Made available in DSpace on 2015-03-04T18:58:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTA_LUCAS.pdf: 1846807 bytes, checksum: 259037c75760f7280a29802cd1d48598 (MD5) Previous issue date: 2014-03-25 / The empirical evidence that intraspecic cooperation - denoted as Allee efeect - can play the role of an additional factor in the regulation of population dynamics alongside with intraspecic competition has generated a new contingent of population dynamical models. In this work one analyzes population dynamical models under the Allee eect in the following contexts: (i) unstructured and structured single population both in discrete and continuous time settings (ii)unstructured multispecies systems such as, predation, interspecic interference competition and interspecic exploitative competition for a biotic resource. An outstanding outcome that is present in most models concerns the existence of multiple stable equilibrium points, implying that the ultimate convergence will depend on initial conditions. In a one-species setting, these multiple stable states can represent population persistence or deterministic extinction. Likewise, in the multispecies setting, they can represent: (i) overall species coexistence (ii) extinction of a subset of the overall species (iii) overall species extinction. Therefore, in areas of applied ecology such as pest control and conservation, these results bring out the need for precise species parameter estimates as well as stock assessment in order to achieve their predened goals. / A constatação empirica de que a cooperação intraespecifica - denominada efeito Allee - pode atuar como um fator adicional de regulação populacional em concomitancia com a competição intraespecifica gerou um novo contingente de modelos de dinamica de populações. Neste trabalho analisam-se alguns modelos com efeito Allee nos seguintes contextos: (i) uma unica especie a tempo continuo e discreto, onde em cada instancia supoe-se uma populaçãoo nao estruturada e outra estruturada por estagios de ciclo de vida (ii) especies interativas sem estrutura de estagio, considerando-se as seguintes interações trocas: predação, competição por interferencia e competição por um recurso biotico por exploração. Um resultado que permeia a maior parte dos modelos analisados e a multiplicidade de pontos de equilibrio, cuja convergencia depende das condições iniciais. No caso de uma população esses estados de equilibrio podem representar a persistencia da especie e/ou sua exclusao. De forma similar, no caso de varias populações, eles podem representar: (i) a coexistencia de todas as populações (ii) a extinção de um subconjunto destas (ii) a extinção de todas as populações. Portanto, em areas de ecologia aplicada como controle de pragas e conservação de especies, estes resultados apontam para a necessidade de estimativas precisas de parametros intrinsecos as especies envolvidas bem como estimativas precisas de tamanhos populacionais.

Submitted by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2015-04-07T14:58:47Z No. of bitstreams: 1 thesis_Simone.pdf: 2489801 bytes, checksum: 45b3a3851811effbf5253248b65db6f0 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2015-04-07T14:59:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 thesis_Simone.pdf: 2489801 bytes, checksum: 45b3a3851811effbf5253248b65db6f0 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-07T14:59:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 thesis_Simone.pdf: 2489801 bytes, checksum: 45b3a3851811effbf5253248b65db6f0 (MD5) Previous issue date: 2012-03-28 / Biological invasion is a worldwide phenomenon, which can impact on native species, big social and economic losses beyond the reduction of global biodiversity. Recent research indicates that modeling of this problem must integrate natural and social sciences like economy. In this work is proposed a new model for the invasion process, where the invasive species retains temporarily a fraction of the total population in the conquered territory, to establish a self-sustaining population. In this case, the Fick_slaw (classical di_usion), does not represent this problem, since there is a new phenomenon involved in the process which can not be characterized simply by manipulating the diversivity parameters. Thus, it is evaluated that a new model explicitly includes processes for the temporary retention by including a term of fourth order. The problem considered here describes the dynamic population of forward propagating waves that represent the invasion of the exotic species, and is mathematically modeled by transport equations solved numerically using finite element method and the case where the economic efects of invasion were incorporated is solved using control techniques. / Invasão biológica é um fenômeno mundial, que pode causar impactos nas espécies nativas, grandes perdas econômicas e sociais além da diminuição da biodiversidade global. Recentes pesquisas indicam que a modelagem deste tipo de problema deve integrar ciências naturais e sociais como a economia. Neste trabalho, é proposto um novo modelo do processo de invasão, considerando que a espécie invasora mantém temporariamente uma fração da população total no território conquistado, além de estabelecer uma população autossustentável. Neste caso, a distribuição espacial desta espécie não pode ser representada apenas pela lei de Fick (difusão clássica), uma vez que há um fenômeno novo envolvido no processo que não pode ser caracterizado simplesmente manipulando os parâmetros de difusividade. Assim, avalia-se um novo modelo que inclui explicitamente os processos de retenção temporária através da inclusão de um termo de quarta ordem. O problema populacional dinâmico considerado descreve a propagação de frente de ondas que representam a invasão da espécie invasora, e um modelado matematicamente por equações de transporte resolvida numericamente utilizando métodos de elementos finitos e para o caso em que os efeitos econômicos da invasão foram considerados incorpora-se ainda técnicas de controle.

Uma metapopulação pode ser definida como uma população regional de populações locais geograficamente distintas, interconectadas por migração. Dentro deste contexto, modelos de dinâmica metapopulacional espacialmente implícitos descrevem a taxa de variação da proporção de manchas ocupadas por uma ou mais espécies por meio de um balanço entre os processos de colonização de manchas vazias e extinção de manchas ocupadas. O modelo metapopulacional de Levins prevê que mesmo na presença de habitat adequado, uma espécie pode se extinguir regionalmente, de forma determinística, se a intensidade de extinção for maior do que a intensidade de colonização. Além disso, este modelo sugere a existência de uma quantidade limiar de habitat remanescente, abaixo do qual a extinção regional determinística da espécie ocorre. Características importantes da dinâmica espacial, tais quais, efeito Allee, efeito resgate, colonização externa, qualidade da matriz, efeito anti-resgate e heterogeneidade de manchas podem ser incluídas em variantes do modelo de Levins. Uma outra extensão natural desses modelos é o agrupamento das manchas com relação ao seu estado de ocupação em modelos de metapopulações de espécies interativas, dando origem aos modelos de metacomunidades. Estudos de dinâmica de metacomunidades permitem a análise das relações entre a diversidade de espécies e a heterogeneidade ambiental no nível da paisagem, bem como as implicações de interações diretas e indiretas para a estrutura de comunidades.

A food web comprises exchanges of matter and energy that occur among species and between biotic and abiotic environment. Given that abiotic components form the basal resources, the approach of this work consists of evaluating the effects of nutrients input in strategic models that describe food web and chain dynamics. Its focus lies on the determination of the nature of equilibrium populations as well as on their dynamics for different functional responses. Strategic models that describe the behavior of interactive populations under nutrient inputs are an important basis for outlining general phenomena that occur in community dynamics. / Uma rede trófica reúne as trocas de matéria e energia que ocorrem entre as espécies e entre o meio biótico e abiótico. Visto que os componentes abióticos formam a fonte de recursos basais, a abordagem deste trabalho consiste na avaliação dos efeitos da entrada de nutrientes alóctones em modelos estratégicos que descrevem a dinâmica de redes e cadeias tróficas, concentrando-se na determinação das características das populações de equilíbrio e das dinâmicas das espécies com diferentes respostas funcionais. Modelos estratégicos que contêm informações acerca do comportamento de populações interativas frente à entrada de nutrientes são uma base importante no delineamento de fenômenos gerais que podem ocorrer dentro da dinâmica de comunidades.

Nesta tese estudamos os efeitos da desordem espacial e temporal na transição de fase entre a sobrevivência e extinção de populações biológicas. Na primeira parte estudamos um modelo epidemiológico com quatro estados. Apesar deste modelo não conter desordem, concluímos que seu comportamento crítico é o mesmo do processo de contato com desordem (espacial) quenched. Na segunda parte estudamos o movimento Browniano fracionário refletido, onde vimos que a combinação dos efeitos do ruído com correlações de longo alcance e a parede refletora cria uma singularidade em lei de potência na densidade de probabilidade da posição do caminhante. Por fim, estudamos a equação logística com desordem temporal através do mapeamento no movimento Browniano fracionário refletido. Neste último estudo vimos como as correlações de longo alcance mudam o comportamento crítico deste sistema. / We have studied the effects of spatial and temporal disorder at the phase transition between survival and extinction of biological populations. In the first part we studied a four states biological population model. Despite having no disorder, we have seen that its critical behavior is the same of the contact process with (spatial) quenched disorder. In the second part, we studied the reflected fractional Brownian motion, where the interplay between the correlated noise and the reflecting wall results in a power-law singularity in the probability density of the position of the walker. Finally, we deduced the critical properties of the logistic equation with temporal disorder by mapping it onto the reflected fractional Brownian motion. This mapping allow us to understand how long-range correlations change the critical behavior of this system.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:50:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao.pdf: 667521 bytes, checksum: bb065dd72ee7f7268f022ef94b81d208 (MD5) Previous issue date: 2007-03-12 / Uma metapopulação pode ser definida como uma população regional de populações locais geograficamente distintas, interconectadas por migração. Dentro deste contexto, modelos de dinâmica metapopulacional espacialmente implícitos descrevem a taxa de variação da proporção de manchas ocupadas por uma ou mais espécies por meio de um balanço entre os processos de colonização de manchas vazias e extinção de manchas ocupadas. O modelo metapopulacional de Levins prevê que mesmo na presença de habitat adequado, uma espécie pode se extinguir regionalmente, de forma determinística, se a intensidade de extinção for maior do que a intensidade de colonização. Além disso, este modelo sugere a existência de uma quantidade limiar de habitat remanescente, abaixo do qual a extinção regional determinística da espécie ocorre. Características importantes da dinâmica espacial, tais quais, efeito Allee, efeito resgate, colonização externa, qualidade da matriz, efeito anti-resgate e heterogeneidade de manchas podem ser incluídas em variantes do modelo de Levins. Uma outra extensão natural desses modelos é o agrupamento das manchas com relação ao seu estado de ocupação em modelos de metapopulações de espécies interativas, dando origem aos modelos de metacomunidades. Estudos de dinâmica de metacomunidades permitem a análise das relações entre a diversidade de espécies e a heterogeneidade ambiental no nível da paisagem, bem como as implicações de interações diretas e indiretas para a estrutura de comunidades.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:51:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseLeonardoGama.pdf: 673646 bytes, checksum: b1f31519bf1d9bd07a3dde2a7574423b (MD5) Previous issue date: 2010-04-01 / Coordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior / A food web comprises exchanges of matter and energy that occur among species and between biotic and abiotic environment. Given that abiotic components form the basal resources, the approach of this work consists of evaluating the effects of nutrients input in strategic models that describe food web and chain dynamics. Its focus lies on the determination of the nature of equilibrium populations as well as on their dynamics for different functional responses. Strategic models that describe the behavior of interactive populations under nutrient inputs are an important basis for outlining general phenomena that occur in community dynamics. / Uma rede trófica reúne as trocas de matéria e energia que ocorrem entre as espécies e entre o meio biótico e abiótico. Visto que os componentes abióticos formam a fonte de recursos basais, a abordagem deste trabalho consiste na avaliação dos efeitos da entrada de nutrientes alóctones em modelos estratégicos que descrevem a dinâmica de redes e cadeias tróficas, concentrando-se na determinação das características das populações de equilíbrio e das dinâmicas das espécies com diferentes respostas funcionais. Modelos estratégicos que contêm informações acerca do comportamento de populações interativas frente à entrada de nutrientes são uma base importante no delineamento de fenômenos gerais que podem ocorrer dentro da dinâmica de comunidades.

O Pirarucu (Arapaima gigas ) tem sido dos mais importante recursos econômicos entre todas as espécies de peixe da Amazônia Brasileira por mais de três séculos. A introdução de tecnologias modernas de exploração trouxe graves ameaças à preservação desta espécie. Estratégias de manejos adequados devem ser urgentemente introduzidas, a fim de evitar extinção. O objetivo deste trabalho é apresentar um modelo matemático para a dinâmica populacional do pirarucu considerando peculiaridades da espécie e as diferentes taxas de pesca de modo a fornecer subsídios para a sua conservação. A fim de diferenciar seus respectivos papéis na reprodução, a população está dividida em dois grupos: machos e fêmeas. Os parâmetros assumidos no presente trabalho são parcialmente derivados de dados de campo limitados, mas seguros da Reserva de Desenvolvimento Sustentável de Mamirauá na região Amazônica Brasileira . Alguns outros parâmetros são estimados a partir de considerações biológicas. / Pirarucu ( Arapaima gigas) has been one of the most important economic resources among all the fish species of the Brazilian Amazon for more than three centuries. The introduction of modern technologies of exploitation brought serious threats to the preservation of this species. Adequate management strategies have to be urgently introduced in order to prevent extinction. The aim of this work is to present a mathematical model for the pirarucu population dynamics considering the species peculiarities and the different fishing rates to supply subsides for its conservation. In order to differentiate its respective role in breeding, the population is divided into two groups: female and male. The parameters introduced in this paper are derived from limited but reliable field data collected at the Mamirauá Sustainable Development Reserve (MSDR) in the Brazilian Amazonian Region. Complementary parameters are estimated from biological considerations and commonsense.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:51:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese Eliane Coutinho.pdf: 2566919 bytes, checksum: 6cf0fc650b3992a20e2109fea4e81a82 (MD5) Previous issue date: 2009-11-28 / Pirarucu ( Arapaima gigas) has been one of the most important economic resources among all the fish species of the Brazilian Amazon for more than three centuries. The introduction of modern technologies of exploitation brought serious threats to the preservation of this species. Adequate management strategies have to be urgently introduced in order to prevent extinction. The aim of this work is to present a mathematical model for the pirarucu population dynamics considering the species peculiarities and the different fishing rates to supply subsides for its conservation. In order to differentiate its respective role in breeding, the population is divided into two groups: female and male. The parameters introduced in this paper are derived from limited but reliable field data collected at the Mamirauá Sustainable Development Reserve (MSDR) in the Brazilian Amazonian Region. Complementary parameters are estimated from biological considerations and commonsense. / O Pirarucu (Arapaima gigas ) tem sido dos mais importante recursos econômicos entre todas as espécies de peixe da Amazônia Brasileira por mais de três séculos. A introdução de tecnologias modernas de exploração trouxe graves ameaças à preservação desta espécie. Estratégias de manejos adequados devem ser urgentemente introduzidas, a fim de evitar extinção. O objetivo deste trabalho é apresentar um modelo matemático para a dinâmica populacional do pirarucu considerando peculiaridades da espécie e as diferentes taxas de pesca de modo a fornecer subsídios para a sua conservação. A fim de diferenciar seus respectivos papéis na reprodução, a população está dividida em dois grupos: machos e fêmeas. Os parâmetros assumidos no presente trabalho são parcialmente derivados de dados de campo limitados, mas seguros da Reserva de Desenvolvimento Sustentável de Mamirauá na região Amazônica Brasileira . Alguns outros parâmetros são estimados a partir de considerações biológicas.