Análise dos problemas direto e inverso em um modelo de evolução populacional através de transformações integrais e inferência bayesiana

Modelos de evolução populacional são há muito tempo assunto de grande relevância, principalmente quando a população de estudo é composta por vetores de doenças. Tal importância se deve ao fato de existirem milhares de doenças que são propagadas por espécies específicas e conhecer como tais populações se comportam é vital quando pretende-se criar políticas públicas para controlar a sua proliferação. Este trabalho descreve um problema de evolução populacional difusivo com armadilhas locais e tempo de reprodução atrasado, o problema direto descreve a densidade de uma população uma vez conhecidos os parâmetros do modelo onde sua solução é obtida por meio da técnica de transformada integral generalizada, uma técnica numérico-analítica. Porém a solução do problema direto, por si só, não permite a simulação computacional de uma população em uma aplicação prática, uma vez que os parâmetros do modelo variam de população para população e precisam, portanto, ter seus valores conhecidos. Com o objetivo de possibilitar esta caracterização, o presente trabalho propõe a formulação e solução do problema inverso, estimando os parâmetros do modelo a partir de dados da população utilizando para tal tarefa dois métodos Bayesianos.

Efeito da suplementação dietética com cálcio sobre a plasticidade ontogenética no modelo de superalimentação pós-natal

A obesidade está relacionada com o desenvolvimento da diabetes, estresse oxidativo, esteatose hepática, alteração da sensibilidade hormonal e redução da capacidade termogênica pelo tecido adiposo marrom (TAM). Na obesidade, alterações do sistema dopaminérgico mesocorticolímbico podem levar ao vício por alimentos palatáveis. Todas estas características contribuem para o baixo gasto energético e o alto consumo alimentar. Para estudar os efeitos em longo prazo da obesidade infantil, utilizamos o modelo de redução do tamanho da ninhada. Para induzir a superalimentação neonatal, o tamanho da ninhada foi reduzido para 3 filhotes machos de PN3 21 (grupo SL). O grupo controle permaneceu com 10 filhotes (grupo NL). Em PN120, o grupo SL foi dividido em: SL que recebeu ração controle e SL-Ca que recebeu dieta controle suplementada com 10g/kg de CaCO3. Os sacrifícios ocorreram em PN120 e PN180. Durante todo o período experimental, avaliamos o consumo alimentar e peso corporal. Em PN175, avaliamos a preferência alimentar dos animais por uma dieta rica em açúcar ou em lipídio. Avaliamos os hormônios por ELISA, RIA e quimioluminescência; o conteúdo proteico por Western blotting no fígado, tecido adiposo branco (TAB) e marrom (TAM), adrenal e regiões cerebrais; as atividades enzimáticas no soro e no fígado por cinética enzimática. Em PN21, PN120 e PN180, avaliamos in vivo a atividade simpática do TAM. Ao desmame, os ratos SL apresentaram maior estado pró-oxidativo no fígado e plasma e menor sensibilidade às catecolaminas no TAB. Na idade adulta, a suplementação é capaz de melhorar o estado pró-oxidativo no fígado e plasma, a sensibilidade à insulina e a microesteatose no fígado. Tanto a alteração de metabolismo/ação da vitamina D e do glicocorticóide no tecido adiposo como a menor capacidade termogênica do TAM contribuem para a maior adiposidade dos animais do grupo SL. A suplementação com cálcio corrigiu parte dessas alterações. A superalimentação pós-natal levou a redução da via dopaminérgica e a maior preferencia por gordura, enquanto a suplementação com cálcio normalizou esta via apenas a nível hipotalâmico e corrigiu a preferência alimentar. Nossos dados destacam o impacto benéfico da suplementação dietética com cálcio, que pode ter um papel nutricional promissor para auxiliar a perda de peso e minimizar os distúrbios relacionados a obesidade e a síndrome metabólica dos animais obesos que foram superalimentados na lactação.

Condições de contorno tipo albedo para cálculos globais de reatores nucleares com o modelo de dois grupos de energia na formulação de transporte SN em geometria bidimensional cartesiana

Os eventos de fissão nuclear, resultados da interação dos nêutrons com os núcleos dos átomos do meio hospedeiro multiplicativo, não estão presentes em algumas regiões dos reatores nucleares, e.g., moderador, refletor, e meios estruturais. Nesses domínios espaciais não há geração de potência nuclear térmica e, além disso, comprometem a eficiência computacional dos cálculos globais de reatores nucleares. Propomos nesta tese uma estratégia visando a aumentar a eficiência computacional dessas simulações eliminando os cálculos numéricos explícitos no interior das regiões não-multiplicativas (baffle e refletor) em torno do núcleo ativo. Apresentamos algumas modelagens e discutimos a eficiência da aplicação dessas condições de contorno aproximadas tipo albedo para uma e duas regiões nãomultiplicativas, na formulação de ordenadas discretas (SN) para problemas de autovalor a dois grupos de energia em geometria bidimensional cartesiana. A denominação Albedo, palavra de origem latina para alvura, foi originalmente definida como a fração da luz incidente que é refletida difusamente por uma superfície. Esta denominação latina permaneceu como o termo científico usual em astronomia e, nesta tese, este conceito é estendido para reflexão de nêutrons. Estas condições de contorno tipo albedo SN não-convencional substituem aproximadamente as regiões de baffle e refletor no em torno do núcleo ativo do reator, desprezando os termos de fuga transversal no interior dessas regiões. Se o problema, em particular, não possui termos de fuga transversal, i.e., trata-se de um problema unidimensional, então as condições de contorno albedo, como propostas nesta tese, são exatas. Por eficiência computacional entende-se a análise da precisão dos resultados numéricos em comparação com o tempo de execução computacional de cada simulação de um dado problema-modelo. Resultados numéricos considerando dois problemas-modelo com de simetria são considerados para ilustrar esta análise de eficiência.

Integrated conceptual ecosystem model development for the Florida Keys/Dry Tortugas coastal marine ecosystem: MARine Estuarine goal Setting (MARES) for South Florida

The overall goal of the MARine and Estuarine goal Setting (MARES) project for South Florida is “to reach a science-based consensus about the defining characteristics and fundamental regulating processes of a South Florida coastal marine ecosystem that is both sustainable and capable of providing the diverse ecosystem services upon which our society depends.” Through participation in a systematic process of reaching such a consensus, science can contribute more directly and effectively to the critical decisions being made by both policy makers and by natural resource and environmental management agencies. The document that follows briefly describes the MARES project and this systematic process. It then describes in considerable detail the resulting output from the first two steps in the process, the development of conceptual diagrams and an Integrated Conceptual Ecosystem Model (ICEM) for the first subregion to be addressed by MARES, the Florida Keys/Dry Tortugas (FK/DT). What follows with regard to the FK/DT is the input received from more than 60 scientists, agency resource managers, and representatives of environmental organizations beginning with a workshop held December 9-10, 2009 at Florida International University in Miami, Florida.

Integrated conceptual ecosystem model development for the southeast Florida coastal marine ecosystem: MARine Estuarine goal Setting (MARES) for South Florida

The overall goal of the MARES (MARine and Estuarine goal Setting) project for South Florida is “to reach a science-based consensus about the defining characteristics and fundamental regulating processes of a South Florida coastal marine ecosystem that is both sustainable and capable of providing the diverse ecosystem services upon which our society depends.” Through participation in a systematic process of reaching such a consensus, science can contribute more directly and effectively to the critical decisions being made both by policy makers and by natural resource and environmental management agencies. The document that follows briefly describes MARES overall and this systematic process. It then describes in considerable detail the resulting output from the first step in the process, the development of an Integrated Conceptual Ecosystem Model (ICEM) for the third subregion to be addressed by MARES, the Southeast Florida Coast (SEFC). What follows with regard to the SEFC relies upon the input received from more than 60 scientists, agency resource managers, and representatives of environmental organizations during workshops held throughout 2009–2012 in South Florida.

Integrated conceptual ecosystem model development for the southwest Florida shelf coastal marine ecosystem: MARine Estuarine goal Setting (MARES) for South Florida

The overall goal of the MARine and Estuarine goal Setting (MARES) project for South Florida is “to reach a science-based consensus about the defining characteristics and fundamental regulating processes of a South Florida coastal marine ecosystem that is both sustainable and capable of providing the diverse ecosystem services upon which our society depends.” Through participation in a systematic process of reaching such a consensus, science can contribute more directly and effectively to the critical decisions being made by both policy makers and by natural resource and environmental management agencies. The document that follows briefly describes the MARES project and this systematic process. It then describes in considerable detail the resulting output from the first two steps in the process, the development of conceptual diagrams and an Integrated Conceptual Ecosystem Model (ICEM) for the second subregion to be addressed by MARES, the Southwest Florida Shelf (SWFS). What follows with regard to the SWFS is the input received from more than 60 scientists, agency resource managers, and representatives of environmental organizations beginning with a workshop held August 19-20, 2010 at Florida Gulf Coast University in Fort Myers, Florida.

The EBM-DPSER conceptual model: integrating ecosystem services into the DPSIR framework

There is a pressing need to integrate biophysical and human dimensions science to better inform holistic ecosystem management supporting the transition from single species or single-sector management to multi-sector ecosystem-based management. Ecosystem-based management should focus upon ecosystem services, since they reflect societal goals, values, desires, and benefits. The inclusion of ecosystem services into holistic management strategies improves management by better capturing the diversity of positive and negative human-natural interactions and making explicit the benefits to society. To facilitate this inclusion, we propose a conceptual model that merges the broadly applied Driver, Pressure, State, Impact, and Response (DPSIR) conceptual model with ecosystem services yielding a Driver, Pressure, State, Ecosystem service, and Response (EBM-DPSER) conceptual model. The impact module in traditional DPSIR models focuses attention upon negative anthropomorphic impacts on the ecosystem; by replacing impacts with ecosystem services the EBM-DPSER model incorporates not only negative, but also positive changes in the ecosystem. Responses occur as a result of changes in ecosystem services and include inter alia management actions directed at proactively altering human population or individual behavior and infrastructure to meet societal goals. The EBM-DPSER conceptual model was applied to the Florida Keys and Dry Tortugas marine ecosystem as a case study to illustrate how it can inform management decisions. This case study captures our system-level understanding and results in a more holistic representation of ecosystem and human society interactions, thus improving our ability to identify trade-offs. The EBM-DPSER model should be a useful operational tool for implementing EBM, in that it fully integrates our knowledge of all ecosystem components while focusing management attention upon those aspects of the ecosystem most important to human society and does so within a framework already familiar to resource managers.