Made available in DSpace on 2016-01-13T13:27:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008. Added 1 bitstream(s) on 2016-01-13T13:32:22Z : No. of bitstreams: 1 000855011.pdf: 883307 bytes, checksum: 30b984277d22782320e1f5c69f5d8cd5 (MD5)

Orientador: Roberto André Kraenkel / Coorientador: Renato Mendes Coutinho / Banca: Marcus Aloízio Martinez de Aguiar / Banca: Camilo Rodrigues Neto / Resumo: Muito é discutido dentro e fora do meio acadêmico a respeito do impacto que o desmatamento e a atividade humana de forma geral têm sobre a diversidade das paisagens naturais. Por se tratar de uma preocupação recente da perspectiva da escala de tempo da história da civilização, trata-se de um fenômeno cujos mecanismos ainda se encontram em pleno processo de esclarecimento, embora não haja dúvida de sua existência. Nesse contexto, as ferramentas matemáticas e computacionais podem fornecer contribuições substanciais para a sistematização e a descrição precisa das causas e efeitos envolvidos nesse processo, muitas vezes por meio de resultados importantes e pouco intuitivos. Por exemplo, podem-se criar modelos matemáticos que avaliem os efeitos da restrição de habitat nos chamados módulos de comunidade, fornecendo previsões relevantes para casos limite de sistemas biológicos reais. Apesar disso, ainda existem muitas lacunas teóricas na literatura subjacente. O seguinte trabalho procurou então contribuir para o caso particular do módulo de comunidade conhecido como Predação Intraguilda utilizando Equações Diferenciais Parciais do tipo Reação-Difusão. Após uma breve revisão bibliográfica de alguns modelos de Dinâmica de Populações, o estudo dessas equações se deu por métodos de aproximação das soluções. Além de integrações numéricas, utilizamos um método de aproximação baseado em princípios variacionais capaz de reproduzir os principais aspectos esperados das soluções das equações. ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Much is discussed within and outside the academic world about the impact that de-forestation and human activity in general have on the diversity of natural landscapes.Because it is a recent concern from the perspective of the time scale of the history ofcivilization, it is a phenomenon whose mechanisms are still in the process of clarification,although there is no doubt of its existence.In this context, mathematical and computational tools can provide substantial contri-butions to the systematization and precise description of the causes and effects involved inthis process, often through important and unintuitive results. For example, it is possibleto create mathematical models that evaluate the effects of habitat restriction on the so-calledcommunity modules, providing relevant predictions for limit cases of real biologicalsystems. Despite this, there are still many theoretical gaps in the underlying literature.The following work then sought to contribute to this in the particular case of thecommunity module known as Intraguild Predation using Reaction-Diffusion Partial Dif-ferential Equations. After a brief bibliographical review of some models of PopulationDynamics, the study of these equations was given by methods of approximation of thesolutions. In addition to numerical integrations, we used a method of approximationbased on variational principles capable of reproducing the main expected aspects of the solutions...(Complete abstract click electronic access bellop) / Mestre

Orientador: Roberto André Kraenkel / Banca: Marcone Corrêa Pereira / Banca: Fernando Fagundes Ferreira / Banca: Juliana Berbert / Banca: Maria Cristina Varriále / Resumo: A biologia matemática tem se tornado cada vez mais importante para se obter resultados qualitativos em ecologia. Particularmente, em ecologia espacial, pode-se perguntar como o espaço influencia a dinâmica de sistemas que apresentam biestabilidade, como em espécies obrigatoriamente mutualistas ou sujeitas ao efeito Allee. Apresentamos um método de aproximação de equações de reação e difusão para analisar estes e outros modelos. O método recupera resultados clássicos e também permite obter alguns novos, gerando bastante otimismo para aplicações futuras em casos mais complicados. / Abstract: Mathematical biology has become more and more important to obtain qualitative results in ecology. Specially, in spatial ecology, one may wonder how does space alter the dynamics in bistable systems, such as obligate mutualistic species and those under Allee effects. We present an approximation method for reaction-diffusion equations in order to analyze these and other models. The method recoups classical results whilst also allow us to obtainnew ones, giving an optimistic perspective for future applications in more complex cases / Mestre

Made available in DSpace on 2014-08-27T14:36:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-09-30Bitstream added on 2014-08-27T15:57:10Z : No. of bitstreams: 1 000773044.pdf: 2451816 bytes, checksum: b701a7f19da8a81c222abcc4e993e346 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / The study of population dynamics in space includes a description of the mechanisms of different movement strategies. These strategies are in?uenced by a variety of factors, such as the landscape features, animal behavior and physiology. One of the most active areas that focuses on the spatial dynamics of populations is the incorporation of these factors into the description of population dynamics. Namely, one seeks ways to incorporate these in?uences to individual models of animal movements, and then, determine the corresponding population level models describing the patterns of space and time use. This thesis refers to the study of spatial redistribution of animals populations. We are interested in knowing how the heterogeneity of the space and the in?uence of spatial memory of individuals affect the dynamic dispersion of a population, related to diffusion or anomalous diffusion, and the generation of patterns, related to ecological behaviors such as sedentarism, migration and nomadism. With this purpose, we have developed two models, one is centred on individuals and the other is at the population level. For the model centered on individuals, we have de?ned movement rules that depend on the spatial memory of individuals that move on a dynamic heterogeneous environment. From these rules we have performed computer simulations and we associate our results to patterns of ecological behaviors. To model the population level, we have also de?ned rules for movement dependent on the memory of individuals and we “translated” these rules into partial differential equations. Through numerical analysis we could associate our results to the diffusive and superdiffusive dispersal patterns. In this thesis, we use the tools of physics and mathematics and biology principles to understand the mechanisms for animals movement and to ?nd a way to relate them to patterns of population redistribution. Our results... / FAPESP: 09/01156-7

Orientador: Roberto André Kraenkel / Banca: Fernando Fagundes Ferreira / Banca: Gustavo Camelo Neto / Resumo: Este trabalho estuda equações de reação de difusão em domínios finitos com vista a aplicações no estudo do efeito de fragmentação de florestas sobre a dinâmica de populaçõs de espécies. Referimo-nos a habitats de tamanho finito como sendo habitats insulares. A imensa quantidade de dados observacionais relacionados às espécies biológicas presentes em ilhas ou fragmentos de florestas motiva este estudo. Mais especificamente, este trabalho tem como objetivo modelar a dinâmica de interaçãao espacial entre espécies invasoras e espécies nativas de palmeiras, em fragmentos de floresta amazônica, mostrando que os menores fragmentos são mais suscetíveis a espécies invasoras que os fragmentos maiores. O modelo apresentado é um sistema de equações de competição de Lotka-Volterra, com difusão / Abstract: The present work studies reaction-diffusion equations in finite domains, in view of application to the modeling of the effects of fragmentation on the dynamics of biological species. We refer to finite habitats as being insular habitats. The great amount of observational data related to biological species in islands or forest fragments motivates this work. More specifically, this work has as its objective to model the dynamics of the spatial interaction between invader and native species of palm trees in fragments of the Amazon Forest, showing that the smaller fragments are more vulnerable to the invader species than larger fragments. The mathematical model is a system of Lotka-Volterra equations with diffusion / Mestre

Orientador: Roberto André Kraenkel / Banca: Sergio Galvão Coutinho / Banca: Marco Antonio Alves da Silva / Banca: Camilo Rodrigues Neto / Banca: Marcos Amaku / Resumo:O estudo da dinâmica de populações no espaço inclui uma descrição dos mecanismos de diferentes estratégias de movimentação. Estas estratégias são influenciadas por uma variedade de fatores, como por exemplo, características comportamentais e fisiologicas do animal além da sua relação com o meio que explora. Uma das áreas mais ativas da atualidade com enfoque na dinâmica espacial de populações é a incorporação destes fatores na descrição da dinâmica da população. Ou seja, busca-se formas de incorporar essas influências aos modelos individuais de movimentação dos animais, e determinar correspondentes modelos a nível populacional descrevendo os padrões de uso do espaço e tempo. Esta tese refere-se ao estudo da redistribuição espacial de populações de animais. Nos interessa saber como as heterogeneidades do espaço e a influência da memória espacial de indivíduos afetam a dinâmica de dispersão de uma população, relacionados à difusão ou difusão anômala, e o surgimento de padrões, relacionados a comportamentos ecológicos como sedentarismo, migração e nomadismo. Com este intuito, desenvolvemos dois modelos, um centrado em indivíduos e o outro centrado na população. Para o modelo centrado em indivíduos, definimos regras de movimentação que dependemdamemória espacial dos indivíduos que se movem sobre um meio heterogêneo dinâmico. A partir destas regras fizemos um estudo através de simulações computacionais e associamos nossos resultados a padrões de comportamentos ecológicos. Para o modelo populacional definimos regras de movimentação dependentes da memória dos indivíduos e traduzimos estas regras em equações diferenciais parciais. Através de análise numérica associamos nossos resultados a padrões de dispersão difusivo e superdifusivo. Nesta tese, usamos o ferramental da física e da matemática e princípios ... / Abstract: The study of population dynamics in space includes a description of the mechanisms of different movement strategies. These strategies are influenced by a variety of factors, such as the landscape features, animal behavior and physiology. One of the most active areas that focuses on the spatial dynamics of populations is the incorporation of these factors into the description of population dynamics. Namely, one seeks ways to incorporate these influences to individual models of animal movements, and then, determine the corresponding population level models describing the patterns of space and time use. This thesis refers to the study of spatial redistribution of animals populations. We are interested in knowing how the heterogeneity of the space and the influence of spatial memory of individuals affect the dynamic dispersion of a population, related to diffusion or anomalous diffusion, and the generation of patterns, related to ecological behaviors such as sedentarism, migration and nomadism. With this purpose, we have developed two models, one is centred on individuals and the other is at the population level. For the model centered on individuals, we have defined movement rules that depend on the spatial memory of individuals that move on a dynamic heterogeneous environment. From these rules we have performed computer simulations and we associate our results to patterns of ecological behaviors. To model the population level, we have also defined rules for movement dependent on the memory of individuals and we "translated" these rules into partial differential equations. Through numerical analysis we could associate our results to the diffusive and superdiffusive dispersal patterns. In this thesis, we use the tools of physics and mathematics and biology principles to understand the mechanisms for animals movement and to find a way to relate them to patterns of population redistribution. Our results... / Doutor

Orientador: Rodney Carlos Bassanezi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-07-31T23:02:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AlmeidaJunior_DilbertodaSilva_M.pdf: 3223235 bytes, checksum: bcbd3bbabc64d1ceb57dc4b775f1c8a8 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: o Mal de Chagas é caracterizado como uma doença infecciosa cujo principal mecanismo de transmissão é através da picada do inseto conhecido vulgarmente como barbeiro. Essa doença se manifesta no ser humano sob três fases distintas de infecciosidade: a fase inicial ou aguda, a fase crônica e a fase clínica. Os outros mecanismos de transmissão ocorrem pela transfusão de sangue de doadores contaminados e pela possibilidade de transmissão congênita que é a chamada transmissão vertical, encerrando dessa forma o devido ciclo de infecção Neste trabalho apresentamos alguns modelos matemáticos determinísticos do Mal de Chagas na população hospedeira humana, formulados com equações diferenciais ordinárias contemplando dois aspectos principais: os modelos que tratam da dinâmica da doença somente na população humana e aqueles que tratam da dinâmica da doença considerando tanto a população humana quanto a população dos barbeiros transmissores. Na primeira parte, os modelos abordados são do tipo SIS e levam em consideração os possíveis mecanismos de transmissão e distinguem os diferentes estágios de infecciosidade da doença. A outra parte diz respeito ao estudo de modelos da doença do tipo hospedeiro-vetor com abordagens semelhantes ao caso anterior. Nessa linha de desenvolvimento, analisamos o processo de alastramento da infecção e os possíveis mecanismos de controle com base nas taxas de transferências entre as classes epidemiológicas nas quais a população total se encontra dividida / Abstract: The Chagas' disease is considered an infectious sickness whose the maID transmission mechanism is through the bite of the insect, it is known commonly as "barber". That disease manifests itself in human being under three different phases from infectivity: the initial or acute phase, the chronic phase and the clínical phase. The other transmission mechanisms happen for the contamined donors' bIood transfusion and for the possibility of congenital transmission that it is what is called vertical transmission, containing in that way the due infection cycle. ln this work, it is presented some deterministic models of the Chagas' disease in the host human population, formulated with ordinary differential equations contemplating two main aspects: the models that treat of the dynamic of the disease only in the human population and those that treat of the dynamic of the disease considering as much the human population as the population of the transmitters "barbers" . In the first part, the approached models are of the type SlS and they take into account the possible transmission mechanisms and they distinguish the different stages of infectivity of the disease. The other part concerns the study of models of the disease off the type host-vector with similar approaches of the previous case. In that development line, it is analyzed the process of spreading of the infection and the possible controls mechanisms with base in the rates of transfers among the epidemic classes in the one which the total population one finds divided. / Mestrado / Mestre em Matemática Aplicada

Made available in DSpace on 2014-08-27T14:36:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-05-29Bitstream added on 2014-08-27T15:57:07Z : No. of bitstreams: 1 000778127.pdf: 1378513 bytes, checksum: d1d6783639c75c24813a467c1ea25eae (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Nesta tese estudamos a biologia de populações de sistemas hospedeiro-parasita, com especial atenção para os efeitos produzidos por múltiplas infecções de diferentes parasitas numa dada população de hospedeiros. Tal situação se assemelha a múlpiplas espécies competindo por um mesmo recurso. Com os parasitas competindo por hospedeiros, diversos resultados no nível populacional podem ocorrer. Se ambos parasitas não puderem infectar um hospedeiro conjuntamente, então o parasita mais apto elimina o menos apto. Quando co-infecções são possíveis, o padrão muda e a coexistência pode ser estabelecida. Finalmente, se um parasita pode deslocar o outro, o assim chamado efeito intraguilda, o resultado dependerá fortemente da taxa de geração de novos hospedeiros, a qual é determinada por fatores ambientais. Nós estudamos este sistema por meio de um modelo matemático su?cientemente abrangente para dar conta destas situações. Procedemos passo-a-passo: começamos com um modelo matemático simples para o caso de um parasita e um hospedeiro. Ao progredirmos para outros casos nosso modelo matemático passa a incluir novos termos até chegarmos num modelo completo. Há dois métodos de análise envolvidos. Estudamos analiticamente a estabilidade do estado livre de infecções, o que nos permite dar condições sobre a capacidade dos parasitas de invadir uma população não infectada/parasitada. Por outro lado, usamos métodos numéricos para estudar o comportamento para grandes tempos, que em todos os casos tende a um ponto ?xo. O foco é saber qual parasita prevelacerá ou se haverá coexistência, além de determinar as condições que regulam o resultado da interação. Através de diagramas de bifurcação analisamos a importância da riqueza de recursos do ambiente, relacionada à taxa de produção de novos hospedeiros. Encontramos que os estados assimptóticos dependem fortemente... / In this thesis we study the population biology of host-parasite systems, with a systematic view of the e?ects produced by multiple infections of di?erent parasites on a same host population. This situation is akin to multiple species competing for a shared resource. As parasites compete for a host, several outcomes at the population level can appear. If both parasites cannot jointly infect the same host, then the ?ttest parasite eliminates the other. When confection is possible, the pattern changes, and coexistence of both parasites becomes possible. Finally, if a parasite can displace the other within the host, the so-called intraguild e?ect, the outcome will strongly be dependent on the income rate of new hosts, which is determined by environmental factors. We studied this system through a mathematical model which is broad enough to encompass these situations. We proceed by steps: ?rst we framed a simple mathematical model for a single parasite/host case and as we progress to other cases, our mathematical model includes new terms and ?nally it is shaped into a complete model. Our methods are twofold. We study analytically the stability of the disease-free state, which allows us to give conditions for the ability of the parasites to invade a disease-free/non-infected population. On the other hand, we resort to numerical methods to study the long-term behavior of the system, which in all cases tends to a ?xed point. The main focus is to know which parasite prevails or if they are able to coexist, and determine the conditions that regulate this outcome . Through bifurcation diagrams we analyzed the importance of the richness of the environment, de?ned by the rate of production of new hosts. We found that the long-term states depend crucially on this rate. Our main original contribution is related to the study of the intraguild e?ect. Depending of the host income rate we can have four di?erent states, which are a disease...

Orientador: Roberto André Kraenkel / Banca: Hilda Cerdeira / Banca: Fernando Fagundes Ferreira / Banca: Mario José de Oliveira / Banca: Stefanella Boatto / Resumo: Nesta tese estudamos a biologia de populações de sistemas hospedeiro-parasita, com especial atenção para os efeitos produzidos por múltiplas infecções de diferentes parasitas numa dada população de hospedeiros. Tal situação se assemelha a múlpiplas espécies competindo por um mesmo recurso. Com os parasitas competindo por hospedeiros, diversos resultados no nível populacional podem ocorrer. Se ambos parasitas não puderem infectar um hospedeiro conjuntamente, então o parasita mais apto elimina o menos apto. Quando co-infecções são possíveis, o padrão muda e a coexistência pode ser estabelecida. Finalmente, se um parasita pode deslocar o outro, o assim chamado efeito intraguilda, o resultado dependerá fortemente da taxa de geração de novos hospedeiros, a qual é determinada por fatores ambientais. Nós estudamos este sistema por meio de um modelo matemático suficientemente abrangente para dar conta destas situações. Procedemos passo-a-passo: começamos com um modelo matemático simples para o caso de um parasita e um hospedeiro. Ao progredirmos para outros casos nosso modelo matemático passa a incluir novos termos até chegarmos num modelo completo. Há dois métodos de análise envolvidos. Estudamos analiticamente a estabilidade do estado livre de infecções, o que nos permite dar condições sobre a capacidade dos parasitas de invadir uma população não infectada/parasitada. Por outro lado, usamos métodos numéricos para estudar o comportamento para grandes tempos, que em todos os casos tende a um ponto fixo. O foco é saber qual parasita prevelacerá ou se haverá coexistência, além de determinar as condições que regulam o resultado da interação. Através de diagramas de bifurcação analisamos a importância da riqueza de recursos do ambiente, relacionada à taxa de produção de novos hospedeiros. Encontramos que os estados assimptóticos dependem fortemente... / Abstract: In this thesis we study the population biology of host-parasite systems, with a systematic view of the effects produced by multiple infections of different parasites on a same host population. This situation is akin to multiple species competing for a shared resource. As parasites compete for a host, several outcomes at the population level can appear. If both parasites cannot jointly infect the same host, then the fittest parasite eliminates the other. When confection is possible, the pattern changes, and coexistence of both parasites becomes possible. Finally, if a parasite can displace the other within the host, the so-called intraguild effect, the outcome will strongly be dependent on the income rate of new hosts, which is determined by environmental factors. We studied this system through a mathematical model which is broad enough to encompass these situations. We proceed by steps: first we framed a simple mathematical model for a single parasite/host case and as we progress to other cases, our mathematical model includes new terms and finally it is shaped into a complete model. Our methods are twofold. We study analytically the stability of the disease-free state, which allows us to give conditions for the ability of the parasites to invade a disease-free/non-infected population. On the other hand, we resort to numerical methods to study the long-term behavior of the system, which in all cases tends to a fixed point. The main focus is to know which parasite prevails or if they are able to coexist, and determine the conditions that regulate this outcome . Through bifurcation diagrams we analyzed the importance of the richness of the environment, defined by the rate of production of new hosts. We found that the long-term states depend crucially on this rate. Our main original contribution is related to the study of the intraguild effect. Depending of the host income rate we can have four different states, which are a disease... / Doutor

Orientador: Roberto André Kraenkel / Banca: Gilberto Corso / Banca: Cláudia Pio Ferreira / Banca: Fernando Fagundes Ferreira / Banca: Francisco Antonio Bezerra Coutinho / Resumo: Este trabalho é composto de estudos independentes, mas seus temas são conectados entre si. Ele foi feito baseando-se no estudo de equações de reação-difusão e em reação-difusão-advecção. Vários modelos foram utilizados para representar populações e apresentam características em comum. As populações representadas por esses modelos difundem, crescem e saturam de forma semelhante a equação de Fisher-Kolmogorov e Lotka-Volterra e foram modeladas usando condições de contorno de Dirichlet. Domínios limitados e ilimitados foram usados para que melhor representassem as devidas e diferentes aplicações de dados coletados em campo e publicados em periódicos. Esse trabalho também leva em conta a aplicabilidade à habitats fragmentados, isoladas e não-isoladas. Como foco principal temos o estudo do movimento de populações que vivem nesses habitats mostrando que a qualidade e distribuição deles afeta no movimento das populações / Abstract: This thesis consists on independent studies, but its subjects are interconnected. It has been based on the study of reaction-diffusion-advection equations. Several models were used to represent populations and have some characteristics in common. The populations represented by the models spread, grow, and saturate in a way similar to that described by the Fisher-Kolmogorov and Lotka-Volterra equations, and were modeled using Dirichlet boundary conditions. Limited and unlimited domains were used to better represent the necessary applications and different data collected in the field and published in journals. This work also takes into account the applicability to fragmented habitats, isolated and not isolated. As the main focus we study the movement of populations living in these habitats, showing that the quality and distribution affects them the movement of populations / Doutor