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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.76.2018.tde-21032018-102536
Document
Author
Full name
Caroline Franco
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2018
Supervisor
Committee
Fontanari, Jose Fernando (President)
Mancera, Paulo Fernando de Arruda
Yang, Hyun Mo
Title in Portuguese
A dinâmica espacial de engenheiros de ecossistemas
Keywords in Portuguese
Dinâmica populacional
Engenharia de Ecossistemas
Mapas acoplados
Abstract in Portuguese
Engenharia de ecossistemas refere-se à habilidade de certos organismos de modificar ativamente o ambiente que os cerca. No contexto ecológico, engenheiros de ecossistemas são espécies-chave que modificam ou criam habitats por meios mecânicos ou usando suas próprias estruturas corporais. Ao criarem novos nichos, castores, recifes de corais e sociedades humanas primitivas garantem tanto a própria existência, quanto a de outros organismos no mesmo ecossistema. Devido a seu caráter de longa duração, algumas destas modificações podem persistir até mais do que a duração de uma população de engenheiros, implicando em consequências evolutivas. O estudo teórico de tal fenômeno ecológico é relativamente recente se comparado com a descrição de interações tipo predador-presa ou de competição. Apenas em 1996 Gurney & Lawton introduziram um modelo descrevendo a dinâmica populacional de engenheiros de ecossistemas, mas a partir de lá poucas modificações apareceram. Aqui nós complementamos tal modelo ao permitir que engenheiros se movam difusivamente através dos sítios de um mapa acoplado, uma formulação discreta no espaço e no tempo. A análise de estabilidade local revela a existência dos regimes estável, cíclico e caótico, com uma cascata de bifurcações levando a órbitas caóticas. Obtemos que apenas para altas taxas de crescimento, onde ocorre comportamento caótico, a dispersão influencia na dinâmica das metapopulações. Neste regime, o caos é suprimido e a extinção pode ser evitada.
Title in English
The spatial dynamics of ecosystem engineers
Keywords in English
Coupled map lattices
Ecosystem engineering
Population dynamics
Abstract in English
Ecosystem engineering refers to the ability of certain organisms to actively modify their surrounding environment. In an ecological context, ecosystem engineers are keystone species that modify or create habitats via mechanical means or by using their own physical structures. By creating new niches, beavers, coral reefs and primitive human societies would guarantee both their and other species survival in a shared ecosystem. Due to its long-lasting character, some of this changes might outlive the engineers populations, leading to evolutionary consequences. The theoretical study of such ecological phenomena is relatively recent when compared to the description of predator-prey or competition interactions. Only in 1996 Gurney & Lawton introduced a model to describe the population dynamics of ecosystem engineers, yet since then few modifications appeared. Here we build on this model by allowing the engineers to move diffusively through the patches of a coupled map lattice, a framework discrete both in time and space. The local stability analysis reveals the existence of stable, cyclic and chaotic regimes, with period-doubling bifurcations leading to chaotic orbits. We find that only for large intrinsic growth rates, where chaotic behavior occurs, dispersal influences the metapopulation dynamics. In this regime, chaos is suppressed and extinction can be avoided.
 
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Publishing Date
2018-03-29
 
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