Da modelação matemática à simulação computacional: a experimentação matemática no ensino

Tese de Doutoramento em Ciências (área de especialização em Matemática).

Origem e dinâmica da deposição dos sedimentos superficiais na Várzea do Lago Grande de Curuai, Pará, Brasil

Este estudo tem por objetivo caracterizar os sedimentos superficiais de um sistema de Várzea do Rio Amazonas, quanto a sua granulometria e ao seu teor orgânico, assim como compreender a origem e a hidrodinâmica destes sedimentos. 51 amostras de sedimento superficial foram coletadas na Várzea do Lago Grande de Curuai, localizada na margem direita do Rio Amazonas à aproximadamente 850km da foz. A granulometria, o teor em carbono orgânico e nitrogênio total, a razão entre o carbono e o nitrogênio (C/N), assim como o isótopo estável do carbono (δ13C) e do nitrogênio (δ15N) foram utilisados para este fim. Este estudo colocou em evidência que os sedimentos da várzea são finos, caracterizados principalmente pela presença de silte (médio à fino), seguido de argila e tem como principal fonte o Rio Amazonas e a Formação Alter do Chão. A presença de areia é pequena e extremamente localizada, próxima as áreas de deságue dos igarapés de terra firme que representam sua maior fonte. O teor de matéria orgânica nestes sedimentos varia entre 1,5 à 37% de carbono. Os resultados do isótopo do carbono (13C) e da razão C/N evidenciam a presença de matéria orgânica composta por diferentes fontes: material orgânico terrígeno, macrofítico, solos, material orgânico transportado pelo rio, e um componente fitoplanctônico.

Estudo de anofelinos antropofílicos peridomiciliares da Praia da Saudade na Ilha de Cotijuba: uma área endêmica de malária em Belém, Pará

Apesar da sua localização perto de Belém, Pará, a Ilha de Cotijuba tem sido assolada por surtos de malária durante os últimos anos, principalmente nos meses de abril a maio. A ilha faz parte de um arquipélago situado às margens da baía do Marajó, a 29 km de Belém, constituindo uma parte insular dessa cidade. Cotijuba possui uma área de cerca de 60 km² e uma costa com 20 km de praias, que corresponde a 66% da área total da ilha. Por causa das repetidas epidemias de malária, nosso interesse voltou-se para conhecer as espécies de anofelinos vetoras. Nos anos de 2002 a 2004 foram realizadas coletas periódicas de mosquitos adultos utilizando-se o método de captura manual com atrativo humano no peridomicílio. Foram realizadas seis coletas bimensais com duração de 6 horas com o registro de apenas duas espécies em atividade atacando o homem, Anopheles (Nyssorhynchus) aquasalis e Anopheles (Anopheles) intermedius. Verificou-se que as condições climáticas, o comportamento dos residentes e a falta de recursos para o efetivo lcontrole dos vetores da doença, favorecem a persistência de malária na Ilha de Cotijuba.

Atropelamentos de vertebrados na Floresta Nacional de Carajás, Pará, Brasil

Vários pesquisadores têm avaliado impactos de estradas. Estes podem envolver aspectos paisagísticos, degradação do solo, poluição do ar e impactos sobre a fauna, como atropelamentos. Na estrada Raimundo Mascarenhas, que atravessa a Floresta Nacional de Carajás (ca. 400 mil hectares), há intenso tráfego de veículos automotores. O objetivo deste trabalho foi testar se há diferenças entre trechos da estrada, em três escalas espaciais; se há alteração ao longo dos anos; se alguns táxons são mais freqüentemente atropelados, e se a freqüência de atropelamentos aumenta com a precipitação mensal. Analisamos a freqüência de atropelamentos de vertebrados de abril/2003 até outubro/2006 ao longo dos 25 km iniciais da estrada. Registramos 155 atropelamentos. O número de atropelamentos diminui ao longo dos anos (P=0,01), e com a distância do início da estrada (P=0,0002). Serpentes (Ophidia) e gambás Didelphis marsupialis foram mais atropelados (7,5/ano), seguidos de aves, raposas Cerdocyon thous, quatis Nasua nasua, roedores (Rodentia), e não identificados (4,9/ano); cuíca Marmosops sp., tapeti Sylvilagus brasiliensis, guariba Alouatta sp., irara Eira barbara, jabuti Geochelone sp., lagartos (Lacertilia) e macaco prego Cebus apella (1/ano). Não houve relação significativa entre o número mensal de atropelamentos e a precipitação mensal.

Influência de variáveis meteorológicas na produção de liteira na Estação Científica Ferreira Penna, Caxiuanã, Pará

A avaliação da influência da exclusão da precipitação sobre a variação na produção de liteira foi realizada na Reserva Florestal de Caxiuanã - Estação Científica Ferreira Penna (1º 42' S, 51º 31' W) durante o período de março de 2001 a fevereiro de 2003, com o objetivo de identificar as principais variáveis meteorológicas e do balanço hídrico mensal que afetaram a produção e decomposição de liteira. Este trabalho foi parte do subprojeto EXPERIMENTO DE SECA NA FLORESTA (ESECAFLOR), que tinha o objetivo de estudar o impacto de seca prolongada na floresta nos fluxos de água, energia e dióxido de carbono na floresta amazônica. A sazonalidade na produção de liteira e de seus componentes (folhas, gravetos e partes reprodutivas) foi bem estabelecida, com a ocorrência da maior produção de liteira nos meses com menor precipitação. A produção total mensal de liteira variou durante o período experimental, de 294,78 kg.ha-1 a 1758,69 kg.ha-1, com um valor médio de 777,70 kg.ha-1. A produção total de liteira foi distribuída em folhas (61,40 %), gravetos (18,45 %) e partes reprodutivas (20,14 %). Os resultados obtidos na parcela sob condições naturais apresentaram uma maior produção de liteira, aproximadamente 25 %, comparada com a produção de liteira na parcela submetida à exclusão da água de chuva. As variáveis mais fortemente correlacionadas com a produção de liteira e suas componentes foram a velocidade do vento, a densidade de fluxo de radiação solar global, a densidade de fluxo de radiação fotossintéticamente ativa, a temperatura do solo a 5 cm de profundidade, a precipitação, o déficit hídrico e o excesso hídrico.

Reconstituição paleoambiental do Lago Santa Ninha, Várzea do Lago Grande de Curuai, Pará, Brasil

Este estudo teve por objetivo reconstituir as mudanças paleoambientais e paleohidrológicas no baixo Amazonas. Um testemunho de sedimento foi coletado no Lago Santa Ninha, na várzea do Lago Grande de Curuai, localizada na margem direita do Rio Amazonas a aproximadamente 850 km da foz. O teor de água, a granulometria, as datações com carbono 14, os conteúdos de carbono orgânico e nitrogênio total e o isótopo estável do carbono (δ13C) foram utilizados para determinar os processos sedimentares a que o meio esteve submetido. O testemunho estudado possui 270 cm de comprimento que corresponde a um período de 5600 anos cal AP. Este estudo colocou em evidência diferentes ambientes sedimentares: na base do testemunho até 4900 anos cal AP há uma vegetação inundada que foi gradualmente substituida por bancos de gramíneas e por uma planicie com secas sazonais em 4000 anos cal AP até alcançar, desde 600 anos AP as condições atuais deste lago. Estas alterações podem ter ocorrido em decorrência de mudanças no ciclo hidrológico do Rio Amazonas que, por sua vez, também são reflexos de alterações climáticas.

Off-line simulation inspires insight: a neurodynamics approach to efficient robot task learning

There is currently an increasing demand for robots able to acquire the sequential organization of tasks from social learning interactions with ordinary people. Interactive learning-by-demonstration and communication is a promising research topic in current robotics research. However, the efficient acquisition of generalized task representations that allow the robot to adapt to different users and contexts is a major challenge. In this paper, we present a dynamic neural field (DNF) model that is inspired by the hypothesis that the nervous system uses the off-line re-activation of initial memory traces to incrementally incorporate new information into structured knowledge. To achieve this, the model combines fast activation-based learning to robustly represent sequential information from single task demonstrations with slower, weight-based learning during internal simulations to establish longer-term associations between neural populations representing individual subtasks. The efficiency of the learning process is tested in an assembly paradigm in which the humanoid robot ARoS learns to construct a toy vehicle from its parts. User demonstrations with different serial orders together with the correction of initial prediction errors allow the robot to acquire generalized task knowledge about possible serial orders and the longer term dependencies between subgoals in very few social learning interactions. This success is shown in a joint action scenario in which ARoS uses the newly acquired assembly plan to construct the toy together with a human partner.

Simulation of OWES with five-Level converter linked to the grid: Harmonic assessment

This paper deals with a computing simulation for an offshore wind energy system taking into account the influence of the marine waves action throughout the floating platform. The wind energy system has a variable-speed turbine equipped with a permanent magnet synchronous generator and a full-power five level converter, injecting energy into the electric grid through a high voltage alternate current link. A reduction on the unbalance of the voltage in the DC-link capacitors of the five-level converter is proposed by a strategic selection of the output voltage vectors. The model for the drive train of the wind energy system is a two mass model, including the dynamics of the floating platform. A case study is presented and the assessment of the quality of the energy injected into the electric grid is discussed.

Simulation of a rectifier malfunction on a offshore wind system with HVDC transmission

A new integrated mathematical model for the simulation of an offshore wind system having a rectifier input voltage malfunction at one phase is presented in this paper. The mathematical model considers an offshore variable-speed wind turbine on a floating platform, equipped with a permanent magnet synchronous generator using full-power three-level converter to inject energy into the electric network, through a high voltage direct current transmission submarine cable. The model for the drive train is a discrete three mass, incorporating the dynamic of the moving surface. A case study is presented to access conclusion about the malfunction.

Checklist das Poaceae de áreas inundáveis e inundadas do nordeste do estado do Pará

É apresentada uma relação de Poaceae coletadas em áreas inundáveis e inundadas do nordeste do Estado do Pará. São registrados 31 gêneros, compreendendo 83 espécies. Os grupos mais bem representados são os gêneros Paspalum e Panicum (17 e 18 taxa, respectivamente) e a tribo Paniceae (57 taxa). São fornecidos posição sistemática, comentários sobre afinidades taxonômicas, distribuição geográfica, ciclo de vida, coleções botânicas e ilustração da espigueta das espécies.

Diversidade, taxonomia e distribuição por estados brasileiros das famílias Bartramiaceae, Brachytheciaceae, Bryaceae, Calymperaceae, Fissidentaceae, Hypnaceae e Leucobryaceae (Bryophyta) da Estação Científica Ferreira Penna, Caxiuanã, Pará, Brasil

Foi realizado o inventário das espécies de musgos (Bryophyta) da Estação Científica Ferreira Penna, município de Melgaço, estado do Pará. Esta estação possui 85% de sua área ocupada por mata de terra firme, bem conservada. Sua vegetação de fanerógamas já está relativamente estudada. Porém o estudo dos musgos está avançando agora com este trabalho. Além de inventariar as espécies de musgos ocorrentes na área, outros objetivos são ampliar a distribuição geográfica das espécies ainda não referidas para a região, registrar o tipo de substrato e ecossistema onde elas ocorrem. Foram identificadas 84 espécies, 37 gêneros e 19 famílias. Esse trabalho é parte dos estudos realizados com os musgos da ECFPn, tratando apenas das 47 espécies pertencentes às famílias Bartramiaceae, Brachytheciaceae, Bryaceae, Calymperaceae, Fissidentaceae, Hypnaceae e Leucobryaceae. Para cada táxon foram citados, herbário, referências de descrições, comentários com as características diagnósticas, habitats, distribuição geográfica brasileira e material examinado. São novas referências para Amazônia Brasileira, Fissidens pauperculus M. Howe e Octoblepharum costatum H. A.Crum e para o estado do Pará, Syrrhopodon incompletus Schwägr. var. berteroanus (Brid.) W. D. Reese e Leucobryum crispum Müll. Hal.

Efeito de duas intensidades de colheita de madeira na estrutura de uma floresta natural na região de Paragominas, Pará

Foram estudadas as mudanças na estrutura de 108ha de uma floresta primária submetida a duas intensidades de colheita de madeira, na Fazenda Rio Capim, pertencente à Cikel Brasil Verde Madeiras Ltda., no município de Paragominas, Pará. Os dados foram coletados, em dois períodos (2003, antes da exploração, e 2004, após a exploração) em 36 parcelas permanentes quadradas de 0,25ha, estabelecidas aleatoriamente na área, sendo12 em floresta não-explorada: Testemunha - T0; 12 em floresta explorada com colheita apenas do fuste comercial das árvores: Tratamento - T1; e 12 em floresta explorada com colheita do fuste e dos resíduos lenhosos: Tratamento - T2. Em 2003 foram registrados 4469 indivíduos com DAP > 10cm, nas 36 parcelas amostradas (9ha). Sete meses após a exploração (2004), foram observados na área 4531 indivíduos com DAP > 10cm, sendo 4330 vivos. Lecythis idatimon, Poecilanthe effusa, Rinorea flavescens, Eschweilera grandiflora, Eschweilera pedicellata, Inga sp., Protium spp., Vouacapoua americana, Guatteria poeppigiana e Eschweilera coriacea foram as dez espécies mais importantes, tanto antes como após a exploração. A estrutura da floresta, tanto no T1 como no T2, sofreu alterações significantes devido à exploração a que foi submetida. Entretanto, não foram verificadas diferenças significativas entre os três tratamentos, sugerindo que com a intensidade de exploração aplicada, mais a retirada adicional dos resíduos, a floresta manteve as características semelhantes à floresta original, apesar do menor estoque de árvores adultas de espécies comerciais. Recomendam-se estudos sobre a regeneração natural (DAP < 10cm), silvicultura pós-colheita e crescimento da floresta.

Changes in the relationship between society and nature in the Mezzo-region of Southeastern Pará, Amazon, Brazil

With this work, the authors wish to show some of the alterations in the pattern of relations between society and nature, which have taken place throughout the 20th century in the Parauapebas and Itacaiúnas river valleys, as well as in parts of the Tocantins River valley, in southeastern Pará. This is accomplished through descriptions based on Coudreau's first-hand accounts (1889), transcribed in "Voyage a Itaboca et a L'Itacayuna", published in 1897, which depicts an area almost totally covered by forest. This is followed by a counter view made possible through the LandSat 5 satellite sensors, with images of those valleys in 2001, showing the consequences of society transformations and pressure on natural resources, and above all the dramatic decrease in the size of the forest, reduced to 52 percent of the 63,000 square kilometers analyzed herein.

Seleção de ideótipos de espécies florestais de múltiplo uso em planícies fluviais do Baixo Amazonas, Pará

A pesquisa objetivou selecionar ideótipos arbóreos de múltiplo uso, baseado em informações etnobotânicas de comunidades ribeirinhas de planícies fluviais do Baixo Amazonas, Pará, para uso em sistemas silvipastoris. Como essas áreas foram antropizadas pela agricultura seguida da pecuária, esses sistemas são considerados alternativas viáveis para sua recuperação. Por meio de pesquisa participativa junto aos ribeirinhos, foi utilizado um questionário semi-estruturado para determinar as espécies arbóreas de maior importância para essas populações, enfocando sua finalidade e formas de uso, consumidor destino e a abundância nas comunidades estudadas. As espécies florestais de interesse dos ribeirinhos concentraram-se nas frutíferas, para alimentação humana e animal, seguidas daquelas com função madeireira. Em sua grande maioria, essas espécies são utilizadas internamente na propriedade, não gerando produtos excedentes e foram consideradas, pelos entrevistados como de “grande" abundância na região.

Variabilidade entre procedências de paricá Schizolobium parahyba var amazonicum (Huber ex Ducke) Barneby plantadas no município de Colares - Pará

O estudo envolveu quatro procedências de paricá (Schizolobium parahyba var. amazonicum) plantadas no município de Colares-PA, seguindo um delineamento experimental em blocos ao acaso com cinco repetições. As características estudadas foram: sobrevivência, altura da planta, diâmetro a 1,30m do solo (DAP), altura e diâmetro da copa, percentagem de plantas atacadas e tipo de casca. A avaliação foi efetuada aos três anos de idade. Foram encontradas diferenças entre procedências para a sobrevivência e crescimento em altura da planta e DAP, não tendo sido encontradas diferenças para as características de altura da copa, diâmetro da copa, percentagem de plantas atacadas e tipo de casca. A procedência de maior sobrevivência foi Belterra que diferiu das demais ao nível de 5% de significância. Para o crescimento em Altura da planta e DAP, as procedências Belterra, Ji-Paraná e Alta Floresta foram estatisticamente iguais entre si, diferindo de Brasiléia que apresentou o menor desenvolvimento. As procedência Belterra, Alta Floresta e Ji-Paraná podem ser recomendadas para o uso em programas de reflorestamento e sistemas agroflorestais para esta região. O coeficiente de correlação de Spearman indicou alta associação entre as variáveis de produção e a latitude, indicando que as procedências de latitudes mais baixas tendem a ter um maior desenvolvimento, entretanto, devido este estudo ter envolvido somente uma pequena amostra dentro da ampla área de distribuição da espécie, é aconselhável ampliar o trabalho de prospecção e coleta para melhor explorar a variabilidade no programa de melhoramento genético com a espécie.