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Esta dissertação está focada no estudo do espectro de absorção em fase gasosa de Porfirinas e Ftalocianinas. O estudo dessas moléculas é de grande interesse científico e tem sido tema em diversos trabalhos na literatura. São apresentados resultados para o espectro de absorção teórico das Porfirinas Base Livre (H2-Porfirina), complexada com Zinco, e complexada com Magnésio, e das Ftalocianinas Base Livre (H2-Ftalocianina) e complexada com Zinco. Espectros de absorção dos monômeros optimizados dessas moléculas são calculados com vários métodos e uma análise das transições eletrônicas é feita junto com uma discussão do modelo de Gouterman. São apresentados espectros para estruturas optimizadas de dímeros de H2-Porfirina e H2-Ftalocianina. A inclusão de efeitos térmicos no espectro dos monômeros de H2-Porfirina e H2-Ftalocianina é estudada usando dinâmicas moleculares. Após comparação entre resultados de dinâmicas clássica e ab initio, propomos novos parâmetros para o campo de força da H2-Porfirina que fornece resultados mais compatíveis, mas o mesmo não precisou ser feito para H2-Ftalocianina. Mostramos que para H2-Porfirina a inclusão de efeitos térmicos aumenta com a temperatura as forças de oscilador médias das bandas Q e gera um deslocamento das bandas para o vermelho, e para H2-Ftalocianina um aumento do desdobramento das bandas Q. Esses resultados fornecem uma explicação para observações experimentais e mostram que efeitos térmicos são importantes para uma descrição mais completa do espectro. / This work aims at studing the gas phase absorption spectrum of Porphyrins and Phthalocyanines. The study of these molecules is of immense cientific interest and has been topic for several works at the literature. Results are presented for the theoretical absorption spectrum of Free Base (H2-Porphyrin), Zinc and Magnesium Porphyrins and of Free Base (H2-Phythalocyanine) and Zinc Phthalocyanines. The absorption spectra of these molecules\' optimized monomers are calculated with several methods and eletronic transitions analysis is done together with a discussion of Gouterman model. Spectra are presented for optimized dimers of H2-Porphyrin and H2-Phythalocyanine. The inclusion of thermal effects on the H2-Porphyrin\'s and H2-Phythalocyanine\'s monomer spectra is studied through molecular dynamics. After comparing results of classical and ab initio molecular dynamics we proposed new force field parameters for H2-Porphyrin that provides more consistent results, but the same didn\'t need to be done for H2-Phythalocyanine. We showed that the inclusion of thermal effects increases with temperature the Q bands average oscillator strengths and implies in a red shift of the H2-Porphyrin bands, and increases the H2-Phythalocyanine\'s Q bands splitting. These results provide an explanation to the experimental observations and shows that thermal effects are important to a more complete description of the spectrum.

Synaptic vesicle recycling is the reuse of synaptic membrane material and proteins after vesicles have been exocytosed at the pre-synaptic terminal of a neuronal synapse. The discovery of the mechanisms by which recycling operates is a subject of active research. Within small mammalian central nervous system nerve terminals, two studied mechanisms of recovery are clathrin-mediated endocytosis and activity-dependent bulk endocytosis. Research into the comparative kinetics and mechanisms underlying these endocytosis mechanisms commonly involves time-series fluorescence microscopy of in vitro cultures. Synaptic proteins are tagged with fluorescent markers, or the synaptic vesicles are labelled with fluorescent dye. The change in fluorescence levels of individual synapses over time in response to stimuli is used to understand synaptic activity. The image analysis of these time-series images frequently requires substantial manual effort to extract the changing synaptic fluorescence intensity levels over time. This work focusses on two closely interlinked areas, the development of improved automated image analysis tools to facilitate the analysis of microscopy image data, and computational simulations to leverage the data obtained from these experiments to gain mechanistic insight into the underlying processes involved in synaptic vesicle recycling. The imaged properties of synapses within the time-series images are characterised, in terms of synapse movement during the course of an experiment. This characterisation highlights the properties which risk adding error to the extracted fluorescence intensity data, as analysis generally requires segmentation of regions of interest with fixed size and location. Where possible, protocols to optimise the manual selection of synapses in the image are suggested. The manual selection of synapses within time-series images is a common but time consuming and difficult task. It requires considerable skill on the part of the researcher to select synapses from noisy images without introducing error or bias. Automated tools for either general image segmentation or for segmentation of synapse-like puncta do exist, but have mixed results when applied to time-series experiments. This work introduces the use of knowledge of the experiment protocol into the segmentation process. The selection of synapses as they respond to known stimuli is compared against other current segmentation methods, and tools to perform this segmentation are provided. This use of synapse activity improves the quality of the segmented set of synapses over existing segmentation tools. Finally, this work builds a number of computational models, to allow published individual data points to be aggregated into a coherent view of overall synaptic vesicle recycling. The first is FM-Sim, a stochastic hybrid model of overall synapse recycling as is expected to occur during the course of an experiment. This closed system model handles the processes of exocytosis and endocytosis. It uses Bayesian inference to fit model parameters to experimental data. In particular, it uses the experimental protocol to separate the mechanisms and rates that may contribute to the observed experimental data. The second is a mathematical model of one aspect of synaptic vesicle recycling of particular interest - homoeostasis of plasma membrane integrity on the presynaptic terminal. This model provides bounds on efficiency of the studied endocytosis mechanisms at recovery of plasma membrane area during and after neuronal stimulus. Both the image analysis and the computational simulations demonstrated in this work provide useful tools and insights into current research of synaptic vesicle recycling and the role of activity-dependent bulk endocytosis. In particular, the utility of adding time-dependent experimental protocol knowledge to both the image analysis tools and the computational simulations is shown.

Esta dissertação está focada no estudo do espectro de absorção em fase gasosa de Porfirinas e Ftalocianinas. O estudo dessas moléculas é de grande interesse científico e tem sido tema em diversos trabalhos na literatura. São apresentados resultados para o espectro de absorção teórico das Porfirinas Base Livre (H2-Porfirina), complexada com Zinco, e complexada com Magnésio, e das Ftalocianinas Base Livre (H2-Ftalocianina) e complexada com Zinco. Espectros de absorção dos monômeros optimizados dessas moléculas são calculados com vários métodos e uma análise das transições eletrônicas é feita junto com uma discussão do modelo de Gouterman. São apresentados espectros para estruturas optimizadas de dímeros de H2-Porfirina e H2-Ftalocianina. A inclusão de efeitos térmicos no espectro dos monômeros de H2-Porfirina e H2-Ftalocianina é estudada usando dinâmicas moleculares. Após comparação entre resultados de dinâmicas clássica e ab initio, propomos novos parâmetros para o campo de força da H2-Porfirina que fornece resultados mais compatíveis, mas o mesmo não precisou ser feito para H2-Ftalocianina. Mostramos que para H2-Porfirina a inclusão de efeitos térmicos aumenta com a temperatura as forças de oscilador médias das bandas Q e gera um deslocamento das bandas para o vermelho, e para H2-Ftalocianina um aumento do desdobramento das bandas Q. Esses resultados fornecem uma explicação para observações experimentais e mostram que efeitos térmicos são importantes para uma descrição mais completa do espectro. / This work aims at studing the gas phase absorption spectrum of Porphyrins and Phthalocyanines. The study of these molecules is of immense cientific interest and has been topic for several works at the literature. Results are presented for the theoretical absorption spectrum of Free Base (H2-Porphyrin), Zinc and Magnesium Porphyrins and of Free Base (H2-Phythalocyanine) and Zinc Phthalocyanines. The absorption spectra of these molecules\' optimized monomers are calculated with several methods and eletronic transitions analysis is done together with a discussion of Gouterman model. Spectra are presented for optimized dimers of H2-Porphyrin and H2-Phythalocyanine. The inclusion of thermal effects on the H2-Porphyrin\'s and H2-Phythalocyanine\'s monomer spectra is studied through molecular dynamics. After comparing results of classical and ab initio molecular dynamics we proposed new force field parameters for H2-Porphyrin that provides more consistent results, but the same didn\'t need to be done for H2-Phythalocyanine. We showed that the inclusion of thermal effects increases with temperature the Q bands average oscillator strengths and implies in a red shift of the H2-Porphyrin bands, and increases the H2-Phythalocyanine\'s Q bands splitting. These results provide an explanation to the experimental observations and shows that thermal effects are important to a more complete description of the spectrum.

<p>U&nbsp; ovoj&nbsp; doktorskoj&nbsp; disertaciji&nbsp; sintetisane&nbsp; su&nbsp; dve&nbsp; različite&nbsp; klase jonskih&nbsp; tečnosti,&nbsp; na&nbsp; bazi&nbsp; imidazolijuma&nbsp; i&nbsp; holinijuma,&nbsp; sa&nbsp; ciljem snižavanja&nbsp; toksičnosti.&nbsp; Imidazolijumove&nbsp; jonske&nbsp; tečnosti&nbsp; su funkcionalizovane&nbsp; hidroksilnom&nbsp; i&nbsp; etarskom&nbsp; grupom&nbsp; u&nbsp; bočnom lancu. Uspe&scaron;nost sinteza jonskih tečnosti potvrđena je&nbsp; snimanjem IC&nbsp; i&nbsp; NMR&nbsp; spektara.&nbsp; Izmerene&nbsp; su&nbsp; gustine,&nbsp; viskoznosti&nbsp; i provodljivosti&nbsp; čistih&nbsp; imidazolijumovih&nbsp; i&nbsp; holinijumskih&nbsp; jonskih tečnosti.&nbsp; Na&nbsp; osnovu&nbsp; dobijenih&nbsp; eksperimentalnih&nbsp; rezultata,potpomognutim&nbsp; računarskim&nbsp; simulacijama&nbsp; diskutovana&nbsp; je strukturna organizacija između katjona i anjona. Utvrđeno je da prisustvo&nbsp; hidroksilne&nbsp; grupe&nbsp; u&nbsp; bočnom&nbsp; lancu&nbsp; imidazolovog katjona,&nbsp; značajno&nbsp; utiče&nbsp; na&nbsp; lokaciju&nbsp; anjona&nbsp; i&nbsp; samim&nbsp; tim&nbsp; na makroskopska&nbsp; svojstva.&nbsp; U&nbsp; nastavku&nbsp; su&nbsp; izmerene&nbsp; gustine&nbsp; i viskoznosti&nbsp; vodenih&nbsp; rastvora&nbsp; sa&nbsp; ciljem&nbsp; dobijanja&nbsp; informacija&nbsp; o uticaju&nbsp; dodatka&nbsp; holinijumskih&nbsp; i&nbsp; imidazolijumovih&nbsp; jonskih tečnosti&nbsp; na&nbsp; strukturu&nbsp; vode.&nbsp; Na&nbsp; osnovu&nbsp; B&nbsp; koeficijenta&nbsp; iz<br />viskoznosti,&nbsp; ekspanzibilnosti&nbsp; i&nbsp; rezultata&nbsp; simulacija&nbsp; molekulske dinamike,&nbsp; utvrđeno&nbsp; je&nbsp; da&nbsp; sve&nbsp; jonske&nbsp; tečnosti&nbsp; imaju&nbsp; structure making&nbsp; osobine.&nbsp; Takođe,&nbsp; na&nbsp; osnovu&nbsp; izračunatih&nbsp; specifičnih molarnih zapremina i doking analize na receptoru za gorak ukus,<br />ustanovljeno je da vodeni rastvori holinijumskih jonskih tečnosti imaju gorak ukus.<br />Toksičnost funkcionalizovanih imidazolijumovih jonskih tečnosti ispitana je na&nbsp; nekoliko biljnih vrsta&nbsp; (p&scaron;enica, ječam i krastavac), kao i na larvama&nbsp; <em>A.&nbsp; salina</em>&nbsp; i ćelijskoj liniji MRC-5. Potvrđeno jeda&nbsp; uvođenje&nbsp; hidroksilne&nbsp; grupe&nbsp; u&nbsp; alkil&nbsp; niz&nbsp; najvi&scaron;e&nbsp; se&nbsp; redukuju<br />toksičnosti&nbsp; imidazolijumovih&nbsp; jonskih&nbsp; tečnosti,&nbsp; dok&nbsp; je&nbsp; uticaj etarske&nbsp; grupe&nbsp; na&nbsp; smanjenje&nbsp; toksičnosti&nbsp; značajno&nbsp; manji. Ispitivanje&nbsp; citotoksičnosti&nbsp; i&nbsp; antibakterijske&nbsp; aktivnosti&nbsp; ukazalo&nbsp; je da holinijumske jonske tečnosti se mogu smatrati netoksičnima, i<br />pokazuju&nbsp; beningnije&nbsp; dejstvo&nbsp; u&nbsp; poređenju&nbsp; sa&nbsp; njihovim&nbsp; polaznim komponentama&nbsp; (askorbinska&nbsp; kiselina,&nbsp; biotin&nbsp; i&nbsp; nikotinska kiselina).</p> / <p><!--[if gte mso 9]><xml> <w:WordDocument> <w:View>Normal</w:View> <w:Zoom>0</w:Zoom> <w:TrackMoves/> <w:TrackFormatting/> <w:PunctuationKerning/> <w:ValidateAgainstSchemas/> <w:SaveIfXMLInvalid>false</w:SaveIfXMLInvalid> <w:IgnoreMixedContent>false</w:IgnoreMixedContent> <w:AlwaysShowPlaceholderText>false</w:AlwaysShowPlaceholderText> <w:DoNotPromoteQF/> <w:LidThemeOther>EN-US</w:LidThemeOther> <w:LidThemeAsian>X-NONE</w:LidThemeAsian> <w:LidThemeComplexScript>X-NONE</w:LidThemeComplexScript> <w:Compatibility> <w:BreakWrappedTables/> <w:SnapToGridInCell/> <w:WrapTextWithPunct/> <w:UseAsianBreakRules/> 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obtain new class of ILs with reduced toxicity. Imidazolium based ionic liquids were functionalized&nbsp; with hydroxyl and ether&nbsp; group in &nbsp; order to reduce their&nbsp; lipophilicity.&nbsp; All&nbsp; newly&nbsp; synthesized&nbsp; compounds&nbsp; were&nbsp; confirmed&nbsp; by&nbsp; measuring&nbsp; IR&nbsp; and&nbsp; NMR&nbsp; spectra.&nbsp; For&nbsp; pure&nbsp; ionic&nbsp; liquids, density, conductivity and viscosity were measured. Based on&nbsp; the&nbsp; obtained&nbsp; experimental&nbsp; results&nbsp; supported&nbsp; with&nbsp; results&nbsp; of&nbsp; molecular simulations, it was concluded that presence of oxygen in&nbsp; alkyl&nbsp; side&nbsp; chain&nbsp; of&nbsp; imidazolium&nbsp; ionic&nbsp; liquids&nbsp; significantly contribute to position of anion. Further,&nbsp; density&nbsp; and&nbsp; viscosity&nbsp; of&nbsp; diluted&nbsp; aqueous&nbsp; ILs&nbsp; solutions were&nbsp; measured&nbsp; with&nbsp; a&nbsp; purpose&nbsp; to&nbsp; investigate&nbsp; their&nbsp; influence&nbsp; on water&nbsp; structure.&nbsp; Based&nbsp; on&nbsp; obtained&nbsp; values&nbsp; for&nbsp; viscosicty&nbsp; B coefficient,&nbsp; expansibility&nbsp; and&nbsp; from&nbsp; MD&nbsp; simulations,&nbsp; all&nbsp; ionic&nbsp; liquids&nbsp; express&nbsp; structure&nbsp; making&nbsp; tendency.&nbsp; From&nbsp; calculated specific&nbsp; apparent&nbsp; molar&nbsp; volumes&nbsp; for&nbsp; cholinium&nbsp; ionic&nbsp; liquids&nbsp; it was noted bitter taste.&nbsp; The&nbsp; toxicity&nbsp; of&nbsp; functionalized&nbsp; imidazolium&nbsp; ionic&nbsp; liquids&nbsp; was investigated&nbsp; on&nbsp; different&nbsp; plant&nbsp; species&nbsp; (wheat ,&nbsp; barley&nbsp; and cucumber),&nbsp; on&nbsp; larvae&nbsp; of&nbsp;<em><span style="font-family:&quot;Calibri&quot;,&quot;sans-serif&quot;;mso-ascii-theme-font:minor-latin;mso-hansi-theme-font:minor-latin;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-bidi-theme-font:minor-bidi"> A.&nbsp; salina</span></em>&nbsp; and&nbsp; cell&nbsp; line&nbsp; MRC-5.&nbsp; From<br />obtained&nbsp; results&nbsp; it&nbsp; was&nbsp; concluded&nbsp; that&nbsp; introduction&nbsp; of&nbsp; hydroxyl group in alkyl side chain reduce toxicity significantly more than&nbsp; ether&nbsp; group.&nbsp; Experiments&nbsp; on&nbsp; cytotoxicicity&nbsp; and&nbsp; antibacterial effects&nbsp; allowed&nbsp; to&nbsp; conclude&nbsp; that&nbsp; those&nbsp; newly&nbsp; synthesized cholinium ionic liquids can be considered as non-toxic.</p>

Neste trabalho buscou-se propor e implementar um modelo de material capaz de prever o comportamento mecânico de estruturas em compósitos poliméricos reforçados (CPR). Inicialmente fez-se um levantamento bibliográfico sobre os modos de danificação intralaminar e falhas interlaminares bem como sobre formas de abordagem (analítica e numérica) para tratar esses problemas. Em seguida, foram apresentadas em detalhes as etapas experimentais executadas, descrevendo todo o procedimento de fabricação dos corpos-de-prova e os resultados obtidos a partir dos ensaios quase-estáticos de tração, compressão, cisalhamento e flexão. Com base nesses resultados e em informações provenientes da literatura, propõem-se alguns modelos de material que foram implementados em sub-rotinas FORTRAN. Tais modelos são posteriormente compilados em conjunto com um programa de elementos finitos (ABAQUS®) a fim de serem avaliados e terem seus parâmetros calibrados. Numa primeira fase, através de simulações computacionais dos ensaios de tração e compressão avaliou-se os modelos de material implementados. Numa segunda fase, os parâmetros foram calibrados tomando como base três estudos de caso (flexão, endentação e teste de impacto) envolvendo seqüências de empilhamento distintas. Após a simulação computacional desses estudos, apresentou-se a proposta de uma metodologia para avaliar problemas de impacto a baixa velocidade em estruturas laminadas. Conclui-se assim que o presente projeto de pesquisa traz contribuições inovadoras, mas também apresenta várias perspectivas de trabalhos futuros. / In this work, material models were proposed to predict the mechanical behavior of composite structures. First of all, it was done a study about damage intra-ply and inter-ply (delamination) on composite materials and about analytical and numerical approaches to solve problems of progressive damage on composite structures was performed. After, many specimens were manufactured and experimental tests (tensile, compression, shear and flexural tests) were carried out. Experimental results and information from literature were used to develop some material models, which were implemented using FORTRAN compiler. These material models were compiled with a commercial finite element program (ABAQUS®) in order to evaluate and calibrate parameters of the models. In the first step, computational simulations of tensile and compression test were carried out to evaluate material models implemented. In the second step, the parameters of the material models were calibrated using three case studies (flexural, indentation and impact test) with some staking sequences. After that, a methodology was proposed to evaluate impact problems on composite structures under low velocity. Therefore, this research project not only shows new contributions but also suggests many future investigations.

Neste trabalho buscou-se propor e implementar um modelo de material capaz de prever o comportamento mecânico de estruturas em compósitos poliméricos reforçados (CPR). Inicialmente fez-se um levantamento bibliográfico sobre os modos de danificação intralaminar e falhas interlaminares bem como sobre formas de abordagem (analítica e numérica) para tratar esses problemas. Em seguida, foram apresentadas em detalhes as etapas experimentais executadas, descrevendo todo o procedimento de fabricação dos corpos-de-prova e os resultados obtidos a partir dos ensaios quase-estáticos de tração, compressão, cisalhamento e flexão. Com base nesses resultados e em informações provenientes da literatura, propõem-se alguns modelos de material que foram implementados em sub-rotinas FORTRAN. Tais modelos são posteriormente compilados em conjunto com um programa de elementos finitos (ABAQUS®) a fim de serem avaliados e terem seus parâmetros calibrados. Numa primeira fase, através de simulações computacionais dos ensaios de tração e compressão avaliou-se os modelos de material implementados. Numa segunda fase, os parâmetros foram calibrados tomando como base três estudos de caso (flexão, endentação e teste de impacto) envolvendo seqüências de empilhamento distintas. Após a simulação computacional desses estudos, apresentou-se a proposta de uma metodologia para avaliar problemas de impacto a baixa velocidade em estruturas laminadas. Conclui-se assim que o presente projeto de pesquisa traz contribuições inovadoras, mas também apresenta várias perspectivas de trabalhos futuros. / In this work, material models were proposed to predict the mechanical behavior of composite structures. First of all, it was done a study about damage intra-ply and inter-ply (delamination) on composite materials and about analytical and numerical approaches to solve problems of progressive damage on composite structures was performed. After, many specimens were manufactured and experimental tests (tensile, compression, shear and flexural tests) were carried out. Experimental results and information from literature were used to develop some material models, which were implemented using FORTRAN compiler. These material models were compiled with a commercial finite element program (ABAQUS®) in order to evaluate and calibrate parameters of the models. In the first step, computational simulations of tensile and compression test were carried out to evaluate material models implemented. In the second step, the parameters of the material models were calibrated using three case studies (flexural, indentation and impact test) with some staking sequences. After that, a methodology was proposed to evaluate impact problems on composite structures under low velocity. Therefore, this research project not only shows new contributions but also suggests many future investigations.

As abundâncias e identidades das espécies de qualquer comunidade biológica mudam tanto ao longo do espaço quanto do tempo. Não obstante, aspectos espaciais da biodiversidade têm sido muito mais explorados do que os temporais. Um dos motivos pelos quais padrões temporais têm recebido menos atenção é a escassez de estudos de longo prazo, especialmente na região neotropical, uma das mais biodiversas e ameaçadas do planeta. Estudar a dinâmica de populações e comunidades ao longo do tempo pode revelar processos ecológicos fundamentais, bem como descrever como pressões naturais e humanas afetam a biodiversidade. Entender a dinâmica das populações e comunidades envolve entender as histórias de vida dos organismos, como eles interagem com o ambiente, o papel de interações entre espécies, o papel de processos demográficos estocásticos, dentre outros fatores. Nesta tese investigamos a dinâmica temporal de populações e comunidades de borboletas e aves, e ao longo dos capítulos avaliamos o papel de diferentes processos na regulação dessas dinâmicas. No Capítulo 1 investigamos se um comportamento sazonal observado em borboletas Ithomiini (Nymphalidae, Danainae), supostamente adaptativo à seca - os \"bolsões de Ithomiini\"- seria uma simples resposta reativa à falta de chuvas ou se mecanismos endógenos (\"relógios biológicos\") estariam envolvidos. No Capítulo 2 realizamos um estudo de dinâmica populacional comparada de borboletas miméticas da tribo Ithomiini. Algumas evidências têm sugerido que além de convergir na morfologia, espécies co-miméticas tenderiam a convergir também no comportamento, no uso de microhabitats e possivelmente em suas dinâmicas populacionais. Testamos as hipóteses de que 1) pares de espécies co-miméticas (i.e., com a morfologia convergente) ou 2) pares de espécies mais próximas filogeneticamente teriam suas dinâmicas populacionais mais correlacionadas do que pares de espécies agrupados ao acaso. No Capítulo 3 descrevemos como a composição de espécies de assembleias de aves e borboletas de nove localidades tropicais e subtropicais na América do Sul e do Norte variou ao longo do tempo (anos a décadas), e se diferenças demográficas entre espécies (nicho) seriam importantes para explicar os padrões observados. No Capítulo 1 encontramos evidências de que a agregações seriam um comportamento endógeno sincronizado com o fotoperíodo, com plasticidade limitada para lidar com as alterações no regime de chuvas previstas para a região e para o continente. No Capítulo 2 encontramos que as dinâmicas populacionais de pares de espécies de Ithomiini de um mesmo anel mimético ou mais próximas filogeneticamente não tenderam a ser mais correlacionadas do que pares reunidos ao acaso, e que as espécies, anéis miméticos e subtribos estudadas tiveram suas dinâmicas temporais mais correlacionados do que seria esperado por acaso. Estes resultados e os do Capítulo 1 sugerem que na dinâmica desse sistema as pressões seletivas exercidas por fatores ambientais seriam mais importantes do que interações entre espécies. No Capítulo 3 mostramos que a composição de espécies de assembleias de aves na Amazônia, Cerrado, Mata Atlântica e Flórida se alterou ao longo dos anos, mesmo em assembleias de áreas bem preservadas. Sobreposta a essa rotatividade (turnover) interanual também encontramos rotatividade sazonal, previsível, na composição de espécies de assembleias de aves da Amazônia e da Mata Atlântica e na assembleia de borboletas Ithomiini. Padrões de rotatividade sazonal na composição de espécies podem ser mais comuns em comunidades neotropicais do que se imagina. As estratégias temporais dos organismos neotropicais, as quais parecem ser a base dos padrões sazonais observados nas comunidades, podem ser largamente determinadas por ritmos (\"relógios\") endógenos. Estudos sobre a regulação dos ritmos e estratégias temporais dos organismos, e dos efeitos das mudanças climáticas e do uso do solo sobre eles, são essenciais. Um importante passo nesse sentido é a disseminação de estudos de longo-prazo de populações e comunidades, contínuos, sistemáticos e com resolução para detectar padrões sazonais. Além disso, a interação das perspectivas, bases teóricas e abordagens da biologia molecular, fisiologia, cronobiologia e ecologia pode avançar nosso entendimento sobre os processos que moldam a dinâmica da biodiversidade e sobre as consequências das perturbações humanas sobre os ecossistemas / The species abundances and identities of any biological community change both over space and time. Nevertheless, Spatial biodiversity dimensions have been much more exploited than temporal ones. One of the reasons for which temporal patterns have received less attention is a scarcity of long-term studies, especially in the neotropical region, one of the most biodiverse and endangered on the planet. Studying the dynamics of populations and communities over time can reveal key ecological processes as well as describe how natural and human pressures affect biodiversity. Understanding the dynamics of populations and communities involves understanding organisms life histories, how they interact with the environment, the role of interactions among species, the role of stochastic demographic processes, and other factors. In this dissertation we investigated the temporal dynamics of butterflies and birds populations and assemblages, and throughout its chapters we evaluate the role of different processes in the regulation of dynamics. In Chapter 1 we investigated whether a seasonal behavior observed in butterflies Ithomiini (Nymphalidae, Danainae), supposedly adaptive to dissecation - the \"Ithomiini pockets \" - is a simple reactive response to drought or there is internal time-keeping mechanisms involved. In Chapter 2, we performed a comparative population dynamics study of mimetic butterflies of the Ithomiini tribe. Some evidence has suggested that besides the convergence in morphology, co-mimetic species would tend to converge also in behavior, in the use of microhabitats and possibly in their population dynamics. We hypothesized that (1) pairs of co-mimetic species or (2) pairs of species more phylogenetically related would have their population dynamics more correlated than pairs of species grouped at random. In Chapter 3 we described how species composition of bird and butterfly assemblages from nine tropical and subtropical locations in South and North America varied over time (years and decades), and if demographic differences between species (niche) are needed to explain observed patterns. In Chapter 1 we found evidence that Ithomiini pockets are regulated by internal time-keeping mechanisms synchronized to photoperiod, and that mechanism has limited plasticity to cope with rainfall regime changes predicted for the study region and for the continent as a whole. In Chapter 2 we found that the population dynamics of Ithomiini species pairs more phylogenetically related or belonging to the same mimetic ring did not tend to be more correlated than pairs assembled at random, and that the species, mimetic rings and subtribes had their temporal dynamics more correlated than would be expected By chance These results and those of Chapter 1 suggest that this system dynamics is more influenced by selective pressures exerted by environmental factors than by species interactions. In Chapter 3 we show that the composition of bird assemblages in the Amazon, Cerrado, Atlantic Rainforest, and Florida has changed over the years, even in assemblies of well-preserved areas. Superimposed to this interannual turnover we also found seasonal, predictable turnover in species composition of bird assemblages of the Amazon and Atlantic Forest and in the Ithomiini butterflies assembly. Patterns of seasonal turnover in species composition may be more common in neotropical communities than is imagined. The temporal strategies of neotropical organisms, which appear to be the basis of the seasonal patterns observed in communities, can be largely determined by endogenous rhythms (\"biological clocks\"). Studies on the regulation of organisms\' temporal rhythms and strategies, and the effects of climate change and land use on them, are essential. An important step in this direction is the dissemination of continuous, systematic, population and community long-term studies, with sampling resolution to detect seasonal patterns. In addition, the interaction of perspectives, theoretical basis, and approaches of molecular biology, physiology, chronobiology, and ecology can advance our understanding of the processes that shape biodiversity dynamics and the consequences of human disturbances on ecosystems

Submitted by Melchior Felix (melchior_felix@yahoo.com.br) on 2014-08-27T23:26:03Z No. of bitstreams: 1 Memória Longa em Dados Intradiários - Melchior Vinicius dos Santos Felix.pdf: 1262687 bytes, checksum: e23c42090eb78ab8e9251f4e82fa6bc1 (MD5) / Approved for entry into archive by JOANA MARTORINI (joana.martorini@fgv.br) on 2014-08-28T18:42:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Memória Longa em Dados Intradiários - Melchior Vinicius dos Santos Felix.pdf: 1262687 bytes, checksum: e23c42090eb78ab8e9251f4e82fa6bc1 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-08-28T19:38:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Memória Longa em Dados Intradiários - Melchior Vinicius dos Santos Felix.pdf: 1262687 bytes, checksum: e23c42090eb78ab8e9251f4e82fa6bc1 (MD5) Previous issue date: 2014-07-31 / Mandelbrot (1971) demonstrou a importância de considerar dependências de longo prazo na precificação de ativos - o método tradicional para mensurá-las, encontrado em Hurst (1951), faz uso da estatística R/S. Paralelamente a isso, Box e Jenkins (1976; edição original de 1970) apresentaram sua famosa metodologia para determinação da ordem dos parâmetros de modelos desenvolvidos no contexto de processos com memória de curto prazo, conhecidos por ARIMA (acrônimo do inglês Autoregressive Integrated Moving Average). Estimulados pela percepção de que um modelo que pretenda representar fielmente o processo gerador de dados deva explicar tanto a dinâmica de curto prazo quanto a de longo prazo, Granger e Joyeux (1980) e Hosking (1981) introduziram os modelos ARFIMA (de onde o F adicionado vem de Fractionally), uma generalização da classe ARIMA, nos quais a dependência de longo prazo estimada é relacionada ao valor do parâmetro de integração. Pode-se dizer que a partir de então processos com alto grau de persistência passaram a atrair cada vez mais o interesse de pesquisadores, o que resultou no desenvolvimento de outros métodos para estimá-la, porém sem que algum tenha se sobressaído claramente – e é neste ponto que o presente trabalho se insere. Por meio de simulações, buscou-se: (1) classificar diversos estimadores quanto a sua precisão, o que nos obrigou a; (2) determinar parametrizações razoáveis desses, entendidas aqui como aquelas que minimizam o viés, o erro quadrático médio e o desvio-padrão. Após rever a literatura sobre o tema, abordar estes pontos se mostrou necessário para o objetivo principal: elaborar estratégias de negociação baseadas em projeções feitas a partir da caracterização de dependências em dados intradiários, minuto a minuto, de ações e índices de ações. Foram analisadas as séries de retornos da ação Petrobras PN e do Índice Bovespa, com dados de 01/04/2013 a 31/03/2014. Os softwares usados foram o S-Plus e o R. / Mandelbrot (1971) demonstrated the need to take into account long-term dependences when pricing assets – the traditional method to measure it, proposed by Hurst (1951), is based on the R/S statistic. In parallel to this, Box and Jenkins (1976; first edition in 1970) presented their famous methodology to determine the order of the parameters of models developed in the context of short memory processes, known as ARIMA (acronym to Autoregressive Integrated Moving Average). Motivated by the perception that a model that aims to described correctly the data generating process needs to explain both the short-term as well as the longterm dynamics, Granger and Joyeux (1980) and Hosking (1981) introduced the ARFIMA models (the F is due to the added term Fractionally), a generalization of the ARIMA class, in which the estimated long-term dependence is related to the value of the integration parameter. It can be said that since then processes with a high degree of persistence have attracted greater interest of researchers, what resulted in the development of new methods to estimated it, although none of them has clearly excelled – and is at this point that the present work stands itself. Through simulations, we targeted to: (1) rank many estimators according to precision, what showed the necessity to; (2) determine reasonable values for the input parameters, defined as those that minimize the bias, the mean squared error and the standard deviation. Past reviewing the literature about the subject, analyzing these points proved necessary to the main objective: creating trading strategies based on forecasts derived through the characterization of dependences in intradaily quotes, minute by minute, of equities and equity indexes. In the tests were analyzed the Petrobras PN and Bovespa Index returns time series, from the period ranging from April 1st, 2013 to March 31st, 2014. The softwares used were the S-Plus e the R.

As abundâncias e identidades das espécies de qualquer comunidade biológica mudam tanto ao longo do espaço quanto do tempo. Não obstante, aspectos espaciais da biodiversidade têm sido muito mais explorados do que os temporais. Um dos motivos pelos quais padrões temporais têm recebido menos atenção é a escassez de estudos de longo prazo, especialmente na região neotropical, uma das mais biodiversas e ameaçadas do planeta. Estudar a dinâmica de populações e comunidades ao longo do tempo pode revelar processos ecológicos fundamentais, bem como descrever como pressões naturais e humanas afetam a biodiversidade. Entender a dinâmica das populações e comunidades envolve entender as histórias de vida dos organismos, como eles interagem com o ambiente, o papel de interações entre espécies, o papel de processos demográficos estocásticos, dentre outros fatores. Nesta tese investigamos a dinâmica temporal de populações e comunidades de borboletas e aves, e ao longo dos capítulos avaliamos o papel de diferentes processos na regulação dessas dinâmicas. No Capítulo 1 investigamos se um comportamento sazonal observado em borboletas Ithomiini (Nymphalidae, Danainae), supostamente adaptativo à seca - os \"bolsões de Ithomiini\"- seria uma simples resposta reativa à falta de chuvas ou se mecanismos endógenos (\"relógios biológicos\") estariam envolvidos. No Capítulo 2 realizamos um estudo de dinâmica populacional comparada de borboletas miméticas da tribo Ithomiini. Algumas evidências têm sugerido que além de convergir na morfologia, espécies co-miméticas tenderiam a convergir também no comportamento, no uso de microhabitats e possivelmente em suas dinâmicas populacionais. Testamos as hipóteses de que 1) pares de espécies co-miméticas (i.e., com a morfologia convergente) ou 2) pares de espécies mais próximas filogeneticamente teriam suas dinâmicas populacionais mais correlacionadas do que pares de espécies agrupados ao acaso. No Capítulo 3 descrevemos como a composição de espécies de assembleias de aves e borboletas de nove localidades tropicais e subtropicais na América do Sul e do Norte variou ao longo do tempo (anos a décadas), e se diferenças demográficas entre espécies (nicho) seriam importantes para explicar os padrões observados. No Capítulo 1 encontramos evidências de que a agregações seriam um comportamento endógeno sincronizado com o fotoperíodo, com plasticidade limitada para lidar com as alterações no regime de chuvas previstas para a região e para o continente. No Capítulo 2 encontramos que as dinâmicas populacionais de pares de espécies de Ithomiini de um mesmo anel mimético ou mais próximas filogeneticamente não tenderam a ser mais correlacionadas do que pares reunidos ao acaso, e que as espécies, anéis miméticos e subtribos estudadas tiveram suas dinâmicas temporais mais correlacionados do que seria esperado por acaso. Estes resultados e os do Capítulo 1 sugerem que na dinâmica desse sistema as pressões seletivas exercidas por fatores ambientais seriam mais importantes do que interações entre espécies. No Capítulo 3 mostramos que a composição de espécies de assembleias de aves na Amazônia, Cerrado, Mata Atlântica e Flórida se alterou ao longo dos anos, mesmo em assembleias de áreas bem preservadas. Sobreposta a essa rotatividade (turnover) interanual também encontramos rotatividade sazonal, previsível, na composição de espécies de assembleias de aves da Amazônia e da Mata Atlântica e na assembleia de borboletas Ithomiini. Padrões de rotatividade sazonal na composição de espécies podem ser mais comuns em comunidades neotropicais do que se imagina. As estratégias temporais dos organismos neotropicais, as quais parecem ser a base dos padrões sazonais observados nas comunidades, podem ser largamente determinadas por ritmos (\"relógios\") endógenos. Estudos sobre a regulação dos ritmos e estratégias temporais dos organismos, e dos efeitos das mudanças climáticas e do uso do solo sobre eles, são essenciais. Um importante passo nesse sentido é a disseminação de estudos de longo-prazo de populações e comunidades, contínuos, sistemáticos e com resolução para detectar padrões sazonais. Além disso, a interação das perspectivas, bases teóricas e abordagens da biologia molecular, fisiologia, cronobiologia e ecologia pode avançar nosso entendimento sobre os processos que moldam a dinâmica da biodiversidade e sobre as consequências das perturbações humanas sobre os ecossistemas / The species abundances and identities of any biological community change both over space and time. Nevertheless, Spatial biodiversity dimensions have been much more exploited than temporal ones. One of the reasons for which temporal patterns have received less attention is a scarcity of long-term studies, especially in the neotropical region, one of the most biodiverse and endangered on the planet. Studying the dynamics of populations and communities over time can reveal key ecological processes as well as describe how natural and human pressures affect biodiversity. Understanding the dynamics of populations and communities involves understanding organisms life histories, how they interact with the environment, the role of interactions among species, the role of stochastic demographic processes, and other factors. In this dissertation we investigated the temporal dynamics of butterflies and birds populations and assemblages, and throughout its chapters we evaluate the role of different processes in the regulation of dynamics. In Chapter 1 we investigated whether a seasonal behavior observed in butterflies Ithomiini (Nymphalidae, Danainae), supposedly adaptive to dissecation - the \"Ithomiini pockets \" - is a simple reactive response to drought or there is internal time-keeping mechanisms involved. In Chapter 2, we performed a comparative population dynamics study of mimetic butterflies of the Ithomiini tribe. Some evidence has suggested that besides the convergence in morphology, co-mimetic species would tend to converge also in behavior, in the use of microhabitats and possibly in their population dynamics. We hypothesized that (1) pairs of co-mimetic species or (2) pairs of species more phylogenetically related would have their population dynamics more correlated than pairs of species grouped at random. In Chapter 3 we described how species composition of bird and butterfly assemblages from nine tropical and subtropical locations in South and North America varied over time (years and decades), and if demographic differences between species (niche) are needed to explain observed patterns. In Chapter 1 we found evidence that Ithomiini pockets are regulated by internal time-keeping mechanisms synchronized to photoperiod, and that mechanism has limited plasticity to cope with rainfall regime changes predicted for the study region and for the continent as a whole. In Chapter 2 we found that the population dynamics of Ithomiini species pairs more phylogenetically related or belonging to the same mimetic ring did not tend to be more correlated than pairs assembled at random, and that the species, mimetic rings and subtribes had their temporal dynamics more correlated than would be expected By chance These results and those of Chapter 1 suggest that this system dynamics is more influenced by selective pressures exerted by environmental factors than by species interactions. In Chapter 3 we show that the composition of bird assemblages in the Amazon, Cerrado, Atlantic Rainforest, and Florida has changed over the years, even in assemblies of well-preserved areas. Superimposed to this interannual turnover we also found seasonal, predictable turnover in species composition of bird assemblages of the Amazon and Atlantic Forest and in the Ithomiini butterflies assembly. Patterns of seasonal turnover in species composition may be more common in neotropical communities than is imagined. The temporal strategies of neotropical organisms, which appear to be the basis of the seasonal patterns observed in communities, can be largely determined by endogenous rhythms (\"biological clocks\"). Studies on the regulation of organisms\' temporal rhythms and strategies, and the effects of climate change and land use on them, are essential. An important step in this direction is the dissemination of continuous, systematic, population and community long-term studies, with sampling resolution to detect seasonal patterns. In addition, the interaction of perspectives, theoretical basis, and approaches of molecular biology, physiology, chronobiology, and ecology can advance our understanding of the processes that shape biodiversity dynamics and the consequences of human disturbances on ecosystems