são dadas as janelas de maneira online. Várias destas estruturas de dados são baseadas em árvores balanceadas, tais como, árvore limite, árvore de busca com prioridade, árvore de intervalos e árvore de segmentos. Na dissertação mostramos detalhadamente estas estruturas de dados e os algoritmos para resolver este problema para conjuntos de pontos (versão unidimensional do problema) e para segmentos no plano, tanto horizontais e verticais como com qualquer orientação (sem cruzamentos). Os algoritmos são analisados de forma rigorosa quanto ao seu uso de espaço e de tempo. Implementamos também os vários algoritmos estudados, construindo uma biblioteca destas estruturas de dados. Apresentamos, finalmente os resultados de experimentos computacionais com instâncias do problema. / In this work we study problems about point and segment query in rectangular windows whose edges are parallel to the axis. Given a set of segments (or points) in the plane. In a first phase these segments are organized in data structures such that queries for segments in windows are done more efficiently. In the second phase windows are given online. The data structures are balanced trees as range tree, priority search tree, interval tree and segment tree. In this master\'s thesis we show in details data structures and algorithms for solving windowing queries to sets of points (unidimensional version of the problem) and of segments in the plane, as horizontal and vertical as any orientation (without crossings). The algorithms are analysed rigorously regarding their space and time used. We implement the algorithms studied, building a library of these data structures. Finally, we present, the results of computational experiments with instances of the problem.

O tema central deste trabalho é o estudo de problemas sobre caminhos mais longos em grafos, de pontos de vista tanto estrutural como algorítmico. A primeira parte tem como foco o estudo de problemas motivados pela seguinte questão levantada por T. Gallai em 1966: é verdade que em todo grafo conexo existe um vértice comum a todos os seus caminhos mais longos? Hoje, já se conhecem diversos grafos conexos cuja intersecção de todos os seus caminhos mais longos é vazia. Entretanto, existem classes de grafos para as quais a resposta à pergunta de Gallai é afirmativa. Nessa linha, apresentamos alguns resultados da literatura e duas novas classes que obtivemos: os grafos exoplanares e as 2-árvores. Motivado por esse problema, nos anos 80, T. Zamfirescu formulou a seguinte pergunta que permanece em aberto: é verdade que em todo grafo conexo existe um vértice comum a quaisquer três de seus caminhos mais longos? Apresentamos, além de alguns resultados conhecidos, uma prova de que a resposta é afirmativa para grafos em que todo bloco não trivial é hamiltoniano. Notamos que esse último resultado e o acima mencionado para grafos exoplanares generalizam um teorema de M. Axenovich (2009) que afirma que quaisquer três caminhos mais longos em um grafo exoplanar têm um vértice em comum. Finalmente, mencionamos alguns outros resultados da literatura relacionados com o tema. Na segunda parte, investigamos o problema de encontrar um caminho mais longo em um grafo. Este problema é NP-difícil para grafos arbitrários. Isto motiva investigações em duas linhas a respeito da busca de tais caminhos. Pode-se procurar classes especiais de grafos para as quais existem algoritmos polinomiais, ou pode-se abrir mão da busca de um caminho mais longo, e projetar um algoritmo eficiente que encontra um caminho cujo comprimento esteja próximo do comprimento de um mais longo. Nesse trabalho estudamos ambas as abordagens e apresentamos alguns resultados da literatura. / The central theme of this thesis is the study of problems related to longest paths in graphs, both from a structural and an algorithmic point of view. The first part focuses on the study of problems motivated by the following question raised by T. Gallai in 1966: is it true that every connected graph has a vertex common to all its longest paths? Today, many connected graphs in which all longest paths have empty intersection are known. However, there are classes of graphs for which Gallais question has a positive answer. In this direction, we present some results from the literature, as well as two new classes we obtained: outerplanar graphs and 2-trees. Motivated by this problem, T. Zamfirescu, in the 80s, proposed the following question which remains open: is it true that every connected graph has a vertex common to any three of its longest paths? We present, in addition to some known results, a proof that the answer to this question is positive for graphs in which all non-trivial blocks are Hamiltonian. We note that this result and the one mentioned above for outerplanar graphs generalize a theorem of M. Axenovich (2009) that states that any three longest paths in an outerplanar graph have a common vertex. Finally, we mention some other related results from the literature. In the second part, we investigate the problem of finding a longest path in a graph. This problem is NP-hard for arbitrary graphs. This motivates investigations in two directions with respect to the search for such paths. We can look for special classes of graphs for which the problem is polynomially solvable, or we can relinquish the search for a longest path and design an efficient algorithm that finds a path whose length is close to that of a longest path. In this thesis we study both approaches and present some results from the literature.

O presente estudo foi desenvolvido para caracterizar a área de influência dos corredores de tráfego, através do monitoramento da concentração de elementos-traço em cascas de árvores. Amostras (n = 98) de cascas de árvores de diversas espécies foram coletadas em cinco parques urbanos da cidade de São Paulo. Para controle, foram coletadas cascas de árvores numa zona rural de Embu-Guaçu, longe de tráfego ou de indústrias. As concentrações de Ba, Co, Cr, Cu, Fe, Ca, Pb, S e Zn foram determinadas nas amostras de cascas de árvores por espectrometria de fluorescência de raios-X. Amostras coletadas nos parques urbanos apresentaram níveis mais elevados de elementos-traço em comparação com as da região controle. Elementos relacionados a atividades antropogênicas exibiram maiores concentrações nas amostras coletads na periferia dos parques, diminuindo gradativamente para os seus centros. Áreas próximas a grandes avenidas ou próximas a semáforos e cruzamentos apresentaram maiores concentrações de elementos nas cascas. Em conclusão, o estudo mostrou que medidas de acúmulo de elementos traço em cascas de árvore, associadas a métodos geoestatísticos, podem auxiliar a determinação das zonas de maior influência da poluição veicular no cenário urbano / The present study was designed to characterize the area of influence of high traffic corridors by monitoring trace element concentrations on tree barks. Samples (n=98) of tree barks were collected from several tree species in five urban parks of the city of São Paulo. For controlling purposes, we collected tree barks in a rural area of Embu-Guaçu which is far from traffic or industries. Concentrations of Ba, Co, Cr, Cu, Fe, Ca, Pb, S and Zn were determined in these barks by X-ray fluorescence spectrometry. Samples from urban parks exhibited higher levels of trace elements in comparison with those from control region. Elements related to anthropogenic activities exhibited higher concentrations in tree barks at the periphery of the parks, decreasing when moving towards their centers. Areas facing the busy streets or those close to traffic lights or traffic junctions presented higher concentrations of elements in barks. In conclusion, the present study showed that measures of trace elements accumulation in tree barks within geostatistical methods can indicate areas of strong influence of vehicular pollution in the urban scene

No estudo das comunidades florestais, estabelecer a importância relativa dos fatores que definem a composição e a distribuição das espécies é um desafio. Em termos de gradientes ambientais o estudo das respostas das espécies arbóreas são essenciais para a compreensão dos processos ecológicos e decisões de conservação. Neste sentido, para contribuir com a elucidação dos processos ecológicos nas principais formações florestais do Estado de São Paulo (Floresta Ombrófila Densa de Terras Baixas, Floresta Ombrófila Densa Submontana, Floresta Estacional Semidecidual e Savana Florestada) este trabalho objetivou responder as seguintes questões: (I) a composição florística e a abundância das espécies arbóreas, em cada unidade fitogeográfica, variam conforme o gradiente edáfico e topográfico?; (II) características do solo e topografia podem influenciar na previsibilidade de ocorrência de espécies arbóreas de ampla distribuição em diferentes tipos vegetacionais? (III) existe relação entre o padrão de distribuição espacial de espécies arbóreas e os parâmetros do solo e topografia? O trabalho foi realizado em parcelas alocadas em unidades de conservação (UC) que apresentaram trechos representativos, em termos de conservação e tamanho, das quatro principais formações florestais presentes no Estado de São Paulo. Em cada UC foram contabilizados os indivíduos arbóreos (CAP ≥ 15 cm), topografia, dados de textura e atributos químicos dos solos em uma parcela de 10,24 ha, subdividida em 256 subparcelas. Análises de correspodência canônica foram aplicadas para estabelecer a correspondência entre a abundância das espécies e o gradiente ambiental (solo e topografia). O método TWINSPAN modificado foi aplicado ao diagrama de ordenação da CCA para avaliar a influência das variáveis ambientais (solo e topografia) na composição de espécies. Árvores de regressão \"ampliadas\" (BRT) foram ajustadas para a predição da ocorrência das espécies segundo as variáveis de solo e topografia. O índice de Getis-Ord (G) foi utilizado para determinar a autocorrelação espacial das variáveis ambientais utilizadas nos modelos de predição da ocorrência das espécies. Nas unidades fitogeográficas analisadas, a correspondência entre o gradiente ambiental (solo e topografia) e a abundância das espécies foi significativa, especialmente na Savana Florestada onde observou-se a maior relação. O solo e a topografia também se relacionaram com a semelhança na composição florística das subparcelas, com exceção da Floresta Estacional Semicidual (EEC). As principais variáveis de solo e topografia relacionadas a flora em cada UC foram: (1) Na Floresta Ombrófila Densa de Terras Baixas (PEIC) - teor de alumínio na camada profunda (Al (80-100 cm)) que pode refletir os teor de Al na superfície, acidez do solo (pH(H2O) (5-25 cm)) e altitude, que delimitou as áreas alagadas; (2) Na Floresta Ombrófila Densa Submontana (PECB) - altitude, fator que, devido ao relevo acidentado, influencia a temperatura e incidência de sol no sub-bosque; (3) Na Savana Florestada (EEA) - fertilidade, tolerância ao alumínio e acidez do solo. Nos modelos de predição BRT, as variáveis químicas dos solos foram mais importantes do que a textura, devido à pequena variação deste atributo no solo nas áreas amostradas. Dentre as variáveis químicas dos solos, a capacidade de troca catiônica foi utilizada para prever a ocorrência das espécies nas quatro formações florestais, sendo particularmente importante na camada mais profunda do solo da Floresta Ombrófila Densa de Terras Baixas (PEIC). Quanto à topografia, a altitude foi inserida na maioria dos modelos e apresentou diferentes influências sobre as áreas de estudo. De modo geral, para presença das espécies de ampla distribuição observou-se uma mesma tendência quando à associação com os atributos dos solos, porém com amplitudes dos descritores edáficos que variaram de acordo com a área de estudo. A ocorrência de Guapira opposita e Syagrus romanzoffiana, cujo padrão variou conforme a escala, foi explicada por variáveis com padrões espaciais agregados que somaram entre 30% e 50% de importância relativa no modelo BRT. A presença de A. anthelmia, cujo padrão também apresentou certo nível de agregação, foi associada apenas a uma variável com padrão agregado, a altitude (21%), que pode ter exercido grande influência na distribuição da espécie ao delimitar áreas alagadas. T. guianensis se associou a variáveis ambientais preditoras com padrão espacial agregado que somaram cerca de 70% de importância relativa, o que deve ter sido suficiente para estabelecer o padrão agregado em todas as escalas. No entanto, a influência dos fatores ambientais no padrão de distribuição da espécie não depende apenas do ótimo ambiental da espécie, mas um resultado da interação espécie-ambiente. Concluiu-se que: (I) características edáficas e topográficas explicaram uma pequena parcela da composição florística, em cada unidade fitogeográfica, embora a ocorrência de algumas espécies tenha se associado ao gradiente edáfico e topográfico; (II) a partir de características dos solos e da topografia foi possível prever a presença de espécies arbóreas, que apresentaram particularidades em relação a sua associação com o solo de cada fitofisionomia; (III) a partir de associações descritivas o solo e a topografia influenciam o padrão de distribuição espacial das espécies, na proporção em que contribuem para a presença das mesmas. / In the study of forest communities, establish the relative importance of the factors that define the composition and distribution of species is a challenge. In terms of environmental gradients study the responses of tree species are essential to the understanding of ecological processes and conservation decisions. In this regard, to contribute to the elucidation of ecological processes in the main forest formations of São Paulo (Dense Ombrophylous Forest of Lowlands, Submontane Dense Ombrophylous Forest, Semideciduous Forest and Savanna Woodland) this study aimed to answer the following questions: (I) floristic composition and tree species abundance in each phytogeographic unit change according to edaphic and topographic gradient?; (II) soil characteristics and topography can influence the occurrence of predictability of tree species widely distributed in different types of vegetation? (III) there is a relationship between spatial distribution pattern of tree species and the soil parameters and topography? The work was carried out in allocated plots in protected areas (PA) with the four main forest formations in terms of conservation and size of Sao Paulo. In each PA was sampled individual trees, topography, texture data and chemical properties of the soil on a plot of 10.24 ha, subdivided into 256 subplots. Canonical corresponding analyzes (CCA) were applied to establish the correspondence between the abundance of species and environmental gradient (soil and topography). The modified TWINSPAN method was applied to CCA ordination diagram to evaluate the influence of environmental variables (soil and topography) on species composition. Boosteed Regression Trees (BRT) were adjusted for predicting the occurrence of the species according to soil variables and topography. The Getis Ord-index (G) was used to determine the spatial autocorrelation of environmental variables used in the BRT models. In analyzed phytogeographic units, correspondence between the environmental gradient (soil and topography) and abundance of species was significant, especially in Savanna Woodland. The soil and topography also correlated with the floristic composition similarity of the subplots, with the exception of Semicidual Seasonal Forest (EEC). The main soil and topography variables related to floristic in each PA were: (1) Dense Ombrophylous Forest of Lowlands (PEIC) - aluminium content in the deep layer (Al (80-100 cm)) which may reflect the Al content at the surface, soil acidity (pH (H2O) (5-25 cm)) and altitude, which outlined the flooded areas; (2) Submontane Dense Ombrophylous Forest (PECB) - elevation, due to the rugged terrain influences the temperature and light incidence in the understory; (3) Savanna Woodland (EEA) - fertility, tolerance to aluminum and soil acidity. In BRT prediction models, the chemical soil variables were more important than the texture due to small variation of this soil attribute in the sampled area. Among the soil chemical variables, cation exchange capacity was used to predict the species occurrence in four forest formations and particularly important in the soil deepest layer on the Dense Ombrophylous Forest of Lowlands (PEIC). In relation to topography, elevation was included in most models and had different influences on the study areas. Overall, the species widely distributed showed the same trend as the association with the attributes of the soil, but with amplitudes of edaphic descriptors that change according to the study area. The occurrence of the Guapira opposita and Syagrus romanzoffiana, whose pattern change according to the scale, was explained by variables with aggregated spatial patterns that amounted to between 30% and 50% relative importance in the BRT model. The presence of A. anthelmia, which defaults also presented certain level of aggregation, was associated only with one aggregate variable, elevation (21%), which may have exerted great influence on the species distribution to delimit wetlands. T. guianensis was related with the predictive environmental variables of aggregate spatial pattern which totaled to about 70% relative importance, what must have been enough to establish the aggregate pattern at all scales. However, the influence of environmental factors (soil and topography) on the species distribution pattern depends not only on the environmental optimum of the species, but a result of species-environment interaction. We concluded that: (I) soil and topographical characteristics explain a small portion of the floristic composition in each phytogeographic unit, although the occurrence of some species have been associated to the soil and topographic gradient; (II) from soil characteristics and topography it was possible to predict the presence of tree species, which showed particular in relation to its association with the soil of each vegetation type; (III) from descriptive associations soil and topography influence the spatial distribution pattern of the species, to the extent that contribute to the presence of the same.

O projeto BIOTA “Diversidade, dinâmica e conservação de florestas do Estado de São Paulo: 40 ha de parcelas permanentes" vem sendo conduzido para o conhecimento dos processos geradores, mantenedores e reguladores da biodiversidade nas principais formações vegetacionais do Estado. Uma parcela permanente de 10 ha foi instalada na unidade de conservação correspondente à Floresta Ombrófila Densa (Mata Atlântica) para a caracterização completa do ecossistema. A investigação de elementos químicos nesse ecossistema altamente ameaçado foi desenvolvida nesta Tese de Doutoramento. Diversos processos são responsáveis pela manutenção de ecossistemas naturais. À ciclagem mineral corresponde o caminhamento dos elementos químicos, que fluem entre os compartimentos bióticos (folha e serrapilheira) e abióticos (atmosfera e solo). A complexidade desse mecanismo regulatório está relacionada com a deficiência, a toxicidade, a fitodisponibilidade e as interações dos elementos químicos, além das condições ambientais de crescimento como luminosidade, temperatura e umidade. Devido à sua adaptabilidade, as plantas absorvem elementos químicos, acumulando-os nos seus tecidos. A acumulação é ativa, ou seja, independentemente do meio, as plantas mantêm as concentrações de determinados elementos. Essa característica corrobora o uso desses organismos para a quantificação da qualidade do ambiente a partir dos estudos de biomonitoração de poluição atmosférica. A análise por ativação neutrônica instrumental – INAA foi a técnica analítica empregada para a biomonitoração devido ao seu nível metrológico elevado e sua capacidade de determinação simultânea de diversos elementos. Para a comparabilidade dos resultados gerados, a qualidade do procedimento analítico, a representatividade das amostras e o efeito da contaminação com particulados de terra aderida à superfície das folhas foram também estudados. Os compartimentos solo, serrapilheira e folha tiveram sua composição química avaliada por INAA. De modo geral, foram detectadas concentrações totais de elementos químicos mais elevadas nos solos de vales (baixa altitude) do que nas regiões de alta altitude (solos mais desenvolvidos). Essa variabilidade não foi determinante das concentrações encontradas nas folhas, indicando a composição química elementar intrínseca das plantas. As concentrações nas folhas também não se alteraram significativamente (nível de 95% de confiança) de acordo com os resultados provenientes de quatro épocas de coleta diferenciadas. Foram identificadas espécies acumuladoras dos nutrientes Ca, Co, K, Na, Se e Zn, dos elementos traços Br, Ba, Cs, Hg, Rb, Sc, Sr e dos lantanídeos Ce, La e Sm. A utilização das espécies arbóreas para a biomonitoração da parcela permanente proporcionou o conhecimento das concentrações naturais dos elementos químicos. O trecho de Mata Atlântica avaliado foi considerado de baixo nível de poluição, pois a maior parte das espécies estudadas apresentou concentrações dos elementos químicos dentro da faixa esperada, com exceção das espécies naturalmente acumuladoras. Elementos traços como As, Cd, Cr e Ni ficaram abaixo dos limites de detecção. O trabalho concentrou esforços para o estabelecimento de padrões de referência para estudos de impacto ambiental considerando a composição química da parcela permanente da Mata Atlântica. O reservatório de elementos químicos no ecossistema foi estimado, evidenciando-se a importância desse conhecimento para a conservação da biodiversidade. / The BIOTA Project “Diversity, dynamic and conservation of forests from the São Paulo State: 40 ha of permanent parcels" has been conducted to provide the knowledge on the generation, sustainability and regulation processes of the biodiversity of the State. A long-term plot (permanent parcel) was installed in the conservation unit corresponding to the Dense Ombrophilous Forest (Atlantic Forest) for the environmental characterization of the ecosystem. The investigation of chemical elements in this highly threatened forest was performed in this Doctorate Thesis. Several processes are responsible for the sustainability of the natural ecosystems. Mineral cycling defines the pathway of chemical elements from non-biotic compartments (soil and atmosphere) to biotic compartments (leaf and litter). The complexity of this regulatory mechanism is related to the deficiency, toxicity, phytoavailability and the interactions of the chemical elements, in addition to environmental growth conditions like luminosity, temperature and humidity. Due to its adaptability, plants are able to uptake and accumulate chemical elements in their tissues. This accumulation is an active process in which the plants tend to maintain the concentrations of some chemical elements independently of the environmental conditions. Such characteristic corroborates the use of these organisms for quantifying the environmental quality by biomonitoring studies of atmospheric pollution. Instrumental neutron activation analysis – INAA was the analytical technique employed for biomonitoring due to its high metrological level and its capability for simultaneous determination of several chemical elements. For the comparability of the results, the quality of analytical procedure, the representativeness of samples and the effect of contamination with earth particles adhered to the leaf surface were also studied. The chemical composition of the soil, litter and leaf compartments was evaluated by INAA. The concentrations of some elements were higher for the soils of the valleys and considerably lower for the soils at higher altitudes. Such variability was not observed for the concentrations found in leaves, indicating the intrinsic chemical composition in plants. The concentrations in leaf did not change significantly (at the 95% confidence level) as demonstrated by the results from four different periods of sampling. Some tree species were able to accumulate the nutrients Ca, Co, K, Na, Se and Zn, the trace elements Br, Ba, Cs, Rb, Sc and Sr and the lanthanides Ce, Eu, La, Sm, Tb and Yb. The use of plants species for biomonitoring the long-term plot provided knowledge on the background concentrations of chemical elements. The Atlantic Forest can be considered to have a low status of pollution since most plants have shown concentrations within the expected range with exception of the accumulator species. Concentrations of some trace elements like As, Cd, Cr and Ni were below the detection limits. This work concentrated efforts to establish reference standards for studies on environmental impact considering the chemical composition in the long-term plot of the Atlantic Forest. The reservoir of chemical elements in the ecosystem was estimated, evidencing the importance of such knowledge for the biodiversity conservation.

Diversos problemas envolvem a classificação de dados em categorias, também denominadas classes. A partir de um conjunto de dados cujas classes são conhecidas, algoritmos de Aprendizado de Máquina (AM) podem ser utilizados na indução de um classificador capaz de predizer a classe de novos dados do mesmo domínio, realizando assim a discriminação desejada. Dentre as diversas técnicas de AM utilizadas em problemas de classificação, as Máquinas de Vetores de Suporte (Support Vector Machines - SVMs) se destacam por sua boa capacidade de generalização. Elas são originalmente concebidas para a solução de problemas com apenas duas classes, também denominados binários. Entretanto, diversos problemas requerem a discriminação dos dados em mais que duas categorias ou classes. Nesta Tese são investigadas e propostas estratégias para a generalização das SVMs para problemas com mais que duas classes, intitulados multiclasses. O foco deste trabalho é em estratégias que decompõem o problema multiclasses original em múltiplos subproblemas binários, cujas saídas são então combinadas na obtenção da classificação final. As estratégias propostas visam investigar a adaptação das decomposições a cada aplicação considerada, a partir de informações do desempenho obtido em sua solução ou extraídas de seus dados. Os algoritmos implementados foram avaliados em conjuntos de dados gerais e em aplicações reais da área de Bioinformática. Os resultados obtidos abrem várias possibilidades de pesquisas futuras. Entre os benefícios verificados tem-se a obtenção de decomposições mais simples, que requerem menos classificadores binários na solução multiclasses. / Several problems involve the classification of data into categories, also called classes. Given a dataset containing data whose classes are known, Machine Learning (ML) algorithms can be employed for the induction of a classifier able to predict the class of new data from the same domain, thus performing the desired discrimination. Among the several ML techniques applied to classification problems, the Support Vector Machines (SVMs) are known by their high generalization ability. They are originally conceived for the solution of problems with only two classes, also named binary problems. However, several problems require the discrimination of examples into more than two categories or classes. This thesis investigates and proposes strategies for the generalization of SVMs to problems with more than two classes, known as multiclass problems. The focus of this work is on strategies that decompose the original multiclass problem into multiple binary subtasks, whose outputs are then combined to obtain the final classification. The proposed strategies aim to investigate the adaptation of the decompositions for each multiclass application considered, using information of the performance obtained for its solution or extracted from its examples. The implemented algorithms were evaluated on general datasets and on real applications from the Bioinformatics domain. The results obtained open possibilities of many future work. Among the benefits observed is the obtainment of simpler decompositions, which require less binary classifiers in the multiclass solution.