Quantifying chaos for ecological stoichiometry

The theory of ecological stoichiometry considers ecological interactions among species with different chemical compositions. Both experimental and theoretical investigations have shown the importance of species composition in the outcome of the population dynamics. A recent study of a theoretical three-species food chain model considering stoichiometry [B. Deng and I. Loladze, Chaos 17, 033108 (2007)] shows that coexistence between two consumers predating on the same prey is possible via chaos. In this work we study the topological and dynamical measures of the chaotic attractors found in such a model under ecological relevant parameters. By using the theory of symbolic dynamics, we first compute the topological entropy associated with unimodal Poincareacute return maps obtained by Deng and Loladze from a dimension reduction. With this measure we numerically prove chaotic competitive coexistence, which is characterized by positive topological entropy and positive Lyapunov exponents, achieved when the first predator reduces its maximum growth rate, as happens at increasing delta(1). However, for higher values of delta(1) the dynamics become again stable due to an asymmetric bubble-like bifurcation scenario. We also show that a decrease in the efficiency of the predator sensitive to prey's quality (increasing parameter zeta) stabilizes the dynamics. Finally, we estimate the fractal dimension of the chaotic attractors for the stoichiometric ecological model.

Efeito da suplementação com ferro na biodisponibilidade de zinco em uma dieta regional do nordeste do Brasil

Foram investigados os efeitos da suplementação com ferro na biodisponibilidade de zinco de uma dieta "regional" do Nordeste (DRNE), em ratos albinos Wistar, consumindo rações à base da referida dieta (DRNE) e rações controle. As rações DRNE, continham 16 mg de Zn/kg e níveis de 35 mg, 70 mg e 140mg Fe/kg. As rações controle foram elaboradas segundo o "Committee on Laboratory Animal Diets", contendo níveis de proteína, ferro e zinco ajustados aos das rações experimentais DRNE. Os parâmetros utilizados para medir a biodisponibilidade do zinco foram: Índice de Absorção Aparente do Zn e nível total de Zn nos fêmures. Os resultados obtidos demonstraram que a suplementação com ferro diminuiu a biodisponibilidade do Zn, e os efeitos dessa interferência foram influenciados pela qualidade da dieta e pelas proporções Fe:Zn. Tal fato deve ser considerado nas práticas que envolvem fortificação de alimentos e/ou suplementos medicamentosos, comuns nas populações com carências nutricionais.

Efeito da suplementação com pupunha como fonte de vitamina A em dieta: estudo em ratos

Foi estudado o efeito da suplementação com pupunha (Bactris gasipaes H.B.K.), polpa cozida e transformada em farinha, como fonte de vitamina A, em dieta regional de Manaus, AM,Brasil, por meio do ensaio biológico com ratos. A metodologia utilizada foi da depleção dos animais em zinco e vitamina A, seguida da repleção com a dieta regional (DR), DR + pupunha, DR + vitamina A e dieta controle (DC). A dieta foi elaborada para famílias com rendimentos inferiores a dois salários-mínimos. Foram utilizadas ratas albinas adultas pós-parto, cada qual com 6 filhotes machos, que receberam ração à base de caseína lavada com EDTA a 1%, sem adição de Zn e vitamina A, por 25 dias, com a finalidade de obtenção de animais recém-desmamados deficientes nestes dois nutrientes. O período de repleção dos animais, recém-desmamados, foi de 30 dias e o delineamento foi inteiramente casualizado com 4 tratamentos de 8 animais cada. A suplementação efetuada seguiu as recomendações do "Committee on Laboratory Animal Diets". Os parâmetros empregados para a avaliação da utilização de vitamina A foram as concentrações de vitamina A no fígado e plasma e o crescimento dos animais. Ao final do experimento, observou-se que os animais que consumiram a ração à base da dieta regional de Manaus, suplementada com pupunha e vitamina A, apresentaram, respectivamente, concentração significativamente maior de vitamina A no fígado, 43,3 ± 6,5 µg/g e 42,0 ± 4,3 µg/g em relação à dieta regional, 5,5 ± 1,1 µg/g (p<0,05). A quantidade de zinco presente na dieta regional de Manaus, 10,7 mg diários, foi biodisponível quando avaliada pela concentração de zinco nos fêmures. Os resultados sugerem que existe necessidade de suplementação da dieta regional de Manaus com vitamina A para a manutenção das reservas hepáticas, podendo, para tanto, ser utilizada a fonte natural da pupunha.

Chaos and crises in a model for cooperative hunting: A symbolic dynamics approach

In this work we investigate the population dynamics of cooperative hunting extending the McCann and Yodzis model for a three-species food chain system with a predator, a prey, and a resource species. The new model considers that a given fraction sigma of predators cooperates in prey's hunting, while the rest of the population 1-sigma hunts without cooperation. We use the theory of symbolic dynamics to study the topological entropy and the parameter space ordering of the kneading sequences associated with one-dimensional maps that reproduce significant aspects of the dynamics of the species under several degrees of cooperative hunting. Our model also allows us to investigate the so-called deterministic extinction via chaotic crisis and transient chaos in the framework of cooperative hunting. The symbolic sequences allow us to identify a critical boundary in the parameter spaces (K, C-0) and (K, sigma) which separates two scenarios: (i) all-species coexistence and (ii) predator's extinction via chaotic crisis. We show that the crisis value of the carrying capacity K-c decreases at increasing sigma, indicating that predator's populations with high degree of cooperative hunting are more sensitive to the chaotic crises. We also show that the control method of Dhamala and Lai [Phys. Rev. E 59, 1646 (1999)] can sustain the chaotic behavior after the crisis for systems with cooperative hunting. We finally analyze and quantify the inner structure of the target regions obtained with this control method for wider parameter values beyond the crisis, showing a power law dependence of the extinction transients on such critical parameters.

Assessment of guanylin peptides system in type 2 diabetes

Os doentes com diabetes mellitus tipo 2 apresentam predisposição para a retenção de sódio e são frequentemente hipertensos. No entanto, os mecanismos implicados na dificuldade do rim diabético em mobilizar o sódio são, ainda, pouco compreendidos. Os peptídeos da família das guanilinas estão envolvidos na regulação do transporte de electrólitos e água nos epitélios intestinal e renal, através da activação do receptor guanilato ciclase-C (GC-C) e subsequente libertação intracelular de GMPc. O objectivo do presente estudo foi a avaliação da actividade do sistema dos peptídeos das guanilinas (SPG) e do seu papel na regulação do balanço de sódio num modelo animal de diabetes tipo 2. Ratinhos machos C57BL/6 foram submetidos a uma dieta com alto teor de gordura e rica em hidratos de carbono simples (ratinhos diabéticos) ou a uma dieta normal (ratinhos controlo). A expressão renal e intestinal da guanilina (GN), uroguanilina (UGN) e do receptor GC-C assim como os níveis de GMPc na urina e plasma foram avaliados nos ratinhos controlo e diabéticos, durante a ingestão de dietas normo (NS) e hiper-salina (HS). Nos ratinhos diabéticos, durante a dieta NS verificou-se um aumento significativo da pressão arterial que foi acompanhado de redução da expressão do ARNm da GN, UGN e do GC-C no intestino e de aumento da expressão de ARNm da UGN no rim. A dieta HS induziu um aumento da expressão do ARNm da UGN no jejuno dos ratinhos controlo mas não nos diabéticos. Os ratinhos diabéticos apresentaram níveis urinários de GMPc inferiores aos controlos, em condições de dieta NS. Em conclusão, os nossos resultados sugerem que na diabetes tipo 2 ocorre uma redução da actividade intestinal do SPG que é acompanhada por um aumento compensatório da actividade renal do SPG. A diminuição da actividade do SPG intestinal na diabetes tipo 2 deve-se não só a uma redução da expressão dos peptídeos GN e UGN, mas também a uma redução da expressão do seu receptor, GC-C. Estes resultados sugerem que o SPG pode contribuir para a sensibilidade ao sódio na diabetes.

Effect of temperature and prey in the biology of Scymnus subvillosus (Goeze) (Coleoptera: Coccinellidae)

Dissertação de Mestrado, Biotecnologia em Controlo Biológico, 18 de Dezembro de 2013, Universidade dos Açores.

Faunística e conservação das aranhas (ordem Araneae) nas Ilhas Desertas (Madeira)

Dissertação de Mestrado, Gestão e Conservação da Natureza, 31 de Janeiro de 2013, Universidade dos Açores.

Effects of density versus size on grazing by a key exploited herbivore

Fishing decreases the biomass of target species via reduction in the numbers and/or size of individuals. In natural systems, the strength of biological interactions, including predator-prey dynamics, are often density or size-dependent. Hence, changes in the numbers or size of key taxa may be expected to influence biological interactions but their effects do not need to be identical. Here we compare the effects of biomass reduction in populations of the exploited limpet Patella candei. Biomass removal was experimentally achieved by either removing individuals (density reduction) or by replacing large by small individuals (size reduction), while controlling for total limpet biomass in a laboratory-based experiment. At the experiment’s termination, biomass reduction led to proportional changes in area grazed. However, there was no difference whether this was achieved via changes in density or in size. Furthermore, no discernible effects of treatments were evident on different components of the algal assemblage. A field survey also revealed that P. candei biomass explained a greater proportion in variation in the area free of algae than density alone. Our results suggest that loss of biomass in populations of P. candei has quantitatively and qualitatively similar effects on algal cover regardless of whether it is caused by an equivalent (biomass) reduction in the numbers or size of individuals.

Lionfish invasion turned into solidarity fishing. Comment on C. Pala's News & Analysis in Marine Ecology "As Lionfish Invade, Divers Defend Threatened Ecosystems" (7 February, 343, 591)

New studies are giving ecologists some hope of controlling red lionfish, a voracious predator that has invaded the Atlantic.

Reproductive dynamics of Sterna hirundinacea Lesson, 1831 in Ilha dos Cardos, Santa Catarina, Brazil

In this work, we intend to describe the reproductive dynamics of Sterna hirundinacea in an island fromSouth Brazil.We studied the reproductive biology of this species in its natural environment and provide data on their growth, survival, and reproductive success in Ilha dosCardos, SantaCatarina, South Brazil. Samplingswere carried out daily on the island throughout the reproductive seasons of 2003, 2005, and 2006 and the different stages of development of the chicks were characterized according to age, length of the beak, and plumage characteristics.We provide a basic equation Lm = 167.91 (1 – e −0.062t−(−0.23)) to determine the approximate age of individuals using their body mass. The main cause of chick mortality on the island was natural (63.17% in 2003, 81.41% in 2005, and 79.96% in 2006), whereas predation contributed to mortality in a proportion of 38.83% in 2003, 18.59% in 2005, and 20.04% in 2006.The absence in the area of the chicks’ main predator, Kelp gull (Larus dominicanus), the large number of chicks that reached the final stages of development, and their reproductive success demonstrate that Ilha dos Cardos is an important breeding site for the species in southern Brazil.

Lipid content and fatty acid profile of Senegalese sole (Solea senegalensis Kaup, 1858) juveniles as affected by feed containing different amounts of plant protein sources

A growth trial with Senegalese Sole (Solea senegalensis Kaup, 1858) juveniles fed with diets containing increasing replacement levels of fishmeal by mixtures of plant protein sources was conducted over 12 weeks. Total fat contents of muscle, liver, viscera, skin, fins and head tissues were determined, as well as fatty acid profiles of muscle and liver (GC-FID analysis). Liver was the preferential local for fat deposition (5.5–10.8% of fat) followed by fins (3.4–6.7% fat). Increasing levels of plant protein in the diets seems to be related to increased levels of total lipids in the liver. Sole muscle is lean (2.4–4.0% fat), with total lipids being similar among treatments. Liver fatty acid profile varied significantly among treatments. Plant protein diets induced increased levels of C16:1 and C18:2 n -6 and a decrease in ARA and EPA levels. Muscle fatty acid profile also evidenced increasing levels of C18:2 n 6, while ARA and DHA remained similar among treatments. Substitution of fishmeal by plant protein is hence possible without major differences on the lipid content and fatty acid profile of the main edible portion of the fish – the muscle.

Notes on the feeding habits of Gaidropsarus guttatus (Collett, 1890) from Faial Island, Azores, NE Atlantic, PT

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Pesticide residues in Portuguese strawberries grown in 2009–2010 using integrated pest management and organic farming

Pesticides are among the most widely used chemicals in the world. Because of the widespread use of agricultural chemicals in food production, people are exposed to low levels of pesticide residues through their diets. Scientists do not yet have a total understanding of the health effects of these pesticide residues. This work aims to determine differences in terms of pesticide residue content in Portuguese strawberries grown using different agriculture practices. The Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged, and Safe sample preparation method was conducted and shown to have good performance for multiclass pesticides extraction in strawberries. The screening of 25 pesticides residue was performed by gas chromatography–tandem mass spectrometry. In quantitative validation, acceptable performances were achieved with recoveries of 70–120 and <12 % residual standard deviation for 25 pesticides. Good linearity was obtained for all the target compounds, with highly satisfactory repeatability. The limits of detection were in the range of 0.1–28 μg/kg. The method was applied to analyze strawberry samples from organic and integrated pest management (IPM) practices harvested in 2009–2010. The results showed the presence of fludioxonil, bifenthrin, mepanipyrim, tolylfluanid, cyprodinil, tetraconazole, and malathion when using IPM below the maximum residue levels.

Desenvolvimento de tecnologias de extração e de quantificação dos principais componentes nutricionais de macroalgas do litoral dos Açores tendo em vista o seu aproveitamento como suplemento alimentar

Dissertação de Mestrado em Tecnologia e Segurança Alimentar

Determinação de germânio em alimentos por espectrometria de massa ligada a um plasma acoplada indutivamente (ICP-MS)

Nos dias de hoje existe uma grande preocupação da população em fazer uma alimentação mais saudável, uma alimentação que tenha nos seus alimentos elementos que não prejudiquem a saúde mas sim que a tornem mais forte. Um desses elementos que pode trazer benefício para a saúde é o Germânio, elemento de estudo no presente trabalho. Neste trabalho determinou-se a concentração de Germânio em alguns alimentos. Os alimentos usados foram: espargos, ginseng, cogumelos, rabanete, gengibre, aloé vera e alho. Para se fazer a decomposição das amostras foi usada uma solução de ácido nítrico concentrado (67%) e peróxido de hidrogénio (30%), de seguida as soluções resultantes foram analisadas por espectrometria de massa ligado a um plasma acoplado indutivamente (Inductive Coupled Plasma - Mass Spectrometry (ICP-MS)). Esta técnica permitiu estudar os três isótopos mais abundantes de germânio (Ge70, Ge72 e Ge74). Como principais resultados deste trabalho pode-se referir que o alimento que apresenta uma maior concentração de Germânio é o ginseng (243,0 ng/g), seguindo-se o alho (152,6 ng/g). Com concentrações bastante próximas ficaram os espargos, gengibre e cogumelos com um valor aproximado de 75 ng/g. As concentrações mais baixas formam encontradas no aloé vera e rabanete, com valores de 38,16 e 21,85ng/g respectivamente. Com estes resultados podemos concluir que para ter uma alimentação rica neste elemento deve-se ingerir ginseng e alho pois dos alimentos estudados são os mais ricos em Germânio.