Modelagem e simulações numéricas da interação de espécies na presença de um material impactante [recurso eletrônico] : o caso do peixe-leão ("Pterois volitans") no litoral norte brasileiro
Vitor Hugo Muniz Oliveira
DISSERTAÇÃO
Português
T/UNICAMP OL4m
[Modeling and numerical simulations of species interactions in the presence of an impacting material]
Campinas, SP : [s.n.], 2024.
1 recurso online (168 p.) : il., digital, arquivo PDF.
Orientadores: João Frederico da Costa Azevedo Meyer, Daniela Ribeiro Monteiro
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica
Resumo: O presente trabalho trata-se de uma pesquisa na área de Biomatemática que surgiu de estudos bibliográficos e do grupo de Ecologia Matemática do IMECC/Unicamp. Para tal, foram desenvolvidas interações entre dinâmicas populacionais e problemas ambientais, a fim de analisar a concentração de um...
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Resumo: O presente trabalho trata-se de uma pesquisa na área de Biomatemática que surgiu de estudos bibliográficos e do grupo de Ecologia Matemática do IMECC/Unicamp. Para tal, foram desenvolvidas interações entre dinâmicas populacionais e problemas ambientais, a fim de analisar a concentração de um poluente e sua influência sob os indivíduos na região afetada. Os modelos foram desenvolvidos por meio de modelagem matemática envolvendo Equações Diferenciais Parciais (EDP) e métodos numéricos para suas resoluções. O objetivo foi desenvolver modelos de ecologia matemática do tipo difusão-advecção ou dispersão-migração para analisar o comportamento entre as espécies sob eventuais dispersões de um material impactante em meio aquático. Para isso, utilizamos conceitos sobre análise funcional, análise numérica e métodos para resolução numérica de sistemas lineares e não-lineares. No desenvolvimento do trabalho foram apresentados três modelos, nos quais são: um modelo para analisar a concentração de um poluente, outro modelo com a interação entre espécies competitivas levando em consideração relações inter e intra-específica sob o efeito de um poluente e por último um modelo com a interação entre uma espécie generalista e uma presa também sob o efeito de um poluente. Para enfatizar o tema deste trabalho, utilizamos o caso do peixe-leão ("Pterois volitans"), pressupomos ele sendo a espécie generalista por ser considerado uma espécie invasora segundo relatos e pesquisas bibliográficas no litoral do Brasil, e a presa sendo a espécie de peixe conhecida como pargo (Lutjanus purpureus), que costuma habitar a região de estudo, a Bacia Sedimentar da Foz do Amazonas (BSFA). Os métodos de aproximação utilizados para resolver esses sistemas são, para o espaço, o Método de Elementos Finitos (MEF) de primeira ordem por meio do Método de Galerkin, para o tempo, o Método de Crank-Nicolson por meio do método de diferenças centradas no tempo. Por fim, os resultados apresentados foram os estudos referente a espécies invasoras, dando ênfase no caso do peixe-leão no litoral norte brasileiro por meio de modelagem matemática. As saídas numéricas desses modelos são apresentadas de modo qualitativo, usando recursos gráficos por meio do software Matlab. O trabalho pode contribuir para outros pesquisadores que procuram uma estratégia de controle do peixe-leão e que estudam dinâmicas populacionais que envolvem espécies invasoras
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Abstract: The present work is research in the area of Biomathematics that arose from bibliographic studies and the Mathematical Ecology group at IMECC/Unicamp. To this end, interactions between population dynamics and environmental problems were developed, in order to analyze the concentration of a...
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Abstract: The present work is research in the area of Biomathematics that arose from bibliographic studies and the Mathematical Ecology group at IMECC/Unicamp. To this end, interactions between population dynamics and environmental problems were developed, in order to analyze the concentration of a pollutant and its influence on individuals in the affected region. The models were developed through mathematical modeling involving Partial Differential Equations (PDE) and numerical methods for their resolution. The objective was to develop mathematical ecology models of the diffusion-advection or dispersion-migration type to analyze the behavior between species under eventual dispersions of an impacting material in the aquatic environment. To do this, we use concepts about functional analysis, numerical analysis and methods for numerical resolution of linear and non-linear systems. In the development of the work, three models were presented, which are: a model to analyze the concentration of a pollutant, a model with the interaction between competitive species taking into account inter and intra-specific relationships under the effect of a pollutant and finally a model with the interaction between a generalist species and a prey species also under the effect of a pollutant. To emphasize the theme of this work on the case of the lionfish ("Pterois volitans"), we assume that it is the generalist species as it is considered an invasive species according to reports and bibliographical research on the coast of Brazil, and the prey is the fish species known as snapper (Lutjanus purpureus), which usually inhabits the study region, the Sedimentary Basin at the Mouth of the Amazon (SBMA). The approximation methods used to solve these systems are, for space, the first order Finite Element Method (FEM) through the Galerkin Method, for time, the Crank-Nicolson Method through the centered difference method in time. Finally, the results presented were studies referring to invasive species, with emphasis on the case of lionfish on the northern Brazilian coast through mathematical modeling. The numerical outputs of these models are presented qualitatively, using graphical resources through Matlab software. The work can contribute to other researchers looking for a lionfish control strategy and studying population dynamics involving invasive species
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Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDF
Aberto
Monteiro, Daniela Ribeiro
Coorientador
Pastore, Dayse Haime
Avaliador
Salvatierra, Marcos Marreiro
Avaliador
Modelagem e simulações numéricas da interação de espécies na presença de um material impactante [recurso eletrônico] : o caso do peixe-leão ("Pterois volitans") no litoral norte brasileiro
Vitor Hugo Muniz Oliveira
Modelagem e simulações numéricas da interação de espécies na presença de um material impactante [recurso eletrônico] : o caso do peixe-leão ("Pterois volitans") no litoral norte brasileiro
Vitor Hugo Muniz Oliveira