A base evolucionaria da senescência é um problema biológico de longa data. Senescência, no sentido da deterioração progressiva de um organismo, distingue-se de envelhecimento, ou a mera passagem do tempo. Como, pelo menos em mamíferos, senescência e envelhecimento ocorrem simultaneamente, os termos são tomados erroneamente como sinônimos. A senescência parece explicada pelo desgaste do organismo, levando a um paradoxo frente aos mecanismos de seleção natural, pois, sendo a maquinaria biológica portadora de mecanismos de auto-reparo, esperáramos o aprimoramento destes, com gradual eliminação da deterioração associada ao envelhecimento. Historicamente, procurou-se resolver este paradoxo imaginando-se que a senescência conferisse uma vantagem adaptativa, mas este argumento, que requereria distinguir os indivíduos mais velhos, é circular. A partir de meados do século XX, três hipóteses prevaleceram. O acúmulo de mutações, proposto por Medawar (1951), considera que o decaimento gradual da força de seleção com a idade favorece o acúmulo de genes deletérios expressos em idades avançadas. O antagonismo pleiotrópico, proposto por Williams (1957), defende que genes ligados a características benéficas e deletérias poderiam ser, em certas condições, favoravelmente selecionados. Finalmente, a teoria da soma descartável, proposta por Kirkwood (1975), sugere que organismos são favoravelmente selecionados quando investem em Reprodução mesmo em detrimento da manutenção somática. A descrição dinâmica dos fenômenos envolvidos em cada hipótese e a contribuição relativa de cada uma é, ainda, objeto de debate. O presente trabalho visa ao desenvolvimento de modelos computacionais estocásticos que mimetizem as condição para cada uma delas. Iniciamos o desenvolvimento pela ordem histórica, testando o mecanismo proposto por Medawar, que é o objeto desta tese. A teoria do acúmulo de mutações encontrou críticos que sugerem que este mecanismo levaria os efeitos deletérios à sincronia em idades muito avançadas, tornando a senescência um fenômeno repentino e limitado a tais idades. Isto contrariaria a observação experimental, pois a senescência é um processo gradual e mesmo animais silvestres exibem fenômenos senescentes detectáveis precocemente. Para manter a modelagem compatível com o conhecimento atual sobre genética de populações, incluímos neste modelo os efeitos da seleção, da deriva genética e de diferentes taxas de mutação. Como previsto, em nossas simulações a moda das idades de manifestação dos genes deletérios se estabilizou apenas em idades muito avançadas, próximas ao término das distribuições etárias. Também como esperado, estas distribuições terminaram em idades mais precoces nos cenários de maior mortalidade extrínseca. No entanto, em todas as nossas simulações, houve distribuição mais ou menos larga das idades de manifestação em torno da moda. A distribuição alargou-se com o aumento da probabilidade de mutação, sugerindo que as idades de manifestação podem espalhar-se ao longo da vida, chegando, em alguns cenários, à manutenção de alelos com manifestação ao nascer. Isto é compatível com o modelo de alelos ineptos utilizado em genética populacional, em que diferentes variantes concorrem até atingirem um equilíbrio entre seleção, mutação e deriva genética. Considerando-se o critério demográfico para senescência, em que a mortalidade aumenta em função da idade, podemos dizer que as nossas simulações evoluíram populações senescentes. Embora nossos dados não contrariem as outras teorias da senescência, claramente mostram que a perda da força de seleção não é um mecanismo suficiente para a senescência. Especialmente com alelos de expressão tardia, as forças de deriva podem ser preponderantes e devem ser levadas em conta para explicar a evolução da senescência / The evolutionary basis of senescence is a long standing biological problem. Senescence, in the sense of progressive deterioration of an organism, is distinguished from aging, or the mere passage of time. Because, at least in mammals, aging and senescence occur simultaneously, the terms are wrongly taken as synonyms. Senescence seems explained by the wear of the organism, leading to a paradox facing the mechanisms of natural selection, because, being the biological machinery bearer of self-repair mechanisms, we would expect their improvement, with gradual elimination of the deterioration associated with aging. Historically, there were attempts to resolve this paradox by supposing that senescence confers an adaptive advantage, but this argument would require that older individuals were previously distinct from younger ones and is, therefore, circular. From mid-twentieth century, three hypotheses have prevailed. The mutation accumulation, proposed by Medawar (1951), proposes that the gradual decay of the force of selection with age favors the accumulation of deleterious genes expressed in advanced ages. The antagonistic pleiotropy, proposed by Williams (1957), argues that genes linked to benecial and deleterious traits could, under certain conditions, be favorably selected. Finally, the disposable soma theory, proposed by Kirkwood (1975), suggests that organisms are positively selected when they invest in reproduction even at the expense of somatic maintenance. The dynamic description of the phenomena involved in each mechanism and the relative contribution of each one is still debated. The present work aims to develop stochastic computer models that mimic the conditions for each. We started by historical order, testing the mechanism proposed by Medawar, which is the subject of this thesis. The theory of mutation accumulation found critics who suggest that this mechanism would cause deleterious eects to synchronize in very advanced ages, causing senescence to be a sudden phenomenon limited to these ages. This is a contradiction with the experimental observation, because senescence is a gradual process and even wild animals exhibit senescent phenomena detectable in young ages. To keep the model consistent with the current knowledge on population genetics, this model included the eects of selection, genetic drift and dierent mutation rates. As predicted, in our simulations the mode of the age of onset of deleterious genes stabilized only in very advanced ages, near the end of the age distribution. Also as expected, these distributions ended in earlier ages in scenarios of higher extrinsic mortality. However, in all our simulations, there was more or less wide distribution of ages of onset around the mode. The distribution is enlarged with increased probabilities of mutation, suggesting that the ages of onset may spread throughout life, including, in some scenarios, the maintenance of alleles with manifestation at birth. This is consistent with the innite alleles\' model used in population genetics, where dierent variants compete until achieving an equilibrium between selection, mutation and genetic drift. Considering the demographic criterion for senescence, in which mortality increases with age, we can say that our simulations evolved senescent populations. Although our data do not con ict with the other theories of senescence, they clearly show that the falling force of selection with age is not a sucient mechanism for senescence. Especially with alleles of late expression, the forces of genetic drift may be prominent and should be taken into account to explain the evolution of senescence

Neste trabalho foi avaliada a utilização da grid computing em aspectos importantes para simulações em Física Computacional. Em particular, para aplicações de diagonalização de matrizes de grande porte. O projeto de código aberto Globus Toolkit foi utilizado para comparar o desempenho da biblioteca paralela de álgebra linear ScaLAPACK em duas versões baseadas na biblioteca de passagem de mensagens, a versão tradicional MPICH e a versão desenvolvida para um ambiente de grid computing MPICH-G2. Várias simulações com diagonalização de matrizes complexas de diversos tamanhos foram realizadas. Para um sistema com uma matriz de tamanho 8000 x 8000 distribuída em 8 processos, nos nós de 64 bits foi alcançado um speedup de 7,71 com o MPICH-G2. Este speedup é muito próximo do ideal que, neste caso, seria igual a 8. Foi constatado também que a arquitetura de 64 bits tem melhor desempenho que a de 32 bits nas simulações executadas para este tipo de aplicação / This work evaluates the use of grid computing in essential issues related to Computational Physics simulations. In particular, for applications with large scale matrix diagonalization. The Globus Toolkit open source project was used to compare the performance of the linear algebra parallel library ScaLAPACK in two different versions based on the message passing library, the traditional version MPICH and its version developed for a grid computing environment MPICH-G2. Several simulations within large scale diagonalization of complex matrix were performed. A 7.71 speedup was reached with the MPICH-G2 for a 8000 x 8000 size matrix distributed in 8 processes on 64 bits nodes. This was very close to the ideal speedup, that would be in this case, 8. It was also evidenced that the 64 bits architecture has better performance than the 32 bits on the performed simulations for this kind of application.

Neste trabalho foi avaliada a utilização da grid computing em aspectos importantes para simulações em Física Computacional. Em particular, para aplicações de diagonalização de matrizes de grande porte. O projeto de código aberto Globus Toolkit foi utilizado para comparar o desempenho da biblioteca paralela de álgebra linear ScaLAPACK em duas versões baseadas na biblioteca de passagem de mensagens, a versão tradicional MPICH e a versão desenvolvida para um ambiente de grid computing MPICH-G2. Várias simulações com diagonalização de matrizes complexas de diversos tamanhos foram realizadas. Para um sistema com uma matriz de tamanho 8000 x 8000 distribuída em 8 processos, nos nós de 64 bits foi alcançado um speedup de 7,71 com o MPICH-G2. Este speedup é muito próximo do ideal que, neste caso, seria igual a 8. Foi constatado também que a arquitetura de 64 bits tem melhor desempenho que a de 32 bits nas simulações executadas para este tipo de aplicação / This work evaluates the use of grid computing in essential issues related to Computational Physics simulations. In particular, for applications with large scale matrix diagonalization. The Globus Toolkit open source project was used to compare the performance of the linear algebra parallel library ScaLAPACK in two different versions based on the message passing library, the traditional version MPICH and its version developed for a grid computing environment MPICH-G2. Several simulations within large scale diagonalization of complex matrix were performed. A 7.71 speedup was reached with the MPICH-G2 for a 8000 x 8000 size matrix distributed in 8 processes on 64 bits nodes. This was very close to the ideal speedup, that would be in this case, 8. It was also evidenced that the 64 bits architecture has better performance than the 32 bits on the performed simulations for this kind of application.

In regions with hot and humid tropical climate, as Maceió-AL, the use of daylight, natural ventilation and shading should be thought from the initial stages of the project. To enhance shading, architectural elements as brises-soleil, perforated blocks and balconies are essential to buildings. In the case of balconies, today we see the use of random on environmental issues. As a consequence, and solution for the discomfort caused by the absence of appropriate elements of weather, the use of artificial means to ensure the thermal and visual comfort is intensified contributing to wasted energy. Given this context, this study aims evaluat the use of balconies in vertical multifamily residential apartments buildings located in Ponta Verde, Maceió-AL, as shading and daylighting. To achieve this, the methodology was a comparative analysis of recurring types of balconies on the shading and daylight devices, through the techniques of data collection, generation of shadow masks and simulations in the program Sketchup and Tropilux. The analysis of results provided an understanding of the behavior of shading and daylighting in the typologies examined and also the comparison between the simulation results of heatstroke and the results of simulation of daylighting. Since opting for a better strategy of shading, using the balconies, it is not always achieved a good result in the performance of daylight indoors. Finally, the use of balconies in residential buildings of Maceió, that can be worked to achieve better results in environmental comfort and to enrich the formal aspect of the buildings, should be considered at an early stage of the architectural design / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas / Nas regiões de clima tropical quente e úmido, como é o caso de Maceió-AL, o aproveitamento das fontes de iluminação e ventilação naturais e o uso do sombreamento devem ser pensados desde as etapas iniciais do projeto. Para favorecer o sombreamento, elementos como brises, cobogós e varandas são indispensáveis às edificações. No caso das varandas, atualmente, percebe-se a sua utilização de forma aleatória quanto às questões ambientais. Como consequência disso e para sanar o desconforto gerado pela ausência de elementos adequados ao clima, intensifica-se o uso de meios artificiais para garantir o conforto nos ambientes, contribuindo para o desperdício de energia. Diante desse contexto, esse trabalho tem como objetivo geral avaliar o uso de varandas em apartamentos de edifícios residenciais verticais multifamiliares localizados no bairro de Ponta Verde, em Maceió-AL, quanto ao sombreamento e à iluminação natural. Para alcançá-lo, a metodologia utilizada consistiu de uma análise comparativa entre tipologias recorrentes de varandas, quanto ao sombreamento e a iluminação natural, através das técnicas de levantamento de dados, geração de máscaras de sombra e simulações nos programas computacionais Sketchup e Troplux. As análises dos resultados possibilitaram a compreensão do comportamento do sombreamento e da iluminação natural nas tipologias examinadas e ainda a análise comparativa entre os resultados das simulações de insolação e da iluminação natural. Constatou-se que, uma vez optando por uma melhor estratégia de sombreamento, utilizando as varandas, nem sempre será obtido um bom resultado no desempenho luminoso dos ambientes internos. Enfim, o uso de varanda nos edifícios residenciais de Maceió pode ser trabalhado para alcançar melhores resultados no conforto ambiental e para enriquecer o aspecto formal dos edifícios, devendo ser pensado desde a fase inicial do projeto arquitetônico

Nesta tese estudamos o espectro de absorção da Merocianina de Brooker (MB) e três derivados em solventes com diferentes polaridades. O interesse no estudo desses sistemas se dá pela presença de algumas propriedades particulares das merocianinas, por exemplo, apresentam um grande deslocamento solvatocrômico devido à mudança na polaridade do meio. Nós apresentamos os resultados teóricos obtidos para o espectro de absorção das moléculas considerando diferentes estruturas para o estado fundamental: formas trans, cis, zwiteriônica (zw), protonada (MBH+) e dímero(MB2). O efeito do solvente foi considerado utilizando diferentes modelos de solvatação: (i) modelo contínuo polarizável (PCM), (ii) através de uma configuração eletrostática média do solvente (ASEC), (iii) incluindo algumas moléculas explícitas do solvente juntamente com um ambiente eletrostático gerado pelas demais moléculas do solvente. Como uma investigação adicional, apresentamos nossos resultados de medidas experimentais para o espectro de absorção da MB em vários solventes variando acidez e concentração. Vimos, através de cálculos quânticos, que as formas cis/trans apresentam a excitação eletrônica na mesma região, e que a deformação estrutural gerada pela forma zw provoca um deslocamento para o vermelho na excitação eletrônica. Os nossos resultados teóricos e experimentais mostram que a forma MBH+ apresenta um solvatocromismo pequeno, com deslocamento de 20 nm provocado pela mudança água-clorofórmio. Realizando medidas experimentais através da titulação espectroscópica nós obtivemos o pKa associado ao processo de desprotonação/protonação da MB em água e metanol. Em água obtivemos um valor de 8.7, em boa concordância com valores da literatura. Apresentamos um valor inédito do pKap da MB em metanol, 9.9. Conseguimos uma boa descrição teórica para a excitação eletrônica da MB em solventes com alta polaridade, na região entre 430-500 nm, utilizando o método quântico TD-DFT com funcionais B3LYP e CAM-B3LYP e conjunto de funções base 6-311+G**, porém a excitação em solventes de baixa polaridade, que ocorre na região entre 550-650 nm, não é corretamente descrita considerando a MB nos solventes. Nós vimos, através de estudos experimentais, que a sonda MB pode agregar em solventes de baixa polaridade. Os cáculos teóricos para dímeros em solução mostraram a existência de uma excitação eletrônica de baixa intensidade nesta região. Adicionalmente, os espectros experimentais em solventes de baixa polaridade mostraram 2 bandas, onde a segunda se assemelha com a banda observada para a forma MBH+. Para explicar essas 2 bandas experimentais para a MB, apresentamos uma proposta teórica onde ocorre uma transferência de prótons (H+) entre os monômeros do dímero formado, gerando uma estrutura desprotonada (MBH-) e uma protonada (MBH+). Cálculos teóricos para a forma MBH- mostram que essa forma apresenta uma excitação eletrônica de intensidade moderada na região entre 550-650 nm. Com essa hipótese nós conseguimos descrever, através de cálculos teóricos, o solvatocromismo anômalo observado experimentalmente para o espectro eletrônico de absorção da MB nas duas regiões de polaridade dos solventes: alta polaridade, sendo descrita pela forma MB, e baixa polaridade, descrita pela forma MBH-. / In this thesis we studied the absorption spectrum of merocyanine Brooker (MB) and three derivatives in solvents with different polarities.The interest in this system is given by the presence of some particular properties of this molecule, for example, it presents a large solvatochromic shift due to the change in the polarity of the medium. We present the results for the absorption spectrum of the molecules considering different structures to the ground state: forms trans, cis, zwitterionic (zw), protonated MBH+ and dimer (MB2). The solvent effect was treaty by different ways: (i) continuous model using the PCM polarizable, (ii) by an average electrostatic configuration of solvent, ASEC, (iii) including some explicit solvent molecules with an electrostatic environment generated by other solvent molecules. As an additional investigation, we present results of experimental measurements in the thesis. We have seen, through quantum calculations, that the forms cis/trans have the electronic excitation in the same region and the structural deformation generated in the zw form causes a red shift. Our theoretical and experimental results show that the MBH+ form has a small solvatochromism, with displacement of 20 nm caused by water-chloroform change. Performing spectroscopic titration we got the pKa associated with the process of deprotonation/protonation of MB in water and methanol. In water we obtained a value of 8.7, in good agreement with the values reported in the literature. We present a unpublished pKap for the MB in methanol, 9.9. We got a good theoretical description for electronic excitation of MB in solvents with high polarity, in the region between 430-500 nm, using a method quantum TD-DFT B3LYP and CAM-B3LYP functional whit basic functions set 6-311+G** but the excitation in low polarity solvents, which occurs in the region between 550-650 nm, is not properly described considering the MB form in the solvents. We have seen, through experimental studies that the MB probe can aggregate in low polarity solvents. Theoretical calculations for dimer in solution showed the existence of a low intensity electron excitation in this region. Additionally, the experimental spectra in low polarity solvents showed 2 bands, where in the second band is similar to the observed to MBH+ form. To explain these two experimental bands for MB, we present a theoretical proposal where there is a proton transfer (H+) between the monomers of the dimer, generating a deprotonated structure (MBH-) and a protonated (MBH+). Theoretical calculations for the MBH- show that this form presents an electronic excitation of moderate intensity in the region between 550-650 nm. With this assumption we can describe, through theoretical calculations, the anomalous solvatochromism for the electronic absorption spectrum of MB in the two polarity regions of solvents: high polarity is described by the MB form, and low polarity, described by the MBH- form.

Computer simulations have become a great tool to assist the medical field. The present work is a study of a non-invasive patient-specific methodology to evaluate the hemodynamic importance of coronary stenosis using computer simulations. The severity of the lesion is evaluated by the Fractional Flow Reserve, calculated by the pressure gradient before and after the lesion. The geometry models are obtained from medical images of Computed Tomography Angiography exams, and the simulations considers the pulsatile flow and the blood as a non-Newtonian fluid. The governing equations of the blood flow are solved by using Finite Element Method applied to the numerical method called Incremental Pressure Correction Scheme, and with the aid of the libraries from the open-source software FEniCS. Computer simulations of three different patients are performed and the results are compared with the invasive FFR measurements. The methodology proposed shows to be feasible in the study and analysis of stenosed coronaries. / Simulações computacionais tornaram-se uma excelente ferramenta para auxiliar a área médica. O presente trabalho é um estudo de uma metodologia não invasiva para avaliar a importância hemodinâmica de artérias coronárias com estenose através do uso de simulações computacionais. A severidade da lesão da artéria é avaliada através do Fractional Flow Reserve, calculado pelo gradiente de pressão antes e depois da lesão. Os modelos geométricos computacionais foram obtidos a partir de imagens médicas de exames de Angiografia por Tomografia Computadorizada e as simulações consideram o fluxo pulsátil e as propriedades não-Newtonianas do sangue. As equações governantes do fluxo de sangue são resolvidas utilizando o Método dos Elementos Finitos aplicado ao método numérico chamado Incremental Pressure Correction Scheme, e com o uso de bibliotecas do programa em código aberto FEniCS. Foram realizados simulações de três pacientes e os resultados foram confrontados com as medidas invasivas do FFR. A metodologia proposta mostrou-se viável para o estudo e análise de coronárias com estenose.

As variáveis biológicas de muitos seres vivos apresentam ritmos diários, em paralelo ao dia e à noite do ambiente. A maioria desses ritmos não é uma mera reação aos estímulos cíclicos do ambiente: eles são ritmos circadianos gerados endogenamente por um temporizador interno - o oscilador circadiano - que sustenta uma ritmicidade com período diferente de 24 horas na ausência de pistas ambientais, mas se sincroniza para um período de 24 horas quando exposto ao ambiente cíclico. Em mamíferos, o oscilador circadiano se localiza no cérebro e pode ser sincronizado pelo ciclo diário de claridade e escuridão (ciclo CE) do dia e da noite transmitido através das retinas. Animais subterrâneos passam boa parte do tempo abaixo da terra, onde as condições ambientais variam menos que na superfície. Em razão disso, questiona-se até que ponto estes animais mantêm ritmos circadianos e se seus osciladores circadianos se baseiam no ciclo CE para se sincronizar com o ambiente. Procuramos responder essas questões nos roedores subterrâneos da espécie Ctenomys cf. knighti (tuco-tucos). Em campo, realizamos observações visuais diretas para registrar o padrão temporal de exposição à luz. Em laboratório, construímos a Curva de Resposta de Fase (CRF), que consiste em medir indiretamente a resposta do oscilador circadiano a estímulos luminosos em diferentes momentos do dia. Por fim, recorremos a simulações computacionais de um modelo matemático de oscilador, para integrar os dados anteriores. Verificamos, em campo, que os tuco-tucos se expõem, diariamente, a pulsos de luz irregularmente distribuídos nas horas claras do dia levantando alguns questionamentos sobre sua capacidade como sincronizador dos ritmos em campo. Contudo, a CRF nos indicou que o sistema circadiano dos tuco-tucos responde a estímulos luminosos de forma semelhante aos animais não-subterrâneos. Nós verificamos 3 hipóteses: ou a informação da exposição à luz em campo é suficiente para sincronizar o oscilador circadiano, apesar da aparente irregularidade; ou a CRF do tuco-tuco possui alguma característica que facilita a sincronização pelo regime observado de exposição à luz; ou seu sistema circadiano se baseia em outra pista temporal do ambiente para se manter sincronizado. Nossas simulações computacionais indicaram que a primeira hipótese é a mais provável, visto que os padrões de exposição à luz simulados, como aqueles observados em campo, com o mínimo de informação temporal, ainda assim são suficientes para sincronizar os osciladores. Em conjunto, nossos dados indicam que o ciclo claro-escuro tem um papel importante na sincronização dos ritmos circadianos dos tuco-tucos na natureza. / Daily rhythms are found in the biological variables of many organisms, in parallel to the environmental day and night. Most of those rhythms are not mere reactions to the cyclic stimulus of the environment. They are actually circadian rhythms, endogenously generated by an internal timer, the circadian oscillator, which sustains a non-24-hour rhythm under constant conditions, but is synchronized to a 24-hour period when exposed do a cyclic environment. In mammals, this oscillator is located in the brain, and can be synchronized by the daily light-dark cycle (LD cycle) of day and night. Subterranean animals remain most of the time in an underground habitat, where environmental conditions vary less markedly than aboveground. Therefore, there are doubts whether these animals maintain circadian rhythms and whether their circadian oscillators rely on the LD cycle for environmental synchronization. We attempted to answer those questions in subterranean rodents of the species Ctenomys cf. knighti (tuco-tucos). In the field, we performed direct visual observations to assess their temporal pattern of light-exposure. In the lab, we build the Phase Response Curve (PRC), which consists in an indirect measurement of the circadian oscillator responses to light stimuli applied at different times of the day. Finally, computer simulations of an oscillator model were used to integrate these previous data. We verified that tuco-tucos expose themselves to light pulses that are irregularly distributed through day-light hours, raising some questions about its validity as an environmental synchronizer. However, the PRC results indicated that the tuco-tucos circadian system responds to light stimuli in a way similar to non-subterranean animals. We then verified three hypothesis: either the light-exposure temporal information was enough for the synchronization of the circadian system, despite its apparent irregularity; or the tuco-tuco\'s PRC present some feature that facilitates the synchronization by the observed light-exposure regimen; or the tuco-tuco\'s circadian system rely on another environmental temporal cue to maintain its synchronization. Our computer simulations support the first hypothesis, given that the simulated regimens, despite being little informative in the temporal sense, were still sufficient to synchronize the simulated oscillators. Together, our data indicate that the light-dark cycle plays an important role in the synchronization of the tuco-tucos\' circadian rhythms in nature.

Intercropping is an important cultural practice commonly used in pest management. It is based on the principle that the reduction of insect pest populations in the crop may occur due to the increase of agro-ecosystem diversity. The study was carried out aiming to assess the impact of colored fiber cotton-cowpea intercropping on both Aphis gossypii Glover, 1877 and Aphis craccivora Koch, 1854 (Hemiptera: Aphididae) aphid populations and their predators, especially Cycloneda sanguinea (Linnaeus, 1763) (Coleoptera: Coccinellidae). The study also aimed to evaluate the biomass production and the dispersion behavior of the aphids and their predators in this context. Experiments were carried out in laboratory, greenhouse and field conditions. Amino acids were extracted from cotton and cowpea plants. Under greenhouse conditions two wingless aphid species (A. gossypii and A. craccivora) and one predator species (C. sanguinea) were used to evaluate the dispersion, crop preference as well as predator progeny establishment. The influence of abiotic factors (temperature and relative humidity) in aphid dynamics was also analyzed. In field conditions the occurrence of arthropods found in sole or cotton and cowpea intercropped was evaluated. Mathematical models were developed to evaluate the aphid dynamics over time and statistical models were used to compare productivity in plants, dispersion, progeny and reproductive success of predator. Computational simulations were performed to compare the insect occurrence and to evaluate the best cropping system to pest reduction, natural enemy increase and plant productivity. Amino acid asparagine (ASP) was the most detected in the samples. Positive correlations were found between aphids and temperature. Negative correlations were found between aphids and relative humidity. Mathematical models described the dynamics behavior of aphids in arrangements studied. In all cropping systems an asymptotic growth was observed, with population peak and decrease in aphid population. Under greenhouse conditions, the sole cropping exhibited higher number of aphids than intercropping systems. The natural enemy dispersion was similar in both cropping system. However, the progeny abundance and cotton productivity were higher in treatment t1 (intercropping designed with cotton plants : cowpea plants in a row, started and ended with cotton plants). Simulations based in field experiments and literature showed that some cropping arrangements provided temporal dynamics stable in arthropods. However, Toxomerus watsoni (Curran, 1930) (Diptera: Syrphidae) exhibited temporal dynamics unstable and less abundance in arrangements of sole organic cotton or cotton-cowpea intercropping t1 that received insecticide for sucking pest control. Computational simulations confirmed that biomass production was higher in some cotton-cowpea intercropped than in sole cropping systems. / Consórcios são importantes práticas culturais comumente utilizadas no manejo de pragas. Baseiam-se no princípio de que a redução de populações de insetos-praga nos cultivos pode ocorrer devido ao aumento na diversidade do agroecossistema. O estudo foi conduzido objetivando avaliar o impacto que o consórcio entre algodão com fibra colorida e o caupi pode causar nas populações dos pulgões Aphis gossypii Glover, 1877, Aphis craccivora Koch, 1854 (Hemiptera: Aphididae) e seus predadores, especialmente Cycloneda sanguinea (Linnaeus, 1763) (Coleoptera: Coccinellidae). Objetivou-se também avaliar a produção de biomassa e comportamentos de dispersão dos pulgões e seus inimigos naturais nos cultivos. Experimentos foram conduzidos em condições laboratoriais, casa de vegetação e campo. Realizaram-se extrações de aminoácidos oriundos de plantas de algodão e feijão. Em casa de vegetação, ápteros de duas espécies de pulgões (A. gossypii e A. craccivora) e um predador (C. sanguinea) foram utilizados para avaliar a dispersão, preferência pelo hospedeiro bem como o estabelecimento da progênie do predador. A influência de fatores abióticos (temperatura e umidade relativa) na dinâmica dos pulgões também foi analisada. Em condições de campo, avaliou-se a ocorrência de artrópodes encontrados no algodoeiro e caupi solteiros e consorciados. Modelos matemáticos foram desenvolvidos para avaliar a dinâmica de pulgões ao longo do tempo e modelos estatísticos foram utilizados para comparar produtividade em plantas, dispersão, progênie e sucesso reprodutivo do predador. Simulações computacionais foram utilizadas para comparar a ocorrência de insetos e avaliar o melhor sistema de consórcio que reduza a população de pragas, aumentando a população de inimigos naturais e produtividade do cultivo. O aminoácido asparagina (ASP) foi predominante na maioria das amostras. Correlações positivas foram encontradas entre pulgões e temperatura. Correlações negativas foram encontradas entre pulgões e umidade relativa. Modelos matemáticos descreveram o comportamento dinâmico dos pulgões nos arranjos estudados. Em todos os esquemas de cultivos foi observado um crescimento assintótico, com picos populacionais e decréscimos na população dos pulgões. Em casa de vegetação, os cultivos solteiros propiciaram números de pulgões maiores do que os arranjos de cultivos consorciados. A dispersão do inimigo natural foi similar nos sistemas de cultivos solteiros e consorciados. Entretanto, a abundancia de sua progênie e produtividade de algodão foi maior no tratamento t1 (Consórcio delineado com plantas de algodão : plantas de feijão, cada linha iniciou e terminou com plantas de algodão). Simulações baseadas nos experimentos em condições de campo e literatura demonstram que alguns sistemas de cultivos propiciaram dinâmica temporal estável nos artrópodes estudados. Porém, Toxomerus watsoni (Curran, 1930) (Diptera: Syrphidae) apresentou dinâmica temporal instável e menor abundância nos arranjos de algodão solteiro orgânico ou no consórcio de algodão e feijão t1, que recebeu inseticida para controle das pragas sugadoras. Simulações computacionais confirmaram que a produção de biomassa foi maior em alguns consórcios de algodão com caupi do que em cultivos solteiros.

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.

O uso de sistemas multiprocessados para a resolução de problemas que demandam um grande poder computacional tem se tornado cada vez mais comum. Porém a conversão de programas seqüenciais para programas concorrentes ainda não é uma tarefa trivial. Dentre os fatores que tornam esta tarefa difícil, destacamos a inexistência de um paradigma único e consolidado para a construção de sistemas computacionais paralelos e a existência de várias plataformas de programação para o desenvolvimento de programas concorrentes. Nos dias atuais ainda é impossível isentar o programador da especificação de como o problema será particionado entre os vários processadores. Para que o programa paralelo seja eficiente, o programador deve conhecer a fundo aspectos que norteiam a construção do hardware computacional paralelo, aspectos inerentes à arquitetura onde o software será executado e à plataforma de programação concorrente escolhida. Isto ainda não pode ser mudado. O ganho que podemos obter é na implementação do software paralelo. Esta tarefa pode ser trabalhosa e demandar muito tempo para a depuração, pois as plataformas de programação não possibilitam que o programador abstraia dos elementos de hardware. Tem havido um grande esforço na criação de ferramentas que otimizem esta tarefa, permitindo que o programador se expresse mais fácil e sucintamente quanto à para1elização do programa. O presente trabalho se baseia na avaliação dos aspectos ligados à implementação de software concorrente utilizando uma plataforma de portabilidade chamada High Performance Fortran, aplicado a um problema específico da física: o cálculo da estrutura de bandas de heteroestruturas semicondutoras. O resultado da utilização desta plataforma foi positivo. Obtivemos um ganho de performance superior ao esperado e verificamos que o compilador pode ser ainda mais eficiente do que o próprio programador na paralelização de um programa. O custo inicial de desenvolvimento não foi muito alto, e pode ser diluído entre os futuros projetos que venham a utilizar deste conhecimento pois após a fase de aprendizado, a paralelização de programas se torna rápida e prática. A plataforma de paralelização escolhida não permite a paralelização de todos os tipos de problemas, apenas daqueles que seguem o paradigma de paralelismo por dados, que representam uma parcela considerável dos problemas típicos da Física. / The employment of multiprocessor systems to solve problems that demand a great computational power have become more and more usual. Besides, the conversion of sequential programs to concurrent ones isn\'t trivial yet. Among the factors that makes this task difficult, we highlight the nonexistence of a unique and consolidated paradigm for the parallel computer systems building and the existence of various programming platforms for concurrent programs development. Nowadays it is still impossible to exempt the programmer of the specification about how the problem will be partitioned among the various processors. In order to have an efficient parallel program the programmer have to deeply know subjects that heads the parallel hardware systems building, the inherent architecture where the software will run and the chosen concurrent programming platform. This cannot be changed yet. The gain is supposed to be on the parallel software implementation. This task can be very hard and consume so much time on debugging it, because the programming platforms do not allow the programmer to abstract from the hardware elements. It has been a great effort in the development of tools that optimize this task, allowing the programmer to work easily and briefly express himself concerning the software parallelization. The present work is based on the evaluation of aspects linked to the concurrent software implementation using a portability platform called High Performance Fortran, applied to a physics specific problem: the calculus of semiconductor heterostructures? valence band structure. The result of the use of this platform use was positive. We obtained a performance gain superior than we expected and we could assert that the compiler is able to be more effective than the programmer on the paralelization of a program. The initial development cost wasn\'t so high and it can be diluted between the next projects that would use the acquired knowledge, because after the learning phase, the programs parallelization task becomes quick and practical. The chosen parallelization platform does not allow the parallelization of all kinds of problems, but just the ones that follow the data parallelism paradigm that represents a considerable parcel of tipical Physics problems.