Application of Entropy and Fractal Dimension Analyses to the Pattern Recognition of Contaminated Fish Responses in Aquaculture

The objective of the work was to develop a non-invasive methodology for image acquisition, processing and nonlinear trajectory analysis of the collective fish response to a stochastic event. Object detection and motion estimation were performed by an optical flow algorithm in order to detect moving fish and simultaneously eliminate background, noise and artifacts. The Entropy and the Fractal Dimension (FD) of the trajectory followed by the centroids of the groups of fish were calculated using Shannon and permutation Entropy and the Katz, Higuchi and Katz-Castiglioni's FD algorithms respectively. The methodology was tested on three case groups of European sea bass (Dicentrarchus labrax), two of which were similar (C1 control and C2 tagged fish) and very different from the third (C3, tagged fish submerged in methylmercury contaminated water). The results indicate that Shannon entropy and Katz-Castiglioni were the most sensitive algorithms and proved to be promising tools for the non-invasive identification and quantification of differences in fish responses. In conclusion, we believe that this methodology has the potential to be embedded in online/real time architecture for contaminant monitoring programs in the aquaculture industry.

Gradient force pattern, focal shift, and focal switch in an apodized optical system

In this paper, the evolution of the gradient force pattern, focal shift, and focal switch induced by a three-portion pure phase-shifting apodizer is numerically investigated in detail. The results show that the proposed apodizer may induce tunable gradient force on the particles in the focal region, focal shift, and focal switch. By adjusting the geometrical parameters of the phase-shifting apodizer, multiple traps may occur with changeable distance between them, and the shape of the optical trap also evolves evidently. More interestingly, for certain geometrical parameters of the proposed apodizer, by changing the phase shift of inner annular portion, the considerable focal shift may occur with focal switch accompanying, which is discussed to show that this kind of apodizer may be a very promising method of transporting trapped particles. © 2005 Elsevier GmbH. All rights reserved.

Distribuição do material particulado em suspensão na plataforma continental e talude superior entre Ubatuba (SP) e o cabo Búzios (RJ)

A pesquisa aqui apresentada amostrou a plataforma continental e talude superior entre Ubatuba (SP) e o cabo Búzios (RJ), em dois projetos de escala local e de meso-escala. A campanha entre Ubatuba e o cabo Frio foi realizada no âmbito do projeto Oceano-Rio: levantamentos oceanográficos integrados ao largo do Estado do Rio de Janeiro, realizado em colaboração com o Ministério de Ciência e Tecnologia (MCT) e com a cooperação da Marinha do Brasil (MB), a bordo do Navio Hidro-oceanográfico Cruzeiro do Sul. Dos dados coletados nesta campanha oceanográfica, foram analisados os dados de CTD, concentração de oxigênio dissolvido, fluorescência, transmissividade, atenuação, retro-espalhamento além de amostras de água para a determinação direta da concentração de material particulado em suspensão (MPS). No experimento de menor escala, entre o cabo Frio e o cabo Búzios, além destes dados, foi realizado um fundeio entre 02 e 30 de julho de 2011, que amostrou a intensidade do eco, as correntes e as ondas. As análises realizadas permitiram observar uma grande abrangência da massa dágua característica da Ressurgência sobre a plataforma continental entre Ubatuba (SP) e cabo Búzios (RJ), inclusive em regiões muito rasas. A ressurgência nem sempre ocorreu associada aos ventos NE, sugerindo que a ocorrência de vórtices tem grande influência sobre o Sistema de Ressurgência de Cabo Frio. O padrão de distribuição de MPS na região é muito influenciado pela ressuspensão dos sedimentos de fundo (aumentada durante as tempestades, quando a coluna dágua passa a apresentar maiores concentrações de MPS), produção fitoplanctônica e aporte das baías costeiras. Outros processos que parecem influenciar este padrão são os vórtices e as ondas internas no talude. A complexidade da interação destas diferentes fontes de MPS e processos associados à sua distribuição ficou evidenciada no processo de conversão dos sinais óticos do transmissômetro e nefelômetro em concentração de MPS. Apesar desta dificuldade associada à grande variabilidade das características do MPS, as análises dos testes de conversão do sinal ótico em concentração de MPS permitem concluir que as melhores conversões podem ser obtidas após a inspeção visual das concentrações de MPS medidos (filtração) e remoção das amostras que não seguem a tendência geral esperada de dispersão sinal ótico versus concentração de MPS.

Fish consumption pattern in major freshwater fisheries provinces of Cambodia

Production and consumption of fish were estimated for a one year period during 1995-96 using a sample of 5 117 households. The sample was taken from a study area covering 83 sample communes in 51 fishing districts belonging to eight freshwater fisheries provinces. About 39% of households in fishing dependent communities were actively involved in fishing. Of the total fishing households, 14% took part in commercial fishing using middle-scale fishing gear. Average annual catch per household for middle-scale and family fishing was 3 319 kg and 647 kg, respectively. Nearly 40% of the fish catch was consumed within the communes. The per capita consumption of fresh fish by fishing households (49.7 kg/yr) was higher than that of non-fishing households (39.9 kg/yr). Including processed fish, the total fish consumption by the fishing dependent communes was estimated at 75.6 kg per capita per annum. Given this high rate of fish consumption, development interventions must consider the role of fisheries in ensuring a sustainable livelihood and food security to Cambodia's growing population.

Comportamento sexual e uso de álcool e drogas entre homens que fazem sexo com homens no Ceará: tendências e práticas de risco para DST/AIDS

No Brasil, o s casos de AIDS entre homens que fazem sexo com homens (HSH) predominaram durante um longo período. A partir da década de 90, observa-se um declínio nesta categoria com o aumento de casos entre heterossexuais. Na região Nordeste, entretanto, os casos de AIDS entre HSH representam, ainda, cerca de 50% do total dos casos registrados em anos recentes. Nosso objetivo foi estudar o comportamento sexual e o padrão de consumo de drogas e álcool entre HSH no Ceará, enfatizando as tendências recentes e suas relações com práticas sexuais de risco para DTS/AIDS. Foram realizados quatro estudos seccionais em 1995, 1998, 2002 e 2005 no Ceará, nordeste do Brasil. A população do estudo foi composta por homens que fazem sexo com homens (HSH), com 14 anos ou mais , que referiram prática sexual anal ou oral com homens nos últimos 12 meses. A seleção dos participantes utilizou técnicas do tipo Snow Ball (1995, 1998, 2002); Time Space Sampling (2002) e Respondent Driven Sampling (2005). O primeiro artigo enfoca as tendências do comportamento sexual em Fortaleza ao longo destes quatro períodos e o segundo os preditores do consumo de álcool e drogas nos municípios de Fortaleza (n=401), Sobral (n=100) e a região do Cariri (n=100) em 2002. Análise se basearam nas comparações entre proporções, utilizando o teste do de Pearson e intervalos de 95% de confiança (IC95%) e análise de regressão logística multivariada para avaliação dos fatores associados ao consumo de álcool e drogas, utilizando-se como medida de associação a razão de chances (odds ratio OR) e seus respectivos intervalos de 95% de confiança. Resultados Práticas sexuais: Elevado percentual da população estudada referiu práticas sexuais de risco em 1995 (49,9%), decrescendo significativamente em 1998 (32,6%), tornando a crescer em 2002 (54,6%) e apresentando os menores percentuais em 2005 (31,4%). Este padrão não apresentou grandes variações por idade, mas em relação à escolaridade observou-se que os indivíduos com escolaridade mais elevada aumentaram as práticas de risco entre 1998 (28,6%) e 2002 (46,5%) decrescendo no último período (21,0%) enquanto aqueles com baixa ou média escolaridade só mostraram uma queda significativa no comportamento de risco entre 2002 (82,1% - baixa; 67,7% - média) e 2005 (29,1% - baixa; 34,3 média). A prática sexual anal com preservativo cresceu no decorrer dos anos variando de 43,3% a 53,7% entre a primeira e a última onda ( de tendência p<0.001). A relação anal sem preservativo foi uma prática com alto percentual na maioria dos anos. De 2002 a 2005, houve uma diminuição significativa (de alto percentual na maioria dos anos. De 2002 a 2005, houve uma diminuição significativa (de 57,7% para 26,3%) das relações fixas monogâmicas. Consumo de álcool e drogas: No estudo, 63% dos HSH participantes foram classificados como bebedores que se embriagam. Observou-se que o consumo crescente de álcool leva a um aumento do uso concomitante de outras drogas, sejam lícitas ou ilícitas. Foram variáveis preditoras de beber se embriagando: ter de 21 a 30 anos (OR: 1,5; IC 95%: 1,1-2,9); ter mais que 30 anos (OR: 1,6: IC95%: 1,2-2,3); ser solteiro/separado/divorciado (OR:3,0%; IC95%: 1,7-5,3); ser da raça negra (OR: 2,0 IC95%: 1,7-2,01); ser da raça parda (OR: 1,8 IC95%: 1,3-2,6); receber dinheiro por sexo (OR:2,0 IC95%: 1,8-2,9). As práticas sexuais dos SHS em Fortaleza apresentaram variações significativas ao longo doa anos estudados, semelhantemente a outros estudos internacionais. Vários fatores poderiam ser responsáveis por explicar o comportamento da curva observada em Fortaleza, seja no âmbito local, nacional ou internacional. Entre os fatores que podem explicar alterações observadas estariam: 1) redução nos recursos destinados à prevenção da AIDS no país devido a retirada de alguns organismos de cooperação internacional que se voltaram para outros países, como na África Leste Europeu, levando o Brasil a priorizar segmentos populacionais com maior vulnerabilidade; 2) grande impacto na prevenção das DST /AIDS na comunidade de homo/bissexuais masculinos, especialmente nos anos de 1998 a 2002; 3) o avanço no tratamento, surgimento de novas drogas, melhora da qualidade de vida e aumento da sobrevida, contribuindo para a construção da falsa ideia de segurança na população. Neste estudo a escolaridade mostrou-se um fator importante associado ao envolvimento em práticas sexuais não seguras. Os indivíduos com mais baixa escolaridade, no período de 1995 a 2002, se envolveram em maior risco, aparentando não terem sido atingidos pelas campanhas que possam ter ocorrido, principalmente no período de 1995 a 1998. A maior escolaridade apresenta-se como fator de proteção em todo o período estudado, provavelmente pelo maior acesso à informação. Finalmente, pode-se observar no ano de 2002 um elevado percentual de homens que consomem cinco ou mais doses em um dia típico e associam outras drogas ao consumo do álcool. Tal comportamento, dentro da população HSH, embora não seja caracterizado como dependência química, é alterado de maneira significativa pelo efeito etílico, levando à outras práticas de risco. Também se observou em nosso estudo que o consumo crescente de álcool leva a um aumento do uso de outras drogas, atuando para a adoção de comportamentos de risco. Existem evidências que suportam relação entre uso de outras drogas e a prática sexual de risco. Os indivíduos que referiram receber dinheiro em troca de sexo foram mais frequentemente classificados como bebedores que se embriagam. Os achados deste estudo mostram a importância da realização de uma vigilância comportamental contínua em relação ao HIV favorecendo o entendimento da dinâmica da epidemia junto das DST/AIDS nesta população vulnerável, assim como a importância que o álcool assume como problema de saúde pública neta população específica e a necessidade de se direcionar medidas voltadas para a sua prevenção.

Expressão do interferon-γ em biópsias gengivais de pacientes com periodontite crônica severa

O objetivo desse estudo foi analisar a expressão do interferon-gamma (INF-) em biópsias gengivais de sítios rasos e profundos de pacientes com periodontite crônica severa. O objetivo secundário foi correlacionar a expressão do INF- no fluido gengival com os sítios onde foram coletadas as biópsias gengivais. Foram coletadas biópsias de 22 pacientes portadores de periodontite crônica generalizada ou localizada severas (idade média 45,5  DP 8,9 anos), sendo 22 sítios profundos e 18 sítios rasos. O grupo controle foi composto por 14 pacientes clinicamente saudáveis (idade média 39,35  DP 16,5 anos). No total, foram 54 biópsias coletadas de 36 pacientes. As amostras do fluido gengival foram coletadas de alguns dos mesmos sítios de onde foram realizadas as biópsias, totalizando 12 sítios profundos, 8 sítios rasos e 4 sítios controle. Foram utilizados os parâmetros clínicos de avaliação de profundidade de bolsa à sondagem (PB); nível de inserção clínica (NIC); índice de placa visível (IPV) e índice de sangramento gengival (ISG). O tecido foi removido com punch de 2 mm de diâmetro, na área cirúrgica (grupo controle) ou na consulta para raspagem subgengival com ou sem acesso cirúrgico (grupo teste) e armazenados em Eppendorffs com 1 ml de solução de formaldeído a 10% para posterior análise morfológica e imuno-histoquímica. A intensidade da marcação do INF- foi avaliada semiquantitativamente nas células epiteliais, plasmócitos, macrófagos, fibroblastos e células endoteliais, considerando-se marcação forte (escore 2), marcação fraca (escore 1) ou ausência de marcação (escore 0). O teste de Kruskal-Wallis foi utilizado para comparar a expressão do INF- nos tecidos epitelial e conjuntivo, entre os três grupos (sítios profundos e rasos da periodontite e sítios controle). Observamos uma tendência a um padrão de marcação similar nos sítios rasos e profundos, com predomínio de marcação fraca nos sítios profundos. Nos sítios controle a marcação do epitélio demonstrou ser predominante. Porém, não foi possível demonstrar diferenças estatisticamente significativas entre a expressão do INF- nos tecidos epitelial e conjuntivo nos grupos analisados. A análise da correlação de Spearman revelou uma forte correlação entre a expressão imuno-histoquímica do INF- no epitélio com macrófagos, fibroblastos e células endoteliais (r ≥ 0,6 e p ≤ 0,01). A expressão do INF- nos tecidos demostrou não ter correlação significante com os dados clínicos apresentados e com o fluido gengival. Concluímos que não foi possível observar diferenças na expressão do INF- em biópsias gengivais nos sítios rasos e profundos de pacientes com periodontite quando comparados à indivíduos saudáveis, o que pode ser atribuído ao caráter bifásico do INF-. A baixa detecção do INF- no fluido gengival, dentro das limitações do estudo, pode sugerir que este talvez não seja o método de eleição para a detecção do INF-Y.

Effect of planting pattern on shading and phytoplankton photosynthesis in Bangladesh rice-fish farms

In the present study, a Border Planting (BP) pattern recommended by the Bangladesh Agricultural Research Council was tested against Regular Planting (RP) to assess the effect, if any, on gross phytoplankton photosynthesis and shading. A Wide Planting (WP) pattern was also included in the trial, as an extreme case, to assess the level of photosynthesis that might be obtained if some of the rice yield was sacrificed. Three rice-planting treatments, each with four replicates, using the rice variety BR16, were undertaken: (1) RP, 26 cm between rows N to S and E to W; (2) BP, 20 cm between rows N to S and alternately 21 cm and 36 cm between rows E, to W; and (3) WP, 66 cm between rows N to S and E to W. BP showed no advantage compared to RP, possibly because the rice variety used was short and thus produced relatively little shading. WP did show a benefit for phytoplankton photosynthesis, but this may not generate an increase in fish yield sufficient to justify the negative impact of rice production.

Seasonal marine growth of Bristol Bay sockeye salmon (Oncorhynchus nerka) in relation to competition with Asian pink salmon (O. gorbuscha) and the 1977 ocean regime shift

Recent research demonstrated significantly lower growth and survival of Bristol Bay sockeye salmon (Oncorhynchus nerka) during odd-numbered years of their second or third years at sea (1975, 1977, etc.), a trend that was opposite that of Asian pink salmon (O. gorbuscha) abundance. Here we evaluated seasonal growth trends of Kvichak and Egegik river sockeye salmon (Bristol Bay stocks) during even- and odd-numbered years at sea by measuring scale circuli increments within each g rowth zone of each major salmon age group between 1955 and 2000. First year scale growth was not significantly different between odd- and even-numbered years, but peak growth of age-2 smolts was significantly higher than age-1. smolts. Total second and third year scale growth of salmon was significantly lower during odd- than during even-numbered years. However, reduced scale growth in odd-numbered years began after peak growth in spring and continued through summer and fall even though most pink salmon had left the high seas by late July (10−18% growth reduction in odd vs. even years). The alternating odd and even year growth pattern was consistent before and after the 1977 ocean reg ime shift. During 1977−2000, when salmon abundance was relatively great, sockeye salmon growth was high during specific seasons compared with that during 1955−1976, that is to say, immediately after entry to Bristol Bay, after peak growth in the first year, during the middle of the second growing season, and during spring of the third season. Growth after the spring peak in the third year at sea was relatively low during 1977−2000. We hypothesize that high consumption rates of prey by pink salmon during spring through mid-July of odd-numbered years, coupled with declining zooplankton biomass during summer and potentially cyclic abundances of squid and other prey, contributed to reduced prey availability and therefore reduced growth of Bristol Bay sockeye salmon during late spring through fall of odd-numbered years.

Can a change in the spawning pattern of Argentine hake (Merluccius hubbsi) affect its recruitment?

Argentine hake (Merluccius hubbsi) inhabit waters of the Southwest Atlantic Ocean between 22° and 55°S, at depths ranging from 50 to 500 m (Cousseau and Perrota, 1998). This species has historically been among the more abundant fish resources in the Argentine Sea, where its biomass has ranged between one and two million metric tons annually since 1986 (Aubone et al., 2000). In this area, there are two identified fishing stocks, limited by the 41°S parallel. The southern group (Patagonian stock) is the more important with an abundance of about 85% of the total biomass estimated for this species in 1999 (Aubone et al., 2000). During the late 1990s, the spawning biomass of both stocks and their recruitment indices declined drastically, both of which were attributed to an increase in exploitation (Aubone et al., 2000).