Processos auto-organizados em agregados de larvas de moscas-varejeiras em dispersão pós-alimentar: experimentação, modelagem e validação

Abstract

Um dos principais propósitos da investigação de fenômenos em qualquer área de atuação é encontrar uma forma adequada de representação dos processos envolvidos que seja o mais simples possível. O estudo da auto-organização em agregados de organismos biológicos não pode fugir a este propósito, e foi realizado aqui em três etapas: experimentação, modelagem e validação. A experimentação vai permitir definir claramente os padrões de comportamento a serem analisados e interpretados. A modelagem irá recorrer a estratégias espaço-temporais para a síntese de explanações matemáticas, para as interações e modos de agir dos organismos. Finalmente, a validação estará baseada em simulações computacionais, comparações com os resultados experimentais e interpretação paramétrica dos modelos resultantes. Foi predominante junto ao processo de modelagem o uso apenas das informações provenientes das observações realizadas e dados experimentais coletados, caracterizando uma abordagem de modelagem bottom-up, em detrimento da incorporação de hipóteses intuitivas a respeito dos mecanismos envolvidos, procedimento típico das abordagens top-down. Além disso, a acurácia do modelo em reproduzir resultados experimentais não foi o único e principal fator de avaliação da qualidade dos modelos resultantes, pois o aspecto mais importante a ser considerado junto aos modelos é a capacidade de ampliar o conhecimento acerca do fenômeno envolvido. Embora existam muitas manifestações de auto-organização na natureza e que poderiam ser tomadas como casos de estudo, este projeto se propôs a investigar o processo de dispersão larval pós-alimentar em moscas-varejeiras do gênero Chrysomya. Essas moscas foram introduzidas no Brasil em meados dos anos 70, e são de considerável importância médico-sanitária...

In any area of investigation, one of the main goals is to identify the simplest and most adequate representation of the phenomenon being studied. The study of selforganization in aggregates of organisms is no exception to this rule. In the work described here, we used a combination of laboratory experiments, modeling and validation to clearly identify patterns of behavior. For modeling, spatiotemporal strategies were used to develop mathematical explanations of the interactions and ways organisms act. The final validation was based on computer simulations, comparisons with experimental results and parametric interpretation of the resulting models. The modeling was based on observations and data collected during the experiments, an approach known as bottom-up modeling, and which contrasts with top-down modeling that depends on the incorporation of intuitive hypotheses about the mechanisms involved. Apart from the accuracy of the model in reproducing the experimental results, the most important aspect to be considered is the ability of the resulting model(s) to increase our knowledge about a given phenomenon. In this investigation, we used postfeeding larval dispersal in blowflies of the genus Chrysomya as a model to study self-organization. Chrysomya blowflies were introduced into Brazil in the mid-1970s, and are of considerable medicosanitary importance since they are vectors of enteropathogens that cause facultative myiasis in animals and man; these flies are also used in forensic studies to estimate the postmortem interval (PMI) in humans. The larval stage in these flies is the principal period in which there is competition for discrete, ephemeral food resources in the wild. After exhaustion of the food resources, the larvae leave the food... (Complete abstract, click electronic address below)