Personality is defined as inter-individual variation of behavioral traits while maintaining intra-individual stability. The focus of this study was to observe distinct personality trait categories, establish baseline personality trait phenotypes for the juvenile population, and compare the personality phenotypes between different categories, such as sex or generation. Three personality traits were studied—sociability, curiousity, and boldness—based on the percentage of time individuals spent with conspecifics, human researchers, and their mothers, respectively. The surveyed individuals significantly varied positively and negatively from the means of each trait, and no significant difference for any trait was found between males and females, or across time periods. A moderately strong correlation was discovered between two personality traits, boldness and curiousity, suggesting a personality syndrome. The second primary goal was to use the aforementioned baseline to determine if personality traits can be used to predict neophilic behavior specific to human-dolphin communication research. Six of the study subjects were more prone than their peers to engage with the two-way work, and these individuals were more bold—spent less time with their mothers—than the other subjects. This suggests that boldness has some predictive capabilities towards this type of neophilia. / Includes bibliography. / Thesis (M.S.)--Florida Atlantic University, 2016. / FAU Electronic Theses and Dissertations Collection

Duas espécies de cetáceos apresentam padrões de distribuição peculiares ao longo da costa brasileira, muito provavelmente em resposta às condições hidrográficas e topográficas que ocorrem entre 20 e 33°S. A primeira espécie, a franciscana ou toninha (Pontoporia blainvillei), é um golfinho de distribuição restrita do Brasil até a Argentina, que ocorre primariamente na plataforma continental interna, raramente ultrapassando os 50 m de profundidade. Já a segunda espécie, o golfinho-pintado-do-Atlântico (Stenella frontalis), é um golfinho de distribuição restrita ao Oceano Atlântico, que ocupa principalmente a plataforma continental. Estas duas espécies apresentam hiatos ao longo da sua distribuição no Brasil que tem consequências na morfologia e estrutura genética das espécies. Através da aplicação de diferentes métodos, o principal objetivo deste estudo foi investigar a influência do ambiente marinho no padrão de distribuição e na estrutura genética destas duas espécies com ênfase na costa brasileira. No primeiro capítulo, investigou-se a relação do ambiente marinho com o padrão de distribuição da franciscana. Para tanto, uma revisão e atualização da distribuição das áreas de manejo da franciscana (FMA), e dos limites dos hiatos, ao longo do Brasil foram realizadas. Análises de nicho ecológico sugerem que os hiatos fazem parte do nicho fundamental da franciscana que seriam, portanto, relativamente adequados para a espécie.No entanto, o estreitamento da plataforma continental parece ser o principal fator que explica a ausência da espécie nos hiatos e, inclusive poderia explicar a diferenciação genética entre algumas FMAs No segundo e terceiro capítulos, a relação entre similaridade genética e distâncias geográficas e ambientais foram investigadas para o golfinho-pintado-do- Atlântico em duas escalas: ao longo de praticamente toda distribuição e em uma escala mais restrita com ênfase no Brasil. Populações geneticamente distintas ao longo de toda distribuição da espécie foram identificadas com base em um marcador mitocondrial, que podem ser resultado Isolamento por Distância e Isolamento por Resistência, relacionados tanto com condições ambientais contemporâneas quanto do passado (Último Glacial Máximo). As análises de estrutura populacional do golfinho-pintado-do-Atlântico no Brasil, investigada mais profundamente com marcadores genômicos, indicam ao menos a existência de três populações (Brasil, Colômbia e Oceânica) suportanto, portanto, a hipótese de uma população isolada no sudeste do Brasil. De forma geral, conclui-se que o ambiente marinho e, principalmente, fatores como extensão da plataforma continental, batimetria e temperatura tem um papel fundamental para explicar o padrão de distribuição destas espécies no Brasil. Além disso, outros processos podem estar envolvidos na estruturação genética do golfinho-pintado-do-Atlântico e também da franciscana como, por exemplo, estrutura social, filopatria e a história evolutiva destas espécies. O maior desafio para conservação da franciscana é seu status de Criticamente Ameaçada no Brasil e, em relação ao golfinho-pintado-do-Atlântico é a deficiência de dados. Uma vez que ambas espécies ocorrem na porção mais desenvolvida do país, os resultados aqui obtidos têm impacto direto na conservação destas espécies, porque trazem informações que podem ser utilizadas em planos futuros de conservação e manejo. / Along Brazilian coastal waters, either franciscana and Atlantic spotted dolphins exhibited distributional gaps, which is most likely resulting from changes in the environmental features between 20 and 33°S. The former species, franciscana (Pontoporia blainvillei), is a river dolphin with restricted distribution from Brazil to Argentina, recorded mainly up to 50 m deep over the inner shelf. The second species, Atlantic spotted dolphin (Stenella frontalis), is a delphinine dolphin distributed across the Atlantic Ocean, being mainly recorded over the continental shelf. The distribution patterns that these species showed in Brazil have a direct influence on the morphology/ecology and genetic struture of both species. Different approaches were applied to address the main goal of this study, which was investigating the influence of marine environment in shaping the distribution pattern, as well as genetic strcuture of franciscana and Atlantic spotted dolphin with emphasis in the Brazilian coastal waters. In the first chapter, I investigated the franciscana distribution in Brazil using an ecological niche modeling approach. In order to do that, I performed a review of records of the species along Brazial and, updated the limits of franciscana management areas (FMAs) and distributional gaps. The results suggested that gaps are within franciscana fundamental niche and, therefore, both gaps would be suitable for franciscana. However, the narrow of continental shelf seems to be the main factor inhibiting the presence of franciscana in these areas. Furthermore, the narrowing of continental shelf play a role to explain the genetic differentiation among FMAs. In the second and third chapters, the relationship between genetic distances and geographic and environmental distances were investigated both in a restrict and a broad scale. I found genetically distinct populations 12 across Atlantic spotted dolphin distribution based on mtDNA, that are probably resulting of Isolation-by-Distance and Isolation-by-Resistance related both with contemporary and past conditions (e.g. Last Glacial Maximum). Furthermore, I investigated population struture using genomic markers (Single Nucleotide Polymorphisms, SNPs) across Western South Atlantic, Caribbean and Eastern Atlantic. The results suggested at least three different populations, and therefore, confirmed previous hypothesis of an isolated population in the southeastern Brazil. Overall, I concluded that marine envinronment, especially the extension of continental shelf, bathymetry and sea surface temperature, are the main factors that explaning the distribution pattern of franciscana and Atlantic spotted dolphin in Brazil. Besides that, other process such as, social structure and phylopatry, as well as biogeographical process might be investigated in further studies. Franciscana is considered “Critically endangered” in Brazil, and Atlantic spotted dolphin has not enough data to determine its conservation status. Since both species are recorded in the most developed region of the country with high anthropic pressure, my results could help in future management and conservation plans for both species in a regional scale.

Orientador: George Shigueki Yasui / Resumo: A triploidização é uma ferramenta interessante para produzir peixes estéreis. No Mandi amarelo, Pimelodus maculatus isso pode ser aplicada como uma ferramenta de reconstituição de espécies ameaçadas através de transplante de células germinativastronco. No capítulo I, objetivou-se estabelecer um protocolo eficiente para a triploidização da espécie P. maculatus empregando choques de térmicos. As temperaturas testadas foram de 37°C, 38°C e 39°C, 2 minutos pós-fertilização durante 2 minutos. Os embriões intactos serviram como grupo controle diplóide. A ploidia foi confirmada por citometria de fluxo, diâmetro nuclear dos eritrócitos e citogenética. Taxas de fertilização e sobrevivência foram verificadas nos principais estágios de desenvolvimento embrionário (clivagem, blástula, gástrula, segmentação e eclosão), assim como a porcentagem de larvas normais e anormais, e eficiência da triploidização. O choque térmico reduziu significativamente a sobrevivência no estágio de gástrula (P = 0,0178), somito (P = 0,0469) e incrementou o porcentual de larvas anormais (P = 0,0261). A menor sobrevivência foi observada para o tratamento a 39°C. Todos os tratamentos apresentaram altas porcentagens de indivíduos triploides, sendo o maior valor observado para o choque a 38°C (96,7%). Com base nos resultados acima, foi obtido um eficiente protocolo de triploidização em P. maculatus utilizado choque quente (38°C, 2 mpf e duração de 2 minutos). No capitulo II, foram avaliados aspectos relacionados ao... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Triploidization is an interesting tool to produce sterile fish. In the spotted catfish Pimelodus maculatus, this may be used as a tool for reconstitution of endangered species based on stem germ cell transplantation. In Chapter I, the study aimed to establish an efficient protocol for triploidization in the spotted catfish P. maculatus using temperature shock. The temperatures tested were 37°C, 38°C e 39°C, 2 min postfertilization during 2 minutes. Intact embryos served as diploid control. Ploidy status was confirmed by flow cytometry, nuclear diameter of erythrocytes and karyotyping. Fertilization and hatching rates were verified at the main embryo stages (cleavage, blastula, gastrula, somite stage and hatching), the percentage of normal and abnormal larvae and also the efficacy of triploidization. Heat shock decrease the survival at blastula stage (P= 0,0178), somite (P = 0,0469) and increased the percentage of abnormal larvae (P = 0,0261). The lowest survival was observed at 39 °C. All treatments presented high percentages of triploid individuals, and the highest values were observed for heat shock at 38°C (96,7%). Based on results above, it was obtained an efficient protocol for triploidization in P. maculatus using heat shock (38°C, 2 min postfertilization during 2 minutes). In Chapter II, aspects related to the growth and reproductive performance of diploid (2n) and triploid (3n) of P. maculatus were evaluated. The objective was to evaluate growth according with the plo... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Rickettsia rickettsii é uma bactéria Gram-negativa, intra-celular obrigatória, causadora de uma grave riquetsiose em humanos, chamada no Brasil de Febre Maculosa Brasileira (FMB). Os carrapatos vetores de R. rickettsii para humanos, conhecidos até o momento no Brasil são Amblyomma cajennense e Amblyomma aureolatum. O presente estudo avaliou o tempo mínimo de parasitismo de A. aureolatum (ninfas não-alimentadas, machos adultos em jejum e pré-alimentados), infectadas por R. rickettsii, para que ocorra a transmissão da bactéria para o hospedeiro vertebrado. Para a produção de ninfas infectadas, foi mantida uma colônia de carrapatos em laboratório, infectados por R. rickettsii através de infestação em cobaias (Cavia porcellus) inoculadas por essa bactéria (Cepa Taiaçu). Para os experimentos com as ninfas de A. aureolatum, dividiram-se as cobaias em dez grupos de duas, sendo essas infestadas com dez ninfas cada uma. Após 2 horas da infestação (fixação da primeira ninfa), o primeiro grupo (G1) teve todas suas ninfas removidas. Após 4 horas de infestação, um segundo grupo (G2) de cobaias teve todas suas ninfas removidas de forma semelhante. Este procedimento foi repetido com os demais grupos, cada um em um determinado número de horas após a infestação: após 6 (G3), 8 (G4), 12 (G5), 18 (G6), 24 (G7), 36 (G8) e 48 (G9) horas. Para um último grupo (G10), as ninfas foram deixadas em parasitismo até seu desprendimento natural (cerca de 10 dias). Os experimentos realizados com carrapatos machos adultos em jejum seguiram os mesmos períodos utilizados para as ninfas, para fixação e retirada de carrapatos, assim como o número de cobaias. Nos experimentos com carrapatos machos adultos previamente alimentados - 48 horas em coelhos (Oryctolagus cuniculus), utilizaram-se os períodos de fixação e retirada de carrapatos idênticos aos experimentos anteriores, e além desses foi necessária a utilização de períodos menores de fixação de A. aureolatum, variando entre um minuto e uma hora. As cobaias foram avaliadas clinicamente todos os dias, e sacrificadas 21 dias após a infestação. Amostras de sangue foram colhidas e testadas para presença de anticorpos anti-R. rickettsii. Carrapatos retirados das cobaias de todos os grupos foram testados por PCR, a fim de se certificar que estavam infectados por R. rickettsii. De acordo com os resultados obtidos, ninfas não alimentadas de carrapatos A. aureolatum, infectados por R. rickettsii, necessitam realizar o repasto sanguíneo por um período mínimo de 12 horas, para que ocorra a transmissão da bactéria ao hospedeiro vertebrado; carrapatos adultos não alimentados, infectados por R. rickettsii, necessitam realizar o repasto sanguíneo por um período mínimo de 10 horas, para que ocorra a transmissão da bactéria ao hospedeiro vertebrado; e carrapatos adultos infectados por R. rickettsii e pré-alimentados em coelhos por 48 horas, necessitam realizar o repasto sanguíneo por um período mínimo de 10 minutos, para que ocorra a transmissão da bactéria ao hospedeiro vertebrado, utilizando-se cobaias como modelo experimental. / Rickettsia rickettsii is the causative agent of the most severe rickettsiosis, known in Brazil as Brazilian Spotted Fever (BSF). Tick vectors of R. rickettsii to humans in Brazil are Amblyomma cajennense and Amblyomma aureolatum. The present study determined the minimum feeding period required for A. aureolatum-infected unfed nymphs, unfed adults, and fed adults to transmit infective forms of R. rickettsii to naïve guinea pigs. For this purpose, we used nymphs and adults of a laboratory colony of A. aureolatum, previously shown to be 100% infected by R. rickettsii strain Taiaçu. Infected nymphs were allowed to infest 10 groups of hosts, each containing 2 guinea pigs, with each individual guinea pig receiving 10 infected. After two hours of parasitism (counting from the moment when the first infected nymph attached to the skin), this group had all infected nymphs manually removed and saved for further molecular analysis. After 4 hours of infection, guinea pigs of a second group had all their nymphs similarly removed. This procedure was repeated with the other groups, each at a given number of hours after infestation: 6, 8, 12, 18, 24, 36, and 48h. For an additional group, nymphs were allowed to complete feeding period (96-120h). In another experiment, this whole procedure was performed with adult ticks, being one infected male tick per naïve guinea pig. In a third experiment, adult male ticks were pre-fed on rabbits for 48h before allowing to feed on naive guinea pigs for 1, 3, 5, 10, 20, 40 or 60 minutes, and then for 2 to >48h. Clinical signs and rectal temperature were evaluated daily in each guinea. Blood samples were collected at 21 days after infestation, and tested for presence of anti-R. rickettsii antibodies. All removed ticks in all groups showed to contain rickettsial DNA by PCR. According to the results, unfed nymphs of R. rickettsii-infected A. aureolatum ticks must feed for a minimum of 12 hours to transmit the bacterium to the vertebrate host; unfed R. rickettsii-infected adult ticks must feed for a minimum of 10 hours for transmission to occur, while previously fed adult ticks must feed for a minimum of 10 minutes to transmit R. rickettsii to vertebrate hosts, using guinea pigs as experimental model.

Em trabalho recente, foi encontrada a infecção de 9,7% da população de Amblyomma triste por Rickettsia parkeri, agente etiológico de riquetsiose humana, na várzea do Rio Paraná, no município de Paulicéia. Desta forma o presente trabalho busco a soroprevelência de anticorpos anti-R. parkeri em humanos, cavalos, cães e gambás; e a prevalência de infecção por R. parkeri em ectoparasitas e diferentes áreas do local. Os carrapatos adultos e ninfas coletados foram identificados com chaves específicas e as larvas por técnicas moleculares (PCR para gene 16S rRNA mitocondrial, seguido de sequenciamento). Também foi feito o teste de presença de DNA de Rickettsia. Amostras de soro sanguineo de cães, cavalos e humanos foram analisadas pela técnica de reação de imunoflurescência indireta, para a pesquisa de anticorpos anti-R. rickettsii, R. parkeri, R. bellii, R. amblyommii, R. riphicephalii e R. felis. De 1699 carrapatos coletados, a maioria (1511) foi Amblyomma. Cajennense. Os demais pertenciam às espécies A. coelebs (6), A. triste (2), A. dubitatum (114), Rhipicephalus (Boophilus) microplus (55), Dermacentor nitens (10) e Amblyomma rotundatum (1). Somente 2 ninfas da espécie A. coelebs estavam infectadas com Rickettsia, com sequências 99% de identidade para o gene ompA R. amblyommii. Dos soros de humanos coletados 25 foram negativos e somente um apresentou títulos ≤64 para R. parkeri e R. rickettsii. De 140 soros dos equinos, 24% apresentou anticorpos anti-Rickettsia, com títulos variando de 64 a 1024, sendo que nove amostras tinham títulos anti-R. parkeri pelo menos quatro vezes maior que os para demais espécies de Rickettsia, indicando a R. parkeri como provável antígeno homólogo. Em 55 amostras de cães 7,7% apresentaram anticorpos anti-Rickettsia, com títulos variando de 64 a 256. Para duas amostras a R. parkeri foi o provável antígeno homólogo. Analisando os questionários epidemiológicos dos eqüinos, juntamente com os resultados sorológicos, a regressão logística indicou associação estatisticamente significante entre a presença de anticorpos anti-Rickettsia com as varáveis independentes (i) acesso à várzea (ii) e tempo de residência na região, os quais podem ser considerados fatores de risco para rickettsiose na região estudada. Foram capturados quatro gambás (Didelphis albiventris) e todos tinham anticorpos para R. parkeri, R. rickettsii, R. amblyommii e R. rhipicephalii, porém sem variação de pelo menos quatro vezes entre os títulos. Os gambás estavam infestados com ninfas A. cajennense e A. coelebs, todas negativas para o PCR para Rickettsia. Em vista destes resultados pode-se dizer que os animais domésticos e os gambás estiveram em contato com bactérias do gênero Rickettsia na região estudada, onde a várzea parece ser a principal foco de carrapatos infectados. / In recent work, 9.7% of the Amblyomma triste of the marsh by the Paraná River in Paulicéia, State of São Paulo, was found infected with Rickettsia parkeri, the etiological agent of spotted fever rickettsiosis in humans. Based on this report, the present study aimed to determine soroprevelence of anti-R. parkeri antibodies in humans, horses, dogs and opossuns, and the prevalence of rickettsial infection in ectoparasites, in different areas of Paulicéia. While ticks were identified by using current morphological Keys for adults and nymphs, larva were identified to species by molecular methods (PCR targeting the mitochondrial 16S rRNA gene followed by DNA sequencing). Ticks were tested by PCR for the presence of Rickettsia DNA. Animal and human sera samples were tested by immunofluorescence assay (IFA) for the presence of antibodies reactive to R. rickettsii, R. parkeri, R. belli, R. amblyommii, R. riphicephalii and R. felis. From 1699 collected ticks, a vast marjority (1511) was Amblyomma. cajennense. The remaining were the especies A. coelebs (6), A. triste (2), A. dubitatum (114), Rhipicephalus (Boophilus) microplus (55), Dermacentor nitens (10) and Amblyomma rotundatum (1). Only two nymphs of A. coelebs were found infected by Rickettsia, yielding DNA sequences 99% identical to the gene ompA of R. amblyommii. 25 of human sera collected were negative, except for one for one that showed endpoint titer ≤64 to both R. parkeriand R. rickettsii. Among horses, 24% sera contained anti Rickettsia antibodies, with titles ranging from 64 to 1024, nine samples showed anti-R. parkeri titles at least four times higher than the remaining Rickettsia species, indicating that these animals had been infected by R. parkeri. For 55 dogs, 7.7% anti Rickettsia antibodies, with endpoint titles ranging from 64 to 256. For two canine serum R. parkeri was considered the possible agent responsible for the infection. Through statistical analyses of the serological results with independent variables, the presence of seropositive horses was significantly associated with (i) grazing in the marsh (ii) and being for more than 8.5 years in the region; these two independent variables were considered to be risk factors for rickettsiosis in the study region. A total of four opossums (Didelphis albiventris) were captured. All four had antibodies reactive to R. parkeri, R. rickettsia, R. amblyommii and R. rhipicephalii, however, with less than 4-fold differences between endpont titers to different Rickettsia species. Opossums were found infested by nymphs of A. cajennense and A. coelebs, all negative to Rickettsia by PCR. Based in these results, it is concluded that domestic animals and opossums had been in contact with Rickettsia of the spotted fever group in the study region, where the marsh area seems to be the main focus of Rickettsia-infected ticks

A febre maculosa é uma zoonose emergente causada por bactérias do gênero Rickettsia do Grupo da Febre Maculosa (GFM). Este estudo foi delineado para comprovar indiretamente a infecção por riquétsias em humanos e animais e, diretamente em carrapatos Amblyomma cajennense. As amostras foram colhidas no município de Pedreira, região endêmica do estado de São Paulo. A reação de imunofluorescência indireta foi positiva em 31,2% e 77,3% dos soros de cães e eqüinos, respectivamente. Nenhum humano se apresentou positivo para esse teste. Para confirmar a infecção natural dos carrapatos adultos, utilizou-se o teste de hemolinfa, que se revelou insatisfatório. Larvas, ninfas e adultos de A. cajennense foram submetidos à técnica de reação em cadeia pela polimerase (PCR). As reações resultaram na amplificação de um fragmento (230pb) do gene codificador da proteína 17 kDa, somente em adultos (4,7%) e em larvas (1,1%). Não foi possível a amplificação de nenhum fragmento de outros genes testados (citrato sintase, OmpA e OmpB). Os produtos amplificados pela PCR de dois carrapatos adultos e de quatro larvas foram seqüenciados, apresentando 100% de similaridade com Rickettsia felis; e de 99,4% a 100% de similaridade com Rickettsia rickettsii, Rickettsia conorii, Rickettsia parkeri e Rickettsia peacockii, respectivamente. A detecção de positividade em larvas não alimentadas confirma a ocorrência da transmissão transovariana de riquétsias na espécie A. cajennense. A alta identidade observadas entre as riquétsias estudadas e as espécies acima mencionadas sugere a existência dessas bactérias na região. Contudo, maiores estudos deverão ser realizados, uma vez que as sequências de bases do fragmento de DNA estudado não permite a distinção entre as diferentes riquétsias do GFM. / Spotted fever is an emergent zoonosis caused by Rickettsia from the Spotted Fever Group. This study was designed to indirectly detect the human and animals infection by rickettsiae, and to directly detect the Amblyomma cajennense tick infection. The samples were collected at the Pedreira County, an endemic region of the State of São Paulo. The indirect imunofluorescence assay was positive for 31.2 % of canine and for 77.3% of equine examined sera. No human serum was positive by the use of this serological tests. In order to confirm the adult tick natural infection, it was used the hemolymph test, which showed to be unsatisfactory. The larvae, nymph and adult tick rickettsiae detection was performed by the use of the polymerase chain reaction (PCR). The PCR resulted on the amplification of a 230 bp fragment of the gene encoding the17 kDa protein, in adults (4.7%) and larvae (1.1%) only. It was not possible to amplify any other tested gene fragment (citrate synthase, OmpA and OmpB). The PCR amplified products from two adult ticks and from four larvae were sequenced, and presented 100% of similarity with Rickettsia felis and from 99,4% to 100% of similarity to Rickettsia rickettsii, Rickettsia conorii, Rickettsia parkeri and Rickettsia peacockii, respectively. The rickettsia detection in non-fed larvae confirms the occurrence of the rickettsiae transovarian transmission in A. cajennense specie. The high identity observed among the present studied rickettsiae and the above cited rickettsia species suggests the presence of these bacteria in Pedreira County. However, once the sequences of bases of the studied amplified DNA fragment did not allow the differentiation among the SFG rickettsiae, further studies are necessary.

There are a huge number of pathogens with multi-component transmission cycles, involving ampli_er hosts, vectors, complex pathogen life cycles and particular environmental conditions. These complex systems present challenges in terms of modeling and policy development. The deadliest tick-borne infectious disease in the world, the Brazilian Spotted Fever (BSF), is a relevant example of that. The current increase of human cases of BSF has been associated with the presence and expansion of capybaras Hydrochoerus hydrochaeris, amplifer host for the agent Rickettsia rickettsii and primary host for the tick vector Amblyomma sculptum. The objective of this thesis was to analyze the dynamics of the FMB with the purpose of providing bases for the planning of strategies focused on the prevention of human cases. We proposed diferent approaches to evaluating: i) the contribution of hosts and vectors in the transmission of BSF, ii) potential risk areas and anthropogenic parameters associated with the occurrence of human cases, iii) the pattern and the spatial propagation velocity of BSF, and iv) climatic and landscape factors that could be related to the distribution of the vector. The proposed approaches elucidated how BSF control and prevention strategies can be focused on the management of amplifier hosts populations. We found that geographical barriers generated, for example, by areas of riparian reforestation, could prevent the spatial spread of BSF, since a positive association between the occurrence of human cases and the increment of sugarcane crop was determined, as well as a higher propagation velocity of BSF in places with higher carrying capacity. This thesis was interdisciplinary and required, on one hand, expertise in biology, computational epidemiology, mathematics and statistics and on the other hand, a datarich environment such as the Laboratory of Parasitology of the VPS/FMVZ/USP. The results of this thesis can be usefulness in the planning of public health policies related to the prevention of BSF. Furthermore, this work will open the path to further mathematical and computational studies focused on the dynamics and prevention of other vector-borne infectious diseases. / Existe um grande número de agentes patogênicos com ciclos de transmissão complexos, envolvendo hospedeiros amplificadores, vetores e condições ambientais particulares. Esses sistemas complexos apresentam desafios quanto a modelagem e desenvolvimento de políticas públicas. A Febre Maculosa Brasileira (FMB) é a doença transmitida por carrapatos mais letal do mundo e é um claro exemplo de um sistema complexo. O aumento atual de casos humanos de BSF tem sido associado à presença e expansão de capivaras Hydrochoerus hydrochaeris, hospedeiros amplificadores do agente Rickettsia rickettsii e hospedeiros primários do carrapato vetor Amblyomma sculptum. O objetivo desta tese foi analisar a dinâmica da FMB com o propósito de fornecer bases para o delineamento de estratégias de prevenção de casos em humanos. Diferentes abordagens foram propostas para avaliar: i) a contribuição específica de hospedeiros e vetores na transmissão da FMB, ii) os parâmetros antropogênicos associados com a ocorrência dos casos e potenciais áreas de risco, iii) o padrão e a velocidade de propagação espacial e da doença, e iv) os fatores climáticos e paisagísticos que poderiam estar relacionados à distribuição do vetor. Os modelos propostos elucidaram que as estratégias de controle e prevenção da FMB podem estar focadas em práticas de manejo das populações de hospedeiros amplificadores. Uma vez que uma associação positiva entre ocorrência de casos humanos e o incremento de cultura de cana-de-açúcar foi determinada, assim como uma maior velocidade de propagação da FMB em locais com alta quantidade desta cultura, barreiras geográficas geradas, por exemplo, por zonas de reflorestamento ciliar, poderiam impedir a disseminação da FMB. Esta tese foi interdisciplinar e exigiu, por um lado, conhecimentos em biologia, epidemiologia computacional, matemática e estatística e, em contrapartida, um ambiente rico em dados biológicos como o Laboratório de Parasitologia do VPS/USP. Os resultados desta tese poderão ser utilizados na planificação de políticas de saúde pública enfocadas à prevenção da FMB. Complementarmente, este trabalho abrirá o caminho para futuros estudos matemáticos e computacionais orientados no estudo da dinâmica e prevenção de outras doenças infecciosas transmitidas por vetores.

O carrapato Amblyomma cajennense é o principal vetor da bactéria Rickettsia rickettsii, agente etiológico da febre maculosa brasileira (FMB). Os estágios imaturos destes artrópodes apresentam uma baixa especificidade para os hospedeiros, o que aumentam as chances de parasitismo em humanos. Nos anos de 2011 e 2012, a vigilância epidemiológica da FMB registrou 140 casos confirmados e letalidade de 50 por cento , a maior incidência desde a regulamentação da notificação compulsória no Estado de São Paulo, em 2001. Além disso, estudos indicam uma tendência de aumento de expansão geográfica e de número de casos da doença. A fim de aplicar medidas de controle para a FMB, a determinação de quais são os animais hospedeiros para as fases imaturas do carrapato é importante para identificar as fontes de infecção de bactérias. Entre a literatura científica não havia estudos sobre esse escopo para carrapatos da América do Sul. Neste estudo, uma abordagem para a detecção de hábito alimentar de A. cajennense foi padronizada. Resumidamente, as amostras de sangue foram coletadas a partir das seguintes espécies animais: frango, capivara, codorna, cavalo, cobaia, coelho, cachorro e um camundongo silvestre. Em seguida, o DNA foi extraído a partir destas amostras e, depois, testado para a amplificação por PCR utilizando-se três pares de diferentes oligonucleotídeos iniciadores para mamíferos, três para aves e cinco para os dois grupos de animais, além de oligonucleotídeos iniciadores específicos desenhados para roedores cricetídeos. Os genes alvos 12S rDNA, cyt b e COI resultou em positivo para a detecção de fragmentos de DNA. Por PCR foi testado posteriormente em laboratório repastos de carrapatos. Carrapatos adultos de A. cajennense que foram alimentados em coelhos quando larvas e ninfas tiveram o intestino extraído e processado para o isolamento de DNA que foi submetido à amplificação por PCR. Foi possível identificar a espécie hospedeira em 66,7 por cento dos carrapatos testados. O sequenciamento de DNA e a comparação das sequências consenso com todas as sequências do banco de dados (GenBank) permitiu a identificação em nível de espécie (coelho), com base em 98 por cento de similaridade. / The tick Amblyomma cajennense is the main vector of the bacterium Rickettsia rickettsii, the etiological agent of brazilian spotted fever (BSF). The subadult stages of this arthropod present a low specificity for hosts, which increases the chances of parasitism in humans. In the years of 2011 and 2012, the BSF epidemiological surveillance recorded 140 confirmed cases and 50 per cent case-letality rate, the highest incidence since the regulation of the compulsory notification in the State of São Paulo, in 2001. Furthermore, studies indicate an increase trend for geographical expansion and number of cases of the disease. In order to apply control measures for BSF, the determination of which is the vertebrate hosts for the immature stages of the tick is important to identify the sources of infection of bacteria. Among the scientific literature there was no studies on this scope for ticks of South America. In this study, it was standardized a approach for detection of feeding habits of A. cajennense. Briefly, blood samples were collected from the following animal species: chicken, capybara, quail, horse, guinea pig, rabbit, dog and a wild mouse. Then, DNA was extracted from these samples and afterwards tested for PCR amplification using three different pairs of primers for mammals, three for birds, and five for both groups of animals in addition to a specific designed primers for cricetidae rodents. The target gene 12S rDNA, cyt b and COI resulted in positive for detection of DNA fragments. PCR was tested thereafter on laboratory fed ticks. Adult A. cajennense ticks that were fed on rabbits as larvae and nymphs had the midguts extracted and processed for DNA isolation and underwent PCR amplification. It was possible to identify the host species on 66,7 per cent of tested ticks. The DNA sequencing and comparison of the consensus sequences of all the database sequences (GenBank) allowed the identification at the species level (rabbit), based on 98 per cent similarity.

I studied the habitat characteristics of Mexican Spotted Owls (Strix occidentalis lucida), a federally threatened species, in the canyonlands region of southern Utah. Vegetative and geologic features were measured within 10m wide belt plots at each current or historic nest/roost site. Based on our findings, past research, and species life history characteristics, I constructed a species distribution model (SDM) predicting Mexican Spotted Owl distribution in Utah for the Colorado Plateau region. The SDM was generated using the following inputs as important habitat variables: elevation, aspect, surface ratio, curvature, slope, geology, and vegetation. Program R was used for model development and generation. The SDM was generated using an ensemble model approach by combining three modeling techniques: random forest, logistic regression, and maximum entropy. This study combines measured habitat characteristics, with sophisticated geographic information system (GIS) tools and SDMs to provide managers with an informative and useful toolkit for Mexican Spotted Owl conservation. Chapter 2 discusses modeling techniques and SDM development. I detail how individual models were constructed using random forest, logistic regression, and maximum entropy and how these were combined into an ensemble model. Final models indicated that several vegetative and geologic characteristics were considered important habitat characteristics for predicting Mexican Spotted Owl presence within the Colorado Plateau. The SDMs produced eight distribution maps predicting Mexican Spotted Owl presence and probability of occurrence in Utah for the Colorado Plateau region. Chapter 3 explains the use of SDMs by managers and synthesizes findings of measured habitat characteristics for southern Utah. For habitat characteristics I measured a combination of vegetative and geologic features within 10m wide belts at current and historic Mexican Spotted Owl sites. Vegetative features measured included: height and species of all trees and shrubs, position of tree or shrub within plot, presence of canopy cover, and tree diameter at breast height (DBH). Geologic features measured included: geologic formation type, wall height, structure type, number of caves, and number of solution cavities. I found that canyon width and density of vegetation > 2.5 m tall were significantly correlated with Mexican Spotted Owl presence.

The Forest Inventory and Analysis (FIA), the United States’ forest census, measured sixty-six Mexican spotted owl nest stands in order gain insight into the structure and composition of the nest habitat of this threatened species. I used these data, along with the greater FIA database and the Forest Vegetation Simulator to explore questions surrounding the management of Mexican spotted owl habitat, specifically how to balance the objective of sustaining and enhancing nest habitat in face of increasing forest fire size and severity in the Southwest. My research consisted of three studies. The first study quantified the structure and composition of the Mexican spotted owl nest stands and scrutinized current evaluation criteria of nest habitat. The second study estimated how much of the Southwestern landscape is at risk to high-severity crown fire and how much of the landscape is suitable Mexican spotted owl nest habitat. The third study modeled forest dynamics and silvicultural intervention in potential Mexican spotted owl nest stands. The purpose of this research is to assist in management of Southwestern forests in order to decrease fire size and severity while sustaining and enhancing current and future Mexican spotted owl nest habitat.