Effects of solar tunnel drying, shade drying and microwave drying methods on the drying kinetics of strawberry (Fragaria ananassa) / Efeitos dos métodos de secagem em túnel solar, secagem à sombra e secagem por microondas na cinética de secagem de morango (Fragaria ananassa)

Whole and halved strawberries were dried by using three methods, which were solar tunnel drying, shade drying, and microwave drying (180W, 540W, and 900W) to determine drying characteristic and modelling. The researchers measured solar irradiation at ambient and drying air temperatures and air velocity at specific intervals in various parts of the dryer. How microwave drying (180, 540, and 900 W) affected the drying time and drying ratio of the whole and halved strawberry samples was investigated. In addition, the data on the drying process were applied to 5 different mathematical models, which were Weibull distribution, Midilli et al., Jena and Das and Aghbashlo et al. Equation Models. The researchers compared the performance levels of the models according to correlation coefficient (R2), chi-square value (χ2), besides the root mean square error (RMSE) between moisture ratios that were observed and predicted. Furthermore, the Weibull Distribution and Midilli et al. models were found to reveal the ratio of drying in a satisfactory way for all the methods of drying.(AU)

Morangos inteiros e cortados ao meio foram secos usando três métodos, que foram secagem em túnel solar, secagem à sombra e secagem por micro-ondas (180W, 540W e 900W) para determinar a característica de secagem e modelagem. Os pesquisadores mediram a irradiação solar nas temperaturas ambiente e de secagem do ar e a velocidade do ar em intervalos específicos em várias partes do secador. Como a secagem por micro-ondas (180, 540 e 900 W) afetou o tempo de secagem e a proporção de secagem das amostras inteiras e cortadas de morango foi investigado. Além disso, os dados do processo de secagem foram aplicados a 5 modelos matemáticos diferentes, que foram a distribuição de Weibull, Midilli et al., Jena e Das e Aghbashlo et al. Modelos de equação. Os pesquisadores compararam os níveis de desempenho dos modelos de acordo com o coeficiente de correlação (R2), valor do qui-quadrado (χ2), além da raiz do erro quadrático médio (RMSE) entre as razões de umidade observadas e previstas. Além disso, a Distribuição Weibull e Midilli et al. os modelos revelaram a proporção de secagem de forma satisfatória para todos os métodos de secagem.(AU)

Modeling of fish seizures after the implementation of the closed fishing season law in the Amazon Basin / Modelagem das apreensões de pescado após a implementação da lei do defeso na Bacia Amazônica

The organization of fisheries in the Amazon region is an important theme, since the current management model is based mainly on the closed fishing season policy. This strategy suspends the catching of specific fish stocks and provides subsidies to professional fishers. Thus, the present study analyzed, through mathematical modeling, the behavioral interfaces of illegal fisheries that occurred between 1992 to 2017 in the Amazon basin, considering the hydrological seasonality and the effect of the presence or absence of the Closed Fishing Season law (CFSL). The data were tabulated and used for the construction of two illegal fishing scenarios. The first showed negative impacts with the absence of the CFSL, indicated by the high number of seizures of illegal catches that occurred during the period in which river water level is rising and showed continued growth over time. However, the second scenario showed apprehension apexes occurring at the beginning of the high-water level and at beginning of the low water level, with a continuous decrease in the seizures of illegal catches due to the new law. Thus, the ecosystem model constructed is a promising instrument for testing hypotheses and for formulating and monitoring management scenarios for fisheries in the region.

O ordenamento pesqueiro na região amazônica é um tema importante, uma vez que o atual modelo de gestão se baseia principalmente na política do defeso. Essa estratégia suspende a captura de estoques específicos de peixes e fornece subsídios aos pescadores profissionais. Assim, o presente estudo analisou, por meio da modelagem matemática, as interfaces comportamentais da pesca ilegal que ocorreram entre 1992 e 2017 na bacia Amazônica, considerando a sazonalidade hidrológica e o efeito da presença ou ausência da Lei do Defeso (LD). Os dados foram tabulados e utilizados para a construção de dois cenários de pesca ilegal. O primeiro apresentou impactos negativos com a ausência da LD, apontado pelo elevado número de apreensões de pescado ilegais que ocorreram durante o período da enchente, momento em que o nível da água do rio está subindo, e apresentou crescimento contínuo ao longo do tempo. No entanto, o segundo cenário mostrou ápices de apreensões ocorridas no início da cheia e no início da seca, com redução contínua das apreensões de capturas ilegais devido a lei LD. Assim, o modelo ecossistêmico construído é um instrumento promissor para testar hipóteses e para formular e monitorar cenários de gestão para a pesca na região.

Modeling of fish seizures after the implementation of the closed fishing season law in the Amazon Basin / Modelagem das apreensões de pescado após a implementação da lei do defeso na Bacia Amazônica

The organization of fisheries in the Amazon region is an important theme, since the current management model is based mainly on the closed fishing season policy. This strategy suspends the catching of specific fish stocks and provides subsidies to professional fishers. Thus, the present study analyzed, through mathematical modeling, the behavioral interfaces of illegal fisheries that occurred between 1992 to 2017 in the Amazon basin, considering the hydrological seasonality and the effect of the presence or absence of the Closed Fishing Season law (CFSL). The data were tabulated and used for the construction of two illegal fishing scenarios. The first showed negative impacts with the absence of the CFSL, indicated by the high number of seizures of illegal catches that occurred during the period in which river water level is rising and showed continued growth over time. However, the second scenario showed apprehension apexes occurring at the beginning of the high-water level and at beginning of the low water level, with a continuous decrease in the seizures of illegal catches due to the new law. Thus, the ecosystem model constructed is a promising instrument for testing hypotheses and for formulating and monitoring management scenarios for fisheries in the region.(AU)

O ordenamento pesqueiro na região amazônica é um tema importante, uma vez que o atual modelo de gestão se baseia principalmente na política do defeso. Essa estratégia suspende a captura de estoques específicos de peixes e fornece subsídios aos pescadores profissionais. Assim, o presente estudo analisou, por meio da modelagem matemática, as interfaces comportamentais da pesca ilegal que ocorreram entre 1992 e 2017 na bacia Amazônica, considerando a sazonalidade hidrológica e o efeito da presença ou ausência da Lei do Defeso (LD). Os dados foram tabulados e utilizados para a construção de dois cenários de pesca ilegal. O primeiro apresentou impactos negativos com a ausência da LD, apontado pelo elevado número de apreensões de pescado ilegais que ocorreram durante o período da enchente, momento em que o nível da água do rio está subindo, e apresentou crescimento contínuo ao longo do tempo. No entanto, o segundo cenário mostrou ápices de apreensões ocorridas no início da cheia e no início da seca, com redução contínua das apreensões de capturas ilegais devido a lei LD. Assim, o modelo ecossistêmico construído é um instrumento promissor para testar hipóteses e para formular e monitorar cenários de gestão para a pesca na região.(AU)

Validation of in situ disappearance curves utilizing mathematical models for incubating fish meal and cottonseed meal / Validação de curvas de desaparecimento in situ utilizando modelos matemáticos para incubação de farinha de peixe e farelo de algodão

Four mathematical models were used to describe the ruminal disappearance of dry matter (DM) and crude protein (CP) of fish meal and cottonseed meal. Results of DM degradability particularity showed that all the models fitted well (R2 > 0.95), however, considering that values below 0 or above 100 are not biologically justified in ruminal degradability, they are not acceptable. The models I and II were accepted to ruminal DM degradability of fish meal and cottonseed meal data. Only models I and II were successfully fitted to CP degradability of fish meal (R2 > 0.96), and the I, II and III models were acceptable to ruminal CP degradability of cottonseed meal (R2 > 0.98). In terms of effective degradability (ED) of DM and CP, model II generated higher values than other models. To appreciate fully the role of mathematical modelling in the biological sciences, it is necessary to consider the nature of feeds that evaluated and to review the types of models that may be constructed.

Quatro modelos matemáticos foram utilizados para descrever o desaparecimento ruminal da matéria seca (MS) e proteína bruta (PB) da farinha de peixe e farelo de algodão. Os resultados da particularidade da degradabilidade da MS mostraram que todos os modelos se ajustaram bem (R2 > 0,95), no entanto, considerando que valores abaixo de 0 ou acima de 100 não são biologicamente justificados na degradabilidade ruminal, eles não são aceitáveis. Os modelos I e II foram aceitos para a degradabilidade ruminal da MS da farinha de peixe e e o farelo de algodão. Apenas os modelos I e II foram adaptados com sucesso à degradabilidade de PB da farinha de peixe (R2 > 0,96), e os modelos I, II e III foram aceitáveis para a degradabilidade ruminal da PB do farelo de algodão (R2 > 0,98). Em termos de degradabilidade efetiva (DE) da MS e da PB, o modelo II gerou valores mais altos que os demais. Para apreciar plenamente o papel da modelagem matemática nas ciências biológicas, é necessário considerara natureza dos alimentos que foram avaliados e revisar os tipos de modelos que podem ser construídos.

Validation of in situ disappearance curves utilizing mathematical models for incubating fish meal and cottonseed meal / Validação de curvas de desaparecimento in situ utilizando modelos matemáticos para incubação de farinha de peixe e farelo de algodão

Four mathematical models were used to describe the ruminal disappearance of dry matter (DM) and crude protein (CP) of fish meal and cottonseed meal. Results of DM degradability particularity showed that all the models fitted well (R2 > 0.95), however, considering that values below 0 or above 100 are not biologically justified in ruminal degradability, they are not acceptable. The models I and II were accepted to ruminal DM degradability of fish meal and cottonseed meal data. Only models I and II were successfully fitted to CP degradability of fish meal (R2 > 0.96), and the I, II and III models were acceptable to ruminal CP degradability of cottonseed meal (R2 > 0.98). In terms of effective degradability (ED) of DM and CP, model II generated higher values than other models. To appreciate fully the role of mathematical modelling in the biological sciences, it is necessary to consider the nature of feeds that evaluated and to review the types of models that may be constructed.(AU)

Quatro modelos matemáticos foram utilizados para descrever o desaparecimento ruminal da matéria seca (MS) e proteína bruta (PB) da farinha de peixe e farelo de algodão. Os resultados da particularidade da degradabilidade da MS mostraram que todos os modelos se ajustaram bem (R2 > 0,95), no entanto, considerando que valores abaixo de 0 ou acima de 100 não são biologicamente justificados na degradabilidade ruminal, eles não são aceitáveis. Os modelos I e II foram aceitos para a degradabilidade ruminal da MS da farinha de peixe e e o farelo de algodão. Apenas os modelos I e II foram adaptados com sucesso à degradabilidade de PB da farinha de peixe (R2 > 0,96), e os modelos I, II e III foram aceitáveis para a degradabilidade ruminal da PB do farelo de algodão (R2 > 0,98). Em termos de degradabilidade efetiva (DE) da MS e da PB, o modelo II gerou valores mais altos que os demais. Para apreciar plenamente o papel da modelagem matemática nas ciências biológicas, é necessário considerara natureza dos alimentos que foram avaliados e revisar os tipos de modelos que podem ser construídos.(AU)

Modelagem matemática da secagem de flores de capuchinhas alaranjadas (Tropaeolum majus L. ) / Mathematical modeling of the drying of orange capuchin flowers (Tropaeolum majus L. )

O objetivo do presente estudo foi avaliar a influência da temperatura nos parâmetros da cinética de secagem de flores de capuchinhas. Modelos matemáticos foram ajustados aos pontos experimentais das curvas de cinética de secagem, empregando análise de regressão não linear. Concluiu-se que todos os modelos propostos apresentaram excelente ajuste. A temperatura apresentou influência direta no coeficiente de difusão, seguindo o modelo de Arrhenius.

Food web and ecological models used to assess aquatic ecosystems submitted to aquaculture activities / Modelos tróficos e ecológicos aplicados a avaliação de ecossistemas aquáticos submetidosà atividades de aquicultura

Continental aquatic ecosystems play a fundamental role in economic and social development; however, they are vulnerable to environmental degradation due to the various stresses to which they are submitted. Aquaculture is among the main anthropic activities that influence these environments. Mathematical modelling of aquatic ecosystems performed using a set of computational tools allows simplified representation of environment regarding its biotic and abiotic components. Some of the most used techniques are: hydrodynamic modelling, focusing on the dispersion of nutrients; nutrient-mass balance modelling, especially phosphorus; bioenergetic modelling in animal production systems, with an estimate of the generation of residues in the environment by farmed animals; and trophic and ecological modelling, focusing on aquatic communities and their interactions. These techniques help understand changes caused by aquaculture systems in aquatic environments. In this way, it is possible to estimate the magnitude and extent of the impacts of these activities by simulating the possible environmental changes over time. It can be concluded that techniques involving mathematical modelling can provide relevant information for future impacts prediction on aquatic environments, promoting the management of water resources and their multiple uses.(AU)

Ecossistemas aquáticos continentais desempenham papel fundamental no desenvolvimento econômico e social, entretanto, são vulneráveis à degradação ambiental devido às diversas pressões a que estão submetidos. Entre as principais atividades antrópicas a interferir nestes ambientes, podemos destacar a aquicultura. A modelagem matemática de ecossistemas aquáticos permite a representação simplificada do ambiente, em seus componentes bióticos e abióticos, através de um conjunto de ferramentas computacionais. Neste contexto, entre as técnicas mais utilizadas estão a modelagem hidrodinâmica, com foco na dispersão de nutrientes; a modelagem do balanço de massa de nutrientes, em especial o fósforo; a modelagem bioenergética em sistemas de produção animal, com estimativa da geração de resíduos pelos animais de cultivo para o ambiente; e a modelagem trófica e ecológica, com foco nas comunidades aquáticas e suas interações. Estas técnicas auxiliam no entendimento das alterações provocadas por sistemas de aquicultura em ambientes aquáticos. Deste modo, é possível estimar a magnitude e extensão dos impactos destas atividades, simulando as possíveis alterações ambientais ao longo do tempo. Pode-se concluir que as técnicas envolvendo modelagem matemática podem produzir informações relevantes para a predição de impactos futuros sobre ambientes aquáticos, dando subsídios para a gestão de recursos hídricos e seus múltiplos usos.(AU)

Desidratação osmótica de palmito de pupunha (Bactris gasipaes kunth. ) seguida da secagem convencional: modelagem matemática / Osmotic dehydration of pupunha palm (Bactris gasipaes kunth. ) followed by conventional drying: mathematical modeling

O palmito de pupunha in natura é altamente perecível e requer estudos que aumentem a sua vida de prateleira. Assim, objetivou-se estudar a modelagem matemática do processo de desidratação osmótica e convencional de palmito de pupunha. O trabalho foi desenvolvido no Laboratório de Produtos de Origem Vegetal do CEFET/Valença-RJ e o palmito utilizado adquirido com produtores locais. Para o tratamento osmótico foram utilizadas duas soluções: solução com 15% de NaCl e 10% de sacarose e solução com 10% de NaCl e 15% de sacarose. Para a determinação da curva de secagem, os tratamentos, em triplicatas, foram acondicionados em um secador de vegetais, nas temperaturas de 50 e 70ºC, com velocidade do ar de secagem a 1,5 m/s. Após modelagem matemática dos dados de cinética de secagem foi possível determinar que os modelos de Newton, Henderson e Pabis, e, Logarítmico foram adequados para descrever e preceder a cinética de secagem do palmito de pupunha.

Modelagem matemática da cinética de secagem de maçãs / Mathematical modeling of apple drying kinetics

A maçã é uma fruta que possui um elevado teor de umidade e por isso torna-se extremamente susceptível a deterioração, para minimizar este problema são aplicadas técnicas de conservação, como a secagem que é caracterizada pela transferência de calor e massa no alimento, provocando a redução do teor de umidade e consequentemente prolongando sua vida de prateleira. O presente estudo teve como objetivo efetuar a cinética de secagem das maçãs com temperaturas de 50, 60 e 70°C, a fim de verificar qual melhor modelo matemático se ajustou aos dados experimentais. Dentre os modelos aplicados, o modelo de Midili, foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais, apresentando valores superiores a 99,62 e valores de DQM inferiores a 0,0149.

Determinação do tempo de secagem da semente de melão (Cucumis melo L. ), utilizando dois métodos e modelagem matemática / Determination of melon seed drying time (Cucumis melo L. ), using two methods of drying and mathematical modeling

Ultimamente o interesse nas partes não comestíveis tem se destacado nas pesquisas, devido os inúmeros benefícios existentes nesses resíduos. Porém, para a utilização das sementes é imprescindível a redução da umidade para que seja devidamente comercializada e possivelmente chegue ao consumidor. De acordo com o pressuposto e poucos relatos da semente de melão, o objetivo do presente trabalho foi secar as sementes do melão (Cucumis melo L.) em estufa na forma intermitente e contínua, a 60 ºC, determinando-se as cinéticas de secagem e ajustando modelos empíricos da literatura aos dados experimentais. A secagem intermitente apresentou maior taxa de perda de umidade quando comparada a secagem contínua, sendo mais efetiva. E o modelo de Midilli apresentou o melhor ajuste aos dados experimentais nos dois tipos de secagem aplicadas.

Solar Tunnel Drying: Pretreatment on drying kinetic of plum tomatoes / Secagem de Túnel Solar: O efeito do pré-tratamento na secagem cinética de tomates de ameixa

Drying of thin layer tomato was studied using a solar tunnel dryer under the ecological conditions of Isparta, Turkey. During drying process, solar irradiation, drying air temperature, relative humidity, and air velocity were measured constantly in different parts of the dryer. Drying runs were performed using plum tomatoes, characterized by an oval shape, intense red color. The change of tomatoes mass was measured daily. The color measurements of dried products were determined at the beginning and end of experiment. In this study, the fresh tomato samples were sorted, graded, washed in water and then sliced into quarters and halves before pretreated. Sun drying behavior of half and quarter sliced tomatoes pretreated with 10% NaCl solution and non-pretreated was investigated. Results showed that the drying time for pretreated and non-pretreated samples was not significantly different. However, drying time and drying rates were affected by number of tomato slices (quarter and half). Drying characteristic curves were evaluated against thirteen mathematical models and the Midilli et al model was the best descriptive model for solar tunnel drying of thin layer tomato. Color analysis emphasized that if tomatoes are pretreated with 10% NaCl solution, they should be sliced in quarter for better quality.(AU)

A secagem do tomate de camada fina foi estudada usando um secador de túnel solar sob as condições ecológicas de Isparta, na Turquia. Durante o processo de secagem, a irradiação solar, a temperatura do ar de secagem, a umidade relativa e a velocidade do ar foram medidas constantemente em diferentes partes do secador. As operações de secagem foram realizadas com tomates ameixa, caracterizados por uma forma oval, cor vermelha intensa. A mudança de massa de tomates foi medida diariamente. As medidas de cor dos produtos secos foram determinadas no início e no final da experiência. Neste estudo, as amostras de tomate fresco foram classificadas, lavadas em água e depois cortadas em quartos e metades antes do pré-tratamento. O comportamento de secagem ao sol do tomate em fatias de meio e quarto pré-tratadas com solução de NaCl a 10% e sem pré-tratamento foi investigado. Os resultados mostraram que o tempo de secagem para amostras pré-tratadas e não pré-tratadas não foram significativamente diferentes. No entanto, o tempo de secagem e as taxas de secagem foram afetadas pelo número de fatias de tomate (trimestre e meio). As curvas características de secagem foram avaliadas contra treze modelos matemáticos, sendo que o modelo de Midilli et al foi o melhor modelo descritivo para secagem em túnel solar de tomate de camada fina. A análise de cores enfatizou que se os tomates forem pré-tratados com solução de NaCl a 10%, eles devem ser cortados em fatias para melhor qualidade.(AU)

Drying kinetics modeling of apple and zucchini slices vacuum impregnated with anthocyanins / Modelagem da cinética de secagem de discos de maçã e abobrinha impregnadas a vácuo com antocianinas

The aim of this research was to study the drying kinetics of apple and zucchini slices enriched with anthocyanins and to evaluate the influence of drying temperature on the anthocyanin content of apple and zucchini snacks. Apple (Granny Smith) and zucchini (Cucurbita pepo) slices were enriched with anthocyanins by vacuum impregnation with blueberry juice. Then, slices were dehydrated at 40, 50 and 60 ºC with 1.0 m/s air flow. Dehydrated samples were referred to as anthocyanin enriched snacks. Diffusion coefficient values improved by increasing the drying temperature, within the 2.81×10-10 to 5.78×10-10 m2/s range for apple slices and 2.02×10-10 to 3.99×10-10 m2/s for zucchini slices. The activation energy was 31.19 kJ/mol and 80.33 kJ/mol for apple and zucchini slices respectively. Page, Weibull, Logarithmic, Henderson-Pabis and Lewis models best fitted the experimental data. Snacks obtained at 60 °C retained a higher concentration of anthocyanins, reaching values of 592.81±52.55 and 464.62±48.44 mg of cyaniding-3-glucoside equivalent/kg dry matter in apple and zucchini snacks respectively. Combination of vacuum impregnation and hot air drying was a technological alternative for producing snacks with functional properties.(AU)

O objetivo deste trabalho foi estudar a cinética de secagem de fatias de maçã e abobrinha enriquecidas com antocianinas e avaliar a influência da temperatura de secagem no teor de antocianinas de discos de maçã e abobrinha. Fatias de maçã (Granny Smith) e abobrinha (Cucurbita pepo) foram enriquecidas com antocianinas por impregnação a vácuo com suco de mirtilo. Em seguida, as fatias foram desidratadas a 40, 50 e 60 ºC com fluxo de ar de 1,0 m / s. As amostras desidratadas foram referidas como snacks enriquecidos com antocianinas. Os valores do coeficiente de difusão melhoraram com o aumento da temperatura de secagem, na faixa de 2.81 × 10-10 a 5.78 × 10-10 m2/s para fatias de maçã e 2.02 × 10-10 a 3.99 × 10-10 m2/s para fatias de abobrinha. A energia de ativação foi 31.19 kJ / mol e 80.33 kJ / mol para as fatias de maçã e abobrinha, respectivamente. Os modelos de Page, Weibull, Logarithmic, Henderson-Pabis e Lewis ajustaram os dados experimentais. Os snacks obtidos a 60 °C retiveram uma maior concentração de antocianinas, atingindo valores de 592.81 ± 52.55 e 464.62 ± 48.44 mg de equivalentes de cianidina-3-glicosídeo / kg de matéria seca nos snacks de maçã e abobrinha, respectivamente. A combinação da impregnação a vácuo e secagem por ar quente foi uma alternativa tecnológica para produção de lanches com propriedades funcionais.(AU)

APSIM - Tropical Pasture parameterization for biomass production, light and water competition in a silvopastoral system with B. brizantha cv. Piatã and E. urograndis

Os SSP se caracterizam por associar árvores com forrageiras herbáceas numa mesma área com a presença de animais. Em geral, o prognóstico sobre a produtividade possui correlação com variáveis meteorológicas, como temperatura do ar e precipitação. Para estimar a capacidade produtiva dos sistemas agrícolas, pode ser utilizada a modelagem matemática. O presente trabalho teve como objetivo parametrizar o modelo APSIM (Agricultural Production Systems sIMulator) para estimar a produção de biomassa forrageira em SSP, bem como a competição por luz e água. Na primeira etapa foi realizado um experimento à campo em um sistema silvipastoril, onde foram coletados dados microclimáticos, produção de forragem e umidade do solo. O desenho experimental foi completamente casualizado com medidas repetidas no tempo. As variáveis relacionadas à produção de forragem foram tratadas como respostas às variáveis microclimáticas. Uma análise de fatores múltiplos (AFM) foi realizada para verificar quais variáveis micrometeorológicas tem maior participação na variabilidade dos resultados. Com base nessas informações foi realizada a parametrização do modelo APSIM - Tropical Pasture com relação ao crescimento das plantas forrageiras. Para avaliar a eficiência do modelo foram utilizadas análises de regressão linear múltipla e coeficiente de determinação (R2), Nash-Sutclif Efficience (NSE), erro médio (EM) e erro médio absoluto (EMA). Após a calibração do modelo as simulações se mostraram satisfatórias, indicando que o modelo teve boa performance em simular o crescimento da pastagem e seus componentes morfológicos sob sistema silvipastoril. O modelo APSIM-Slurp simulou bem a interceptação de luz (R2 = 0,64 NSE = 0,60). O modelo APSIM-Tropical Pasture apresentou um bom desempenho para simular a biomassa da pastagem (R2 = 0,90 NSE = 0,72), folha (R2 = 0,82 NSE = 0,44), colmo (R2 = 0,82 NSE = 0,75) e um desempenho aceitável para índice de área foliar da pastagem (R2 = 0,76 NSE = 0,58).

The SSP are characterised by associating trees with herbaceous forages in the same area with the presence of animals. In general, the prognosis about productivity is correlated with meteorological variables, such as air temperature and precipitation. To estimate the productive capacity of agricultural systems, mathematical modelling can be used. The present work aims to parameterise the APSIM model (Agricultural Production Systems sIMulator) to estimate the production of forage biomass in a SSP, as well as the competition for light and water. In the first stage, a field experiment was carried out in a silvopastoral system, where microclimate data were collected, of forage production and soil moisture. The experimental design was completely randomised with repeated measures over time. Forage production was analysed in relation to microclimate variables. A multiple factor analysis (AFM) was performed to verify which micro- meteorological variables have a greater participation in the variability of the results. Based on this information, the APSIM model was parameterized in relation to the growth of forage plants. To evaluate the efficiency of the model, multiple linear regression analyses and coefficient of determination (R2), Nash-Sutclif Efficience (NSE), mean error (EM) and mean absolute error (EAM) were used. The APSIM-Slurp model simulated well the light interception (R2 = 0.64 NSE = 0.60). APSIM-Tropical Pasture model showed a good performance to simulate pasture biomass (R2 = 0.90 NSE = 0.72), leaf (R2 = 0.82 NSE = 0.44), stem (R2 = 0.82 NSE = 0.75) and an acceptable performance for pasture leaf area index (R2 = 0.76 NSE = 0.58).

Mathematical modeling of bovine brucellosis control using the RB51 vaccine / Modelagem matemática do controle da brucelose bovina com a utilização da vacina RB51

The Brazilian Ministry of Agriculture, Livestock and Food Supply established the National Program for Control and Eradication of Brucellosis and Tuberculosis (PNCEBT) in 2001. One of the main strategies adopted by the program is the mandatory vaccination of heifers between three and eight months of age with the B19 strain. In 2007, Brazil allowed the use of RB51 vaccine in bovine females over 8 months of age as an option for the producer, but kept the B19 strain as a mandatory vaccine. This decision is based on the assumption that combining the two vaccines allows to achieve significant vaccination coverage sooner and, consequently, accelerates the fall speed of prevalence. Thus, this study aimed to measure the impact of the combined use of these two vaccines in reducing the prevalence, using as a tool the mathematical modeling. It was concluded that vaccination by RB51, if adopted as a complement to vaccination by B19, mean decrease in the prevalence of bovine brucellosis in less time.(AU)

O Ministério da Agricultura Pecuária e Abastecimento brasileiro instituiu o Programa Nacional de Controle e Erradicação da Brucelose e da Tuberculose Animal em 2001. Uma das principais medidas adotadas pelo programa é a vacinação obrigatória de fêmeas entre três e oito meses de idade com a cepa B19. Em 2007, o Brasil permitiu a utilização da vacina RB51 em fêmeas bovinas com mais de 8 anos de idade como uma opção para o produtor, porém manteve como vacina obrigatória a B19 em bezerras de 3 a 8 meses de idade. Essa decisão parte do princípio de que combinando as duas vacinas abrevia-se o tempo para a obtenção de coberturas vacinais expressivas na população de fêmeas em idade de procriar e, consequentemente, acelera-se a velocidade de queda da prevalência. Assim, o presente estudo objetivou medir o impacto do uso combinado dessas duas vacinas na redução da prevalência, utilizando como instrumento a modelagem matemática. Concluiu-se que a vacinação pela RB51, se adotada de forma complementar à vacinação pela B19, significaria queda da prevalência da brucelose bovina em menor intervalo de tempo.(AU)

Mathematical modeling of bovine brucellosis control using the RB51 vaccine / Modelagem matemática do controle da brucelose bovina com a utilização da vacina RB51

The Brazilian Ministry of Agriculture, Livestock and Food Supply established the National Program for Control and Eradication of Brucellosis and Tuberculosis (PNCEBT) in 2001. One of the main strategies adopted by the program is the mandatory vaccination of heifers between three and eight months of age with the B19 strain. In 2007, Brazil allowed the use of RB51 vaccine in bovine females over 8 months of age as an option for the producer, but kept the B19 strain as a mandatory vaccine. This decision is based on the assumption that combining the two vaccines allows to achieve significant vaccination coverage sooner and, consequently, accelerates the fall speed of prevalence. Thus, this study aimed to measure the impact of the combined use of these two vaccines in reducing the prevalence, using as a tool the mathematical modeling. It was concluded that vaccination by RB51, if adopted as a complement to vaccination by B19, mean decrease in the prevalence of bovine brucellosis in less time.

O Ministério da Agricultura Pecuária e Abastecimento brasileiro instituiu o Programa Nacional de Controle e Erradicação da Brucelose e da Tuberculose Animal em 2001. Uma das principais medidas adotadas pelo programa é a vacinação obrigatória de fêmeas entre três e oito meses de idade com a cepa B19. Em 2007, o Brasil permitiu a utilização da vacina RB51 em fêmeas bovinas com mais de 8 anos de idade como uma opção para o produtor, porém manteve como vacina obrigatória a B19 em bezerras de 3 a 8 meses de idade. Essa decisão parte do princípio de que combinando as duas vacinas abrevia-se o tempo para a obtenção de coberturas vacinais expressivas na população de fêmeas em idade de procriar e, consequentemente, acelera-se a velocidade de queda da prevalência. Assim, o presente estudo objetivou medir o impacto do uso combinado dessas duas vacinas na redução da prevalência, utilizando como instrumento a modelagem matemática. Concluiu-se que a vacinação pela RB51, se adotada de forma complementar à vacinação pela B19, significaria queda da prevalência da brucelose bovina em menor intervalo de tempo.

PARÂMETROS EPIDEMIOLÓGICOS PARA A FORMULAÇÃO DE UM MODELO MATEMÁTICO DA TRIPANOSOMOSE BOVINA

A infecção por Trypanosoma vivax em bovinos promove impactos socioeconômicos nas Américas, África e Ásia. Nas Américas, sua transmissão ocorre de forma mecânica, com intermediação de vetores hematófagos e de fômites. Alguns fatores epidemiológicos facilitam a dispersão do T. vivax entre áreas endêmicas e indenes, tais como: dificuldade na identificação de animais infectados devido às limitações dos métodos diagnósticos, variações na forma de apresentação da doença. Apesar desses fatores facilitarem o ingresso da enfermidade em zonas indenes, a contribuição de suas interações para a dinâmica epidemiológica da enfermidade incluindo os atributos da tríade epidemiológica (vetores, ambiente e hospedeiro) ainda é pouco compreendida. Com base na carência de informações, este trabalho visou a compilação de estimativas de parâmetros epidemiológicos relevantes à dinâmica da doença nas Américas. Publicações científicas (i.e., artigos, dissertações, teses e livros) que envolvessem a estimativa de parâmetros epidemiológicos da tripanossomose bovina foram buscados em bases de dados online. Selecionou-se 41 publicações que descrevessem a interação entre T. vivax e vetores, assim como hospedeiro. Com base nas estimativas de parâmetros, foi proposto um modelo matemático para a dinâmica da tripanossomose que inclui como hospedeiro os bovinos (entre as fases suscetíveis, latente, infectado e recuperado) e a transmissão envolvendo três vetores hematófagos e o compartilhamento de fômite entre os indivíduos. Com base na dinâmica, foi modelado que a interação entre indivíduos infectados possui diferença na participação da transmissibilidade, com isto foi proposto a categorização da fase entre infectados agudo A1, A2, crônicos C1 e C2. As perspectivas futuras deste trabalho se devem a promoção dos parâmetros epidemiológicos na formulação de modelo matemático específico à transmissão mecânica que ocorre nas Américas. Nisto, este trabalho também se trata do primeiro modelo matemático da tripanossomose bovina nas Américas.

Infection by Trypanosoma vivax in cattle promotes socioeconomic impacts in the Americas, Africa and Asia. In the Americas, its transmission occurs mechanically, with the intermediation of hematophagous and fomite vectors. Some epidemiological factors facilitate the spread of T. vivax between endemic and unaffected areas, such as: difficulty in identifying infected animals due to limitations in diagnostic methods, variations in the presentation of the disease. Although these factors facilitate the entry of the disease into free areas, the contribution of their interactions to the disease's epidemiological dynamics, including the attributes of the epidemiological triad (vectors, environment and host) is still poorly understood. Based on the lack of information, this work aimed to compile estimates of epidemiological parameters relevant to the dynamics of the disease in the Americas. Scientific publications (i.e., articles, dissertations, theses and books) involving the estimation of epidemiological parameters of bovine trypanosomosis were searched in online databases. We selected 41 publications describing the interaction between T. vivax and vectors, as well as the host. Based on the parameter estimates, a mathematical model for the dynamics of trypanosomosis was proposed, which includes cattle as a host (between the susceptible, latent, infected and recovered phases) and transmission involving three hematophagous vectors and the sharing of fomite between individuals. Based on the dynamics, it was modeled that the interaction between infected individuals has a difference in the participation of transmissibility, with this it was proposed the categorization of the phase between acutely infected A1, A2, chronic C1 and C2. The future perspectives of this work are due to the promotion of epidemiological parameters in the formulation of a specific mathematical model for the mechanical transmission that occurs in the Americas. In this, this work is also the first mathematical model of bovine trypanosomosis in the Americas.

Expansão da esporotricose zoonótica: análise epidemiológica da esporotricose canina e felina na região sul do Rio Grande do Sul, 2007-2018

A presente dissertação tem como objetivo analisar características clínicas e 12 epidemiológicas da esporotricose canina e felina na região Sul do Rio Grande do Sul, 13 durante o período de 2007 a 2018, assim como analisar a taxa de incidência de 14 esporotricose felina nessa região durante o período de 2013 a 2018 e construir 15 modelos de séries temporais capazes de representar e predizer a incidência da 16 enfermidade nos anos subsequentes na região. Para isso foram utilizados 288 casos 17 de esporotricose felina e 69 casos de esporotricose canina diagnosticados no Centro 18 de Diagnóstico e Pesquisa em Micologia Veterinária da Universidade Federal de 19 Pelotas durante o período de 2007 a 2018. Foi observado que a enfermidade afetou 20 predominantemente animais de sexo masculino (75,2% e 56,5% em felinos e caninos, 21 respectivamente), sem raça definida (SRD) (94,2% e 53,6% em felinos e caninos, 22 respectivamente), adultos (60,5% e 69,6% em felinos e caninos, respectivamente), 23 que apresentaram tempo de evolução da enfermidade até três meses com lesões 24 ulceradas sendo o sinal clínico predominante. Também foi observado que os casos 25 caninos da enfermidade apresentaram, em sua totalidade, a espécie fúngica 26 Sporothrix brasiliensis como agente etiológico e que, em ambas as espécies animais, 27 a realização de tratamento prévio ao diagnóstico apresentou associação significativa 28 (p < 0,05) com o tempo de evolução mais longo da enfermidade. Com relação aos 29 modelos de séries temporais, foi observado que o modelo ARMA (6,6) incompleto em 30 AR (2, 4, 6) e MA (2, 4), foi considerado o mais adequado, prevendo elevado número 31 de casos para 2019 no Município de Pelotas, enquanto que o modelo matemático 32 suscetível-infectado-suscetível demonstrou que o caráter epidêmico da enfermidade 33 na região, com tendência a crescimento exponencial e previsão de número superior a 34 10.000 felinos infectados nos próximos 25 anos (2021 2044). Esta dissertação é 35 composta por três artigos científicos referente à análise clínico-epidemiológica da 36 esporotricose canina na Região Sul do Rio Grande do Sul; avaliação clínico-37 epidemiológica e de fatores de risco, e análise de série temporal para esporotricose 38 felina no Município de Pelotas/RS; e simulação da dinâmica de transmissão da 39 esporotricose felina no meio urbano através do modelo SIS.

This dissertation aims to analyze clinical and epidemiological characteristics of canine 12 and feline sporotrichosis in the southern region of Rio Grande do Sul, during the period 13 from 2007 to 2018, as well as to analyze the incidence rate of feline sporotrichosis in 14 this region during the period from 2013 to 2018 and to build time series models capable 15 of representing and predicting the incidence of the disease in subsequent years in the 16 region. For this purpose, 288 cases of feline sporotrichosis and 69 cases of canine 17 sporotrichosis were diagnosed at the Center for Diagnosis and Research in Veterinary 18 Mycology of the Federal University of Pelotas during the period 2007 to 2018. It was 19 observed that the disease predominantly affected male animals (75.2% and 56.5% in 20 felines and canines, respectively), without defined race (SRD) (94.2% and 53.6% in 21 felines and canines, respectively), adults (60.5% and 69.6% in felines and canines, 22 respectively), who presented time of evolution of the disease up to three months with 23 ulcerated lesions being the predominant clinical sign. It was also observed that the 24 canine cases of the disease presented, in its totality, the fungal species Sporothrix 25 brasiliensis as etiological agent and that, in both animal species, the accomplishment 26 of treatment previous to the diagnosis presented significant association (p < 0.05) with 27 the time of longer evolution of the disease. Regarding the time series models, it was 28 observed that the ARMA (6.6) model incomplete in AR (2, 4, 6) and MA (2, 4), was 29 considered the most appropriate, predicting a high number of cases for 2019 in Pelotas 30 County, while the mathematical model susceptible-infectible-suscptible (SIS) 31 demonstred the epidemic character of the disease in the region, with a tendency to 32 exponential growth and prediction of more than 10,000 infected cats in the next 25 33 years (2021 - 2044). This dissertation is composed of three scientific papers on the 34 clinical-epidemiological analysis of canine sporotrichosis in the southern region of Rio 35 Grande do Sul; clinical-epidemiological and risk factors evaluation, and time series 36 analysis for feline sporotrichosis in the city of Pelotas / RS; and simulation of the 37 transmission dynamics of feline sporotrichosis in the urban environment through the 38 SIS model.

Analysis of climate time series / Análise de séries temporais climáticas

The purpose of this study was to time analyze the series of temperature and precipitation in the period from 1961 to 2011 from the EPAGRI/CIRAM weather station records located in Lages-SC, Brazil. The corrections of failures were made up of readings from the regional weighting method, and a proposed alternative model of linear regression with lowest MSE. The methods of Fourier Transform, Wavelet Transform and statistical test of Mann-Kendall were used. The presence of annual cycles for the mean monthly temperature and cycles ranging from 3 to 5 years for monthly accumulated precipitation were detected. There is a positive trend in the pattern of monthly cumulative rainfall from the El Niño of 1983, according to the Mann-Kendall test, and in minimum and maximum temperatures in some months of both absolute and relative to the monthly average.

O objetivo deste trabalho foi analisar séries temporais de temperatura e precipitação no período de 1961 a 2011, a partir dos registros da estação meteorológica da EPAGRI/CIRAM localizada no município de Lages-SC, Brasil. As correções das falhas de leituras foram feitas a partir do método da ponderação regional, sendo proposto um modelo de regressão linear alternativo que apresentou menor EQM. As metodologias de Transformada de Fourier, Transformada de Ondaletas e o teste estatístico de Mann-Kendall foram utilizadas. Detectou-se a ocorrência de ciclos anuais na temperatura média mensal e ciclos que variam de 3 a 5 anos na precipitação acumulada mensal. Ha tendência positiva no padrão de precipitação acumulado mensal a partir do evento El Niño de 1983, de acordo com o teste de Mann-Kendall, e nas temperaturas mínimas e máximas de alguns meses, tanto absolutas quanto em relação às médias mensais.

Analysis of climate time series / Análise de séries temporais climáticas

The purpose of this study was to time analyze the series of temperature and precipitation in the period from 1961 to 2011 from the EPAGRI/CIRAM weather station records located in Lages-SC, Brazil. The corrections of failures were made up of readings from the regional weighting method, and a proposed alternative model of linear regression with lowest MSE. The methods of Fourier Transform, Wavelet Transform and statistical test of Mann-Kendall were used. The presence of annual cycles for the mean monthly temperature and cycles ranging from 3 to 5 years for monthly accumulated precipitation were detected. There is a positive trend in the pattern of monthly cumulative rainfall from the El Niño of 1983, according to the Mann-Kendall test, and in minimum and maximum temperatures in some months of both absolute and relative to the monthly average.(AU)

O objetivo deste trabalho foi analisar séries temporais de temperatura e precipitação no período de 1961 a 2011, a partir dos registros da estação meteorológica da EPAGRI/CIRAM localizada no município de Lages-SC, Brasil. As correções das falhas de leituras foram feitas a partir do método da ponderação regional, sendo proposto um modelo de regressão linear alternativo que apresentou menor EQM. As metodologias de Transformada de Fourier, Transformada de Ondaletas e o teste estatístico de Mann-Kendall foram utilizadas. Detectou-se a ocorrência de ciclos anuais na temperatura média mensal e ciclos que variam de 3 a 5 anos na precipitação acumulada mensal. Ha tendência positiva no padrão de precipitação acumulado mensal a partir do evento El Niño de 1983, de acordo com o teste de Mann-Kendall, e nas temperaturas mínimas e máximas de alguns meses, tanto absolutas quanto em relação às médias mensais.(AU)

Modelagem matemática e análise econômica de estratégias de controle para brucelose bovina

A brucelose é uma das zoonoses mais difundidas por todo o mundo, ocasionando impactos econômicos importantes e se provando como uma doença de difícil erradicação. A viabilidade econômica é um fator importante na adoção de medidas sanitárias, sendo assim, através da aplicação de um modelo matemático, associado à composição de indicadores econômicos, este trabalho avaliou a eficiência da vacinação e do teste e abate, representados através da cobertura vacinal e eficiência de detecção do sistema de vigilância, como medidas de controle da brucelose bovina em três estados brasileiros: Mato Grosso, Rio Grande do Sul e São Paulo. A vacinação se mostrou uma ferramenta muito eficiênte no estado do Mato Grosso, onde obteve uma relação benefício custo de 9,6, porém, devido à baixa prevalência inical a relação benefício custo da mesma medida no Rio Grande do Sul foi de 0,5, onde a manutenção de altas coberturas vacinais apresentou prejuízo econômico. A eficiência econômica da erradicação através do teste e abate se mostrou diretamente relacionada à eficiência do sistema de vigilância na deteção de animais infectados. No Mato Grosso o cenário com maior eficiência do sistema de vigilância e a retirada precoce da vacinação resultou no maior valor presente líquido, R$ 3,95 bilhões, contrastando diretamente com o cenário mais pessimista, que resultou em R$ 2,93 bilhões. Devido à baixa prevalência inicial, no estado do Rio Grande do Sul só houve lucro no controle da doença nas simulações onde se inicia imediatamente o teste e abate com um sistema de vigilância eficiente. Concluiu-se que havendo capacidade do sistema de vigilância a adoção do teste e abate é o cenário onde há maior lucro e não havendo uma vigilância capaz de detectar animais infectados com eficiência a manutenção da vacinação é a medida que obtem os menores prejuízos.

Brucellosis is one of the most widespread zoonosis worldwide, causing important economic impacts and proving to be a disease that is difficult to eradicate. Economic viability is an important factor in adhering to sanitary measures, so, through the application of a mathematical model, associated with the composition of economic indicators, this work evaluated the efficiency of vaccination and test and slaughter, represented through vaccination coverage and detection efficiency of the surveillance system, as measures to control bovine brucellosis in three Brazilian states: Mato Grosso, Rio Grande do Sul and São Paulo. Vaccination proved to be a very efficient tool in the state of Mato Grosso, where it obtained a cost-benefit ratio of 9.6, however, due to the low initial prevalence, the cost-benefit ratio of the same measure in Rio Grande do Sul was 0.5, where the maintenance of high vaccine coverage presented economic loss. The economic efficiency of eradication through test and slaughter was directly related to the efficiency of the surveillance system in detecting infected animals. In Mato Grosso, the scenario with the highest efficiency of the surveillance system and the early withdrawal of vaccination resulted in the highest net present value, R$ 3.95 billion, in direct contrast to the more pessimistic scenario, which resulted in R$ 2.93 billion. Due to the low initial prevalence, in the state of Rio Grande do Sul there was only profit in the control of the disease in the simulations where the test and slaughter immediately begin with an efficient surveillance system. It was concluded that with the high capacity of the surveillance system, the adoption of the test and slaughter is the scenario where there is greater profit and without surveillance capable of detecting infected animals efficiently, the maintenance of vaccination is the measure that obtains the least losses.