ecologia numérica

MODELAGEM EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
PROF. CARLOS RUBERTO FRAGOSO JÚNIOR
PROF. MARCOS VINÍCIOS
Nível: Mestrado acadêmico/Doutorado
Obrigatória: Não
Carga Horária: 45 Número de Créditos: 3
JUSTIFICATIVA
Modelagem Ecológica é imprescindível chave metodológica na pesquisa moderna ambiental.
Modelos ecológicos são úteis para simular e analisar a dinâmica e propriedades de
estabilidade em longo prazo de sistemas ecológicos simples e complexos. Estes modelos
permitem integrar informações de diferentes áreas do conhecimento, bem como analisar,
interpretar e entender as observações de campo. Desta forma, modelos ecológicos oferecem
uma base para o desenvolvimento de ferramentas para o gerenciamento integrado dos
recursos hídricos. Adicionalmente, eles podem ser peças-chave no contexto de grandes
desafios do futuro, tais como a preservação da biodiversidade e funções do ecossistema em
face à mudanças globais (e.g. clima e uso do solo).
EMENTA
Bases teóricas e análises técnicas específicas necessárias para construção e interpretação de
modelos determinísticos e estatísticos que descrevam processos, com enfoque nos mais
relevantes em Ciências Biológicas.
OBJETIVOS
Oferecer uma introdução sistemática do desenvolvimento e análise de modelos ecológicos e
oferecer uma revisão das principais aproximações e tipos de modelos;
Apresentar exemplos práticos de modelos ecológicos para entendimento e predição de
fenômenos e dá suporte ao desenvolvimento de novas ferramentas ecológicas.
CONTEÚDO PROGRAMÁTICO
AULA 1 | Introdução a Modelagem Ecológica (2 horas)
→ Ferramentas para Gestão Ambiental
→ O que é um modelo?
→ Porque modelos?
→ Tipos de modelos
→ O modelo matemático
→ Seleção do modelo matemático
→ Quanto detalhado deve ser um modelo matemático?
→ Etapas da modelagem matemática
→ Os principais propósitos da aplicação de modelos matemáticos
→ Os modelos matemáticos que veremos neste curso
→ O propósito deste curso
AULA 2 | Os Estados Alternativos de Estabilidade / Introdução ao GRIND/MATLAB (2 horas)
→ Introdução aos Estados Alternativos de Estabilidade
→ Tipos de pontos de mudança de estado
→ Determinação dos pontos de mudança de estado
→ As "nullclines"
→ Resiliência
→ Introdução ao GRIND/MATLAB
→ Comandos básicos
→ Determinação de pontos de mudança de estado através do GRIND
→ Determinação da resiliência de um sistema através do GRIND
AULA 3 | Modelagem do Balanço de calor (2 horas)
→ Importância do conhecimento dos padrões térmicos em um sistema
→ Calor e Temperatura
→ Trocas de calor na superfície
→ Modelagem da temperatura
→ Exercício Prático usando o MATLAB
AULA 4 | Modelagem do crescimento bacteriano (2 horas)
→ Importância do conhecimento da dinâmica de microorganismos
→ O crescimento bacteriano
→ Limitação do crescimento devido ao substrato
→ Modelagem da cinética microbial em um reator fechado
→ Exercício Prático do reator fechado usando o MATLAB
→ Modelagem da cinética microbial em um reator aberto
→ Exercício Prático do reator aberto usando o MATLAB
AULA 5 | Modelagem da produção primária e perdas não predatórias (2 horas)
→ Importância da produção primária
→ Os fatores limitantes ao crescimento da vegetação (temperatura, luz e nutrientes)
→ Modelagem da taxa de crescimento
→ Perdas não predatórias
→ Exercício Prático do crescimento algal limitado por fósforo usando o MATLAB
AULA 6 | Modelagem das interações presa-predador (2 horas)
→ Introdução
→ Equações de Lotka-Volterra
→ Interações fitoplâncton-zooplâncton
→ Parâmetros do zooplâncton
→ Exercício Prático do fitoplâncton-zooplâncton usando o MATLAB
→ Interações cadeia alimentar/nutrientes
→ Exercício Prático cadeia alimentar/nutrientes usando o MATLAB
BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA
FRAGOSO JR., C.R.; FERREIRA, T.F.; MOTTA-MARQUES, D. 2009. Modelagem Ecológica em
Ecossistemas Aquáticos. Oficina de Textos. 304p.
CHAPRA, S.C. 1997. Surface Water Quality Modelling. McGraw-Hill. 844p.
JØRGENSEN, S.E.; BENDORICCHIO, G. 2001. Fundamentals of Ecological Modelling. Elsevier,
3nd edition. 544p.