Dynamics of structured populations

• Autor(a) principal: Mendes Coutinho, Renato
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNESP
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11449/143435
• topic: Dinâmica de populações; Biologia-matemática; Equações de reação-difusão; Equações diferenciais com atraso; Epidemiologia matemática

Esta tese aborda a dinâmica de populações biológicas estruturadas. Essas estruturas podem ser quaisquer características que distinguam indivíduos da mesma população: sexo, idade, estágio, tamanho, localização espacial. Exploramos uma variedade de sistemas ecológicos e estratégias de modelagem, trabalhando com biólogos e ecólogos em problemas específicos. Estudamos alguns modelos espaciais explícitos para dispersão em conexão com estrutura de estágio. Isto inclui um modelo de equaçõesintegrais a diferenças para a invasão de moscas varejeiras no Brasil durante os anos 70, parametrizado com dados tanto de laboratório quanto de campo para prever \emph{a posteriori} a velocidade de invasão, obtendo boa concordância. Também estudamos o fenômeno conhecido como desconexão de \emph{habitat}, em que indivíduos imaturos de espécies com história de vida complexa, tais como anfíbios dependentes de cursos d'água para reproduzir, são fisicamente separados do seu \emph{habitat} adulto, o que aumenta sua mortalidade drasticamente e pode levar a um limiar de extinção. Investigamos ainda um modelo para migração a partir de uma mancha em uma paisagem com forte sazonalidade, onde a dispersão é possível somente durante uma parte do ano, levando a regimes distintos dependendo da duração dessa estação em relação ao tempo característico de difusão na matriz. Atacamos também problemas envolvendo a coexistência de espécies em comunidades, começando com a dinâmica de coexistência de duas espécies relacionadas por mutualismo intraguilda -- predadores de um recurso comum compartilhado, mas que se beneficiam da presença uma da outra devido ao aumento da eficiência de predação, levando a coexistência estável. Além disso, desenvolvemos um modelo eco-epidemiológico para a transmissão de malária na mata Atlântica, que incorpora fatores ecológicos na taxa de picadas e tamanho da população de mosquitos.Este modelo é parametrizado com dados e explica a ausência da transmissão de malária nesta região, em contraste ao modelo de Ross-MacDonald. Introduzimos um novo quadro teórico para prever a dinâmica populacional de animais de sangue frio levando em conta a variação de temperatura e a estrutura de estágios. Em particular, incorporamos características de história de vida (taxas de nascimento, morte e desenvolvimento) e sua resposta à temperatura a um modelo de dinâmica de populações, aplicando-o a duas questões: viabilidade da população e competição intra\hyp específica dependente de temperatura. Finalmente, exploramos a dinâmica de comunidades predador-presa nas quais cada população é composta por muitas espécies. Presas podem investir mais em defesa contra predadores às custas de uma menor taxa de crescimento, ao passo que predadores podem ser mais ou menos seletivos, porém os mais seletivos são mais eficientes. Essas características variam ao longo de um eixo contínuo, com cada valor correspondendo a uma espécie. Embora a teoria tradicional simplifique o sistema modelando apenas médias e variâncias, nós seguimos a dinâmica do sistema completo para descobrir como distribuições de características com grande variância, especialmente as bimodais, alteram os resultados da dinâmica de comunidades.Observamos vários tipos de dinâmica, e determinamos sob quais circunstâncias espera-se ver diferenças drásticas entre os modelos usuais e o nosso.