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Type: TESE DIGITAL
Title: Análise matemática do impacto ambiental de plantações transgênicas
Title Alternative: Mathematical analysis of environmental impact of transgenic crops
Author: Silva Júnior, Rinaldo Vieira da, 1981-
Advisor: Rutz, Solange da Fonseca
Abstract: Resumo: Neste trabalho estudamos um sistema de equações diferenciais parciais (EDP's) que modelam um processo de competição intraespecífica entre plantas transgênicas e suas variantes naturais. São consideradas três etapas: a dispersão de sementes como processo de difusão, a competição intraespecífica e adição de ruído ambiental. Optamos por uma modelagem analítica, que descreve a dinâmica do processo produtivo. O sistema de equações diferenciais, conhecido como Volterra-Hamilton (VH), combina equações de dinâmica populacional com equações de produção. A abordagem analítica da trofodinâmica, baseada em mecanismos biológicos, oferece uma poderosa ferramenta para a análise do comportamento do sistema fora de pontos de equilíbrio e, conjuntamente com a teoria de difusão em espaços de Finsler, fornece o contexto matemático apropriado para o estudo dos sistemas ecológicos sob a influência de mudanças ambientais, produzidas naturalmente ou não. Propomos um modelo com EDP's de difusão-reação-transporte que descreve a dispersão de sementes e a consequente mistura de cultivos (natural e geneticamente modificado) que crescem em campos adjacentes. Nesta abordagem, esta mistura resulta espacialmente homogênea como resultado do mecanismo de dispersão (vento) ser assumido como forte. Apresentamos uma solução aproximada para o crescimento líquido e analisamos uma primeira forma de impacto ambiental de plantações geneticamente modificadas através do efeito da competição entre as variantes. Obtemos as equações da dinâmica através de um sistema VH cujas curvas de produção são trajetórias numa geometria de Finsler. Adicionamos ruído ambiental e mostramos que o permanece o resultado essencial, de que a produção da variante natural diminui frente a competição com a variante geneticamente modificada. A princípio é assumido que não há exclusão competitiva, que poderia levar a extinção de variantes naturais e seria evitada pelos produtores de sementes geneticamente modificadas

Abstract: In this thesis, we study a system of partial differential equations (PDE's) that model a process of intraspecific competition between transgenic plants and its natural variants. Three steps are considered: seed dispersal as a diffusion process, the intraspecific competition and addition of environmental noise. We opted for analytic modelling, which describes the dynamics of the production process. The system of differential equations, known as Volterra-Hamilton (VH), combines population dynamics equations with production equations. The analytical approach for the trophodynamics, based in biological mechanisms, provides a powerful tool for the analysis of the behaviour of the system away from steady states and, in conjunction with the theory of diffusion in Finsler spaces, provides the mathematical context suitable for the study of ecological systems under the influence of environmental changes produced naturally or not. We propose a model with diffusion-reaction-transport PDE's which describes the seed dispersal and the consequent mixing of crops (natural and genetically modified) growing in adjacent fields. In this approach, this mixing turns out to be spatially homogeneous as consequence of the dispersal mechanism (wind) been assumed strong. We present an approximate solution to the net growth and analyse a first form of environmental impact of genetically modified crops through the effect of competition between the variants. We obtain the equations for the dynamics via a VH system whose production curves are trajectories in a Finsler geometry. The addition of environmental noise shows that the essential result remains, that the production of the natural variant decreases in face of the competition with the genetically modified variant. In principle, it is assumed that there is no competitive exclusion, which could lead to the extinction of natural variants, and would be avoided by the producers of genetically modified seeds
Subject: Difusão espacial - Modelos matemáticos
Plantas transgênicas
Trofodinâmica analítica
Finsler, Espaços de
Ruído finsleriano
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2015
Appears in Collections:IMECC - Dissertação e Tese

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