Application of ontologies in peer-to-peer database with routing queries based on ant colony algorithm

A significant set of information stored in different databases around the world, can be shared through peer-topeer databases. With that, is obtained a large base of knowledge, without the need for large investments because they are used existing databases, as well as the infrastructure in place. However, the structural characteristics of peer-topeer, makes complex the process of finding such information. On the other side, these databases are often heterogeneous in their schemas, but semantically similar in their content. A good peer-to-peer databases systems should allow the user access information from databases scattered across the network and receive only the information really relate to your topic of interest. This paper proposes to use ontologies in peer-to-peer database queries to represent the semantics inherent to the data. The main contribution of this work is enable integration between heterogeneous databases, improve the performance of such queries and use the algorithm of optimization Ant Colony to solve the problem of locating information on peer-to-peer networks, which presents an improve of 18% in results. © 2011 IEEE.

Architecture for peer-to-peer databases with routing queries using ant colony algorithm and semantic support

In a peer-to-peer network, the nodes interact with each other by sharing resources, services and information. Many applications have been developed using such networks, being a class of such applications are peer-to-peer databases. The peer-to-peer databases systems allow the sharing of unstructured data, being able to integrate data from several sources, without the need of large investments, because they are used existing repositories. However, the high flexibility and dynamicity of networks the network, as well as the absence of a centralized management of information, becomes complex the process of locating information among various participants in the network. In this context, this paper presents original contributions by a proposed architecture for a routing system that uses the Ant Colony algorithm to optimize the search for desired information supported by ontologies to add semantics to shared data, enabling integration among heterogeneous databases and the while seeking to reduce the message traffic on the network without causing losses in the amount of responses, confirmed by the improve of 22.5% in this amount. © 2011 IEEE.

Compared morphology of the immatures of males of two urban ant species of camponotus

The immatures of males of two species of Camponotus ants (Hymenoptera: Formicidae) are described and compared by light and electron microscopy. The numbers of larval instars were determined: Camponotus rufipes Fabricius (Hymenoptera: Formicidae) have four instars; and Camponotus vittatus Forel have three. Male larvae of the two species are similar to previously described Camponotus larvae, sharing the following traits: basic shape of body and mandible, presence of 'chiloscleres', 'praesaepium' (some specimens), labial pseudopalps, and ten pairs of spiracles. However, larvae of the two species can be separated by bodily dimensions and based on their hair number and types. Worker larvae of C. vittatus previously described are extensively similar to male larvae, with only a few inconspicuous differences that may result from intraspecific variation or sexual differences.

Comparison of the ant assemblages in three phytophysionomies: Rocky field, secondary forest, and riparian forest - A case study in the state park of Ibitipoca, Brazil

Ant assemblages are almost all related with the vegetation composition and so can provide us important information for conservation strategies, which are especially relevant to an environmentally protected area. We sampled the ant fauna in three different phytophysionomies in order to verify if the composition of ant species is different among the areas, especially because one of the areas is a Rocky Field and there is little information about the ant fauna in this habitat. A total of 8730 individuals were registered and an NMDS analysis showed that the ant assemblies are different at the three phytophysionomies (Rocky Field, Riparian Forest, and Secondary Forest). This study shows that the species that compose the ant assemblies in different phytophysionomies are a reflex of the environment, supporting the hypothesis that the vegetational composition results in different compositions in the ant assembly. Vegetal composition is determinant in the formation of the litter and consequently in the occurrence of ant species that depend on this layer of organic matter for nesting and foraging. © 2012 Juliane Floriano Santos Lopes et al.

Queen lipid content and nest growth in the leaf cutting ant (Atta sexdens rubropilosa) (Hymenoptera: Formicidae)

The relationship between the queens' lipid content and nest growth (population size, biomass and nest architecture) was studied from founding up to 1 year. Nests aged 3, 4, 5, 6, 9 and 12 months were dug in the field, and their dimensions were measured. The ant nest population and fungus garden was also collected. The sample was taken to the laboratory where we counted the worker population and weighed the biomass (fungus plus offspring) and queens. Queens were separated for the determination of lipids. The lipid content in the bodies of queens decreased in the first months, then stabilized (at 4-6 months) before increasing in months 9 and 12. Nest biomass (symbiotic fungus and offspring) and worker population increased over time. The structural growth of the nests was observed by excavating around them. Initially nests (3 months old) had one chamber at an average depth of 15 cm. By 1 year, the nests had three or four deep chambers, and were about 3-4 m deep. Our study contributes to knowledge of the dynamics of the energy-reserve expenditure by queens during colony founding and colony development for up to 1 year. © 2013 Copyright Taylor and Francis Group, LLC.

Foraging of psilocybe basidiocarps by the leafcutting ant acromyrmex lobicornis in Santa Fé, Argentina

Background It is generally accepted that material collected by leaf-cutting ants of the genus Acromyrmex consists solely of plant matter, which is used in the nest as substrate for a symbiotic fungus providing nutrition to the ants. There is only one previous report of any leaf-cutting ant foraging directly on fungal basidiocarps. Findings Basidiocarps of Psilocybe coprophila growing on cow dung were actively collected by workers of Acromyrmex lobicornis in Santa Fé province, Argentina. During this behaviour the ants displayed typical signals of recognition and continuously recruited other foragers to the task. Basidiocarps of different stages of maturity were being transported into the nest by particular groups of workers, while other workers collected plant material. Conclusions The collection of mature basidiocarps with viable spores by leaf-cutting ants in nature adds substance to theories relating to the origin of fungiculture in these highly specialized social insects. © 2013 Masiulionis et al.

Can savannas become forests? A coupled analysis of nutrient stocks and fire thresholds in central Brazil

Aims: The effects of fire ensure that large areas of the seasonal tropics are maintained as savannas. The advance of forests into these areas depends on shifts in species composition and the presence of sufficient nutrients. Predicting such transitions, however, is difficult due to a poor understanding of the nutrient stocks required for different combinations of species to resist and suppress fires. Methods: We compare the amounts of nutrients required by congeneric savanna and forest trees to reach two thresholds of establishment and maintenance: that of fire resistance, after which individual trees are large enough to survive fires, and that of fire suppression, after which the collective tree canopy is dense enough to minimize understory growth, thereby arresting the spread of fire. We further calculate the arboreal and soil nutrient stocks of savannas, to determine if these are sufficient to support the expansion of forests following initial establishment. Results: Forest species require a larger nutrient supply to resist fires than savanna species, which are better able to reach a fire-resistant size under nutrient limitation. However, forest species require a lower nutrient supply to attain closed canopies and suppress fires; therefore, the ingression of forest trees into savannas facilitates the transition to forest. Savannas have sufficient N, K, and Mg, but require additional P and Ca to build high-biomass forests and allow full forest expansion following establishment. Conclusions: Tradeoffs between nutrient requirements and adaptations to fire reinforce savanna and forest as alternate stable states, explaining the long-term persistence of vegetation mosaics in the seasonal tropics. Low-fertility limits the advance of forests into savannas, but the ingression of forest species favors the formation of non-flammable states, increasing fertility and promoting forest expansion. © 2013 Springer Science+Business Media Dordrecht.

Toxicity of hydramethylnon to the leaf-cutting ant Atta sexdens rubropilosa forel (hymenoptera: Formicidae)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Microsatellite loci characterized in the leaf-cutter ant Atta laevigata

Background: The leaf-cutter ant Atta laevigata (Formicidae: Attini) is an agricultural pest largely distributed in the Neotropics and a model organism for studies of evolution, speciation and population genetics. Microsatellites are a very powerful tool for these kind of studies, but such markers are not available for studies on A. laevigata. In the present report, we describe the isolation and characterization of nine microsatellite loci in A. laevigata and the testing of these markers across other species of leaf-cutter ants. Findings. Nine microsatellite loci, consisting of six dinucloeotide, one trinucleotide, one tetranucleotide, and one di/trinucleotide repeat motifs, were isolated and characterized. Primers and protocols were successfully designed to selectively amplify these markers. To test effectiveness of these markers for detailed population genetic studies, we genotyped female workers collected from 36 monogynic nests of A. laevigata and found that eight loci were within Hardy-Weinberg expectations, while the remaining locus had a deficiency of heterozygotes. Micro-Checker analysis of individuals from 55 monogynic nests indicated that loci Alae11, Alae24, Alae18 showed signs of null alleles. For the remaining six loci, the number of alleles per locus ranged between 2 and 11, with expected heterozygosity ranging between 0.07 and 0.88. All of these loci cross-amplified in other species of Atta. Conclusions: These six polymorphic microsatellite loci should prove useful for future genetic investigations of the pest species Atta laevigata, as well as studies of other species of leaf-cutter ants in the genus Atta. © 2013 Kakazu et al.; licensee BioMed Central Ltd.

Local data fusion algorithm for fire detection through mobile robot

Multisensor data fusion is a technique that combines the readings of multiple sensors to detect some phenomenon. Data fusion applications are numerous and they can be used in smart buildings, environment monitoring, industry and defense applications. The main goal of multisensor data fusion is to minimize false alarms and maximize the probability of detection based on the detection of multiple sensors. In this paper a local data fusion algorithm based on luminosity, temperature and flame for fire detection is presented. The data fusion approach was embedded in a low cost mobile robot. The prototype test validation has indicated that our approach can detect fire occurrence. Moreover, the low cost project allow the development of robots that could be discarded in their fire detection missions. © 2013 IEEE.

Algoritmos de alinhamento múltiplo e técnicas de otimização para esses algoritmos utilizando Ant Colony

Pós-graduação em Ciência da Computação - IBILCE

Efeitos do fogo recorrente na serrapilheira: consequências para artrópodes, decomposição e mineralização de carbono e nitrogênio em uma floresta de transição da Amazônia

Os artrópodes possuem uma importante função no ecossistema, pois participam da ciclagem de nutrientes, decomposição, trituração e mistura da serrapilheira. Os incêndios florestais, cada vez mais freqüentes na Amazônia, destroem a camada de serrapilheira e os artrópodes que nela vivem. O objetivo desta tese é investigar como o fogo recorrente atua sobre este processo, investigando a abundância e densidade de artrópodes de serrapilheira e as taxas de decomposição da matéria orgânica e a mineralização de C e N em uma floresta de transição da Amazônia no município de Querência, estado do Mato Grosso. Para tanto, uma parcela de 50 ha de floresta primária (500 x 1000 m) foi queimada experimentalmente a cada ano a partir de 2004, e outra área de mesmo tamanho foi mantida intacta para controle. Os artrópodes foram coletados aleatoriamente em 40 pontos distribuídos dentro da parcela, por meio de armadilhas de solo (“pitfalls”) e em 40 pontos sendo extraídos da serrapilhaira através de funis de Berlese. As coletas foram realizadas em fevereiro, abril (estação chuvosa), junho e agosto (estação seca) de 2007, após a terceira queima experimental anual. Os artrópodes foram analisados até o nível taxonômico de ordem e as formigas foram identificadas até gênero. O estudo de decomposição foi feito com 480 bolsas se serrapilheira distribuídas aleatoriamente, com 240 em cada parcela, quatro meses após a última queimada. As bolsas foram confeccionadas com malhas de nylon com aberturas de 2 mm (malha fina), e em metade delas foram feitos três orifícios de 1 cm² de cada lado, permitindo a entrada de macroartrópodes (malha grossa). Em cada bolsa foi inserido cerca de 10 g de folhas secas. A cada dois meses 30 bolsas de cada tipo de malha foi retirada de cada parcela, totalizando duas retiradas na estação seca e duas na estação chuvosa. As bolsas foram secas em estufa e pesadas novamente. A diferença entre peso seco inicial e final representou a taxa de decomposição. A cada retirada de um lote de bolsas de cada tipo de malha e de cada parcela, uma subamostra (10) destas bolsas foram selecionadas aleatoriamente para análises de análise de C e N das folhas. Os artrópodes apresentaram fortes diferenças sazonais. Na estação seca os colêmbolas ocorreram em menor abundância e as formigas ocorreram em maior abundância. Concomitantemente aos efeitos de sazonalidade, os artrópodes apresentaram diversas respostas ao fogo, com alguns grupos apresentando aumento e outros redução em abundância e densidade em diferentes datas pós-fogo, em comparação a floresta controle. Os ortópteros se destacaram por terem apresentado maior abundância em todas as datas pós-fogo em comparação a floresta controle. Em geral os macropredadores freduziram sua abundância e densidade após o fogo (formigas, besouros, dentre outros) e os engenheiros de ecossistema e decompositores foram mais abundantes (baratas, ácaros, dentre outros) em relação à floresta controle. As formigas também apresentaram diferenças entre as parcelas: maior diversidade e modificações na composição de gêneros durante a estação seca, pois o fogo favoreceu o aumento em abundância de formigas generalistas. As taxas de decomposição na parcela queimada foram menores do que na parcela controle, e as bolsas de malha fina com menores taxas de decomposição do que as bolsas de malha grossa. As taxas de C e N também foram diferentes entre as parcelas, e a razão C/N, na parcela queimada se manteve estável em todas as datas pós-fogo, enquanto na parcela controle houve declínio gradual durante o experimento seguindo as estações. Estes resultados indicam que o fogo modifica a fauna de serrapilheira, reduzindo diversas populações de artrópodes e modificando a composição deste grupo. As bolsas de malha fina indicam que a exclusão de macroartrópodes reduzem a taxa de decomposição da matéria orgânica e que os microartrópodes são mais prejudicados. O fogo também reduz o processo de mineralização de C e N já que a razão C/N se manteve estável na parcela queimada. Este estudo demonstra que o fogo recorrente tem forte efeito sobre artrópodes de serrapilheira e ciclagem de nutrientes em florestas de transição da Amazônia.

Influências dos ninhos de saúva (Formicidae: Attini) na nutrição, crescimento e proteção da vegetação contra o fogo, em uma floresta de transição Amazônia-Cerrado

Os ninhos de saúva são importantes perturbações naturais capazes de gerar mosaicos de determinados tipos de vegetação e afetar a estrutura e composição dos ecossistemas neotropicais. Nesse sentido, este estudo avaliou os efeitos dos ninhos de saúva (Atta spp.) na dinâmica de crescimento da vegetação de uma floresta de transição Amazônia-Cerrado submetida a um regime de incêndios periódicos, ao sul da bacia amazônica, Estado do Mato Grosso, Brasil. Especificamente, avaliou-se os efeitos dos ninhos: (1) na nutrição e crescimento da vegetação; (2) na proteção da vegetação contra o fogo e (3) na regeneração florestal pós-fogo. Para determinar tais efeitos, ninhos e vegetação associada (em um raio de até 10 m dos ninhos) estabelecidos em áreas de 150 ha da floresta de transição, foram mapeados e monitorados. Tais áreas subdivididas em parcelas de 50 ha com diferentes tratamentos: incêndios tri-anuais; incêndios anuais e proteção do fogo (controle) fazem parte do Projeto “Savanização” sob a coordenação do Instituto de Pesquisas Ambiental da Amazônia, IPAM. Os experimentos sobre os efeitos dos ninhos na nutrição e crescimento da vegetação indicaram que plantas estabelecidas próximas aos ninhos têm a absorção de nutriente facilitada e por isso apresentaram uma maior concentração foliar de Fósforo. Como conseqüência, foi registrado um maior crescimento em diâmetro do caule para estas plantas quando comparadas com aquelas distantes dos ninhos. Os ninhos funcionaram como aceiros (devido ao acúmulo de terra sobre os murundus resultante das escavações das saúvas) reduzindo a área total queimada em seu entorno, principalmente nos locais de bordas (local de maior incidência de ninhos) e protegendo a vegetação circundante da mortalidade pelo fogo. Em oposição a estes benefícios, foi constatado maior herbivoria de plântulas e remoção de sementes por saúvas nas áreas de alta densidade de colônias ativas, um resultado que compromete os estágios iniciais de sucessão florestal pós-fogo. Este estudo revela a importância das saúvas na redistribuição e reciclagem de nutrientes, e revela, pela primeira vez, a proteção da vegetação contra o fogo, por seus ninhos. Por outro lado, também mostra que perturbações antrópicas, como o fogo, aumentam as populações de saúva, o que pode tornar-se uma barreira ao sucesso da regeneração florestal pós-fogo. Com base nesse estudo, pode-se prever que ambientes naturais podem ter o crescimento da vegetação acelerado pela presença dos ninhos de saúva, mas em ambientes sob perturbação, a ação das saúvas pode ser a principal ameaça a regeneração da vegetação original. Desta forma, pode-se concluir que os efeitos (benéficos ou deletérios) das saúvas dependem do nível de perturbação ou maturidade do bioma no qual seus ninhos se estabelecem.

Does body size of neotropical ant species influence their recruitment speed?

Formigas são um dos mais importantes grupos animais nas florestas tropicais devido a sua abundância e seu número de espécies. Uma característica importante do grupo é a eusocialidade, que permite a ocorrência do comportamento de recrutamento quando um recurso alimentar é encontrado. Entretanto, existem duas questões principais acerca desse comportamento: (i) o recrutamento é um produto de pressões ambientais ou filogenéticas, e (ii) a velocidade de recrutamento é relacionada ao tamanho corpóreo das espécies de formigas. Neste trabalho nós analisamos essas duas questões em 17 espécies de formigas neotropicais, na floresta Amazônica densa de terras baixas. De acordo com os resultados, o recrutamento é fortemente relacionado com o tamanho da formiga, sendo que espécies menores exibem essa característica quando encontram uma fonte protéica. Entretanto, o tamanho das espécies não é importante na velocidade de recrutamento, o que sugere que a velocidade de recrutamento pode ser melhor explicado pelo tipo de recursos alimentares necessários à colônia.

Energetic cost of digging behavior in workers of the leaf-cutting ant Atta sexdens (Fabricius)

Energetic cost of digging behavior in workers of the leaf-cutting ant Atta sexdens (Fabricius). During nest excavation, leaf-cutting ant workers undergo reduction in their body reserve, particularly carbohydrates. In order to estimate the energetic cost of digging, groups of 30 workers of the leaf-cutting ant Atta sexdens were sealed in a hermetic chamber for 24, 48 and 72 hours, with and without soil for digging, and had the CO2 concentration measured using respirometric chambers as well as volume of soil excavated (g). As expected, the worker groups that carried out soil excavation expelled more carbon dioxide than the groups that did not excavate. Therefore, a worker with body mass of 9.65 ± 1.50 mg dug in average 0.85 ± 0.27 g of soil for 24 hours, consuming ca. 0.58 ± 0.23 J. In this study, we calculate that the energetic cost of excavation per worker per day in the experimental set-up was ca. 0.58 J.