Repositorio Digital - Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Fisicas y Naturales
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Análisis multitemporal y caracterización de la vegetación hidrófita y helófita de un cinturón de humedales urbanos en el altiplano del Oriente antioqueño
No full textLos humedales han sido catalogados como altamente diversos por su multiplicidad de ambientes y formas y constituyen ecosistemas únicos, de allí el interés por su conservación a nivel mundial. En el presente estudio se buscaba caracterizar la vegetaciónacuática en 13 humedales urbanos del altiplano del Oriente antioqueño estableciendo 15 cuadrantes aleatorios de 0,5 m de lado en cada humedal, con el fin de evaluar frecuencia y cobertura. Asimismo, se determinó la distribución de la vegetación acuática por hábitos de crecimiento ilustrada mediante un perfil. Por último, se hizo un análisis multitemporal para evaluar las presiones que estos ecosistemas han tenido a lo largo del tiempo. Se encontraron 81 especies de plantas acuáticas distribuidas en 39 géneros y 27 familias, de las cuales 41 son nativas de Antioquia. Las familias con mayor representación fueron Poaceae, Cyperaceae, Onagraceae y Juncaceae. El hábito de crecimiento que dominó fue el emergente, seguido del flotante enraizado y el flotante libre. Las presiones antrópicas observadas suponen que la urbanización, la minería y la contaminación han perjudicado seriamente estos ecosistemas en el territorio hasta el punto de que hoy están en riesgo de desaparición si no se los incluye en el plan de ordenamiento territorial.Wetlands have been classified as highlydiverse ecosystems given their multiplicity of environments and forms and they constitute unique ecosystems whose conservation is of worldwide interest. In the present study, we sought to characterize the aquatic vegetation in 13 urban wetlands in the highlands of the Eastern region of Antioquia using 15 random quadrants of 0.5 m distributed in each wetland to evaluate the frequency and coverage. Besides, we studied the distribution of aquatic vegetation by growth habits illustrated in a vegetation profile. Finally, we conducted a multi-temporal analysis to evaluate the pressures these ecosystems have had over time. We found 81 species of aquatic plants distributed in 39 genera and 27 families where 41 species are native to the Department of Antioquia. The families with the highest representation were Poaceae, Cyperaceae, Onagraceae, and Juncaceae. The growth habit that dominated was the emerging one followed by the rooted floating and the free-floating. The anthropic pressures observed in the spatial analysis showed that urbanization, mining, and pollution have seriously damaged these ecosystems and that they are currently at high risk of disappearance if they are not included in the plans for territorial management
Prospective use of fruit byproducts in Colombia according to their antioxidant capacity
No full textHoy en día el aprovechamiento de residuos agroindustriales representa una alternativa viable para la obtención de compuestos valiosos, lo que en el caso de las biorrefinerías representa una oportunidad para mejorar. En ese contexto el objetivo de este estudio fue determinar el contenido de flavonoides y la capacidad antioxidante de 30 subproductos del procesamiento de frutas en Colombia, con el fin de proponer un posible uso. La capacidad antioxidante de los extractos etanólicos de cada subproducto se analizó mediante las pruebas FRAP, RPAA y ORAC. Se encontró que las cáscaras de tomate de árbol y durazno, y el vástago del tomate de árbol mostraban un alto contenido de flavonoides, con valores superiores a 8.271,82 μg de quercetina por gramo de muestra seca. También se encontró que las cáscaras de mango (22.676,57 ± 759,71 μg ET1/g Mbs, 3.692,38 ± 92,67 μg EAG/g Mbs), guanábana (22.117,13 ± 754,94 μg ET1/g Mbs, 4.858,79 ± 156,71 μg EAG/g Mbs, 14.713,39 ± 757,95 μg ET2/g Mbs), uva (17.027,85 ± 765,11 μg ET1/g Mbs, 13.395,15 ± 659,31 μg ET2/g Mbs) y durazno (17.910,21 ± 1.424,33 μg ET2/g Mbs), y las semillas (4.316,46 ± 112,00 μg EAG/g Mbs, 20.093,32 ± 1.317,93 μg ET2/g Mbs) y el escobajo de la uva (3.552,26 ± 31,63 μg EAG/g Mbs) mostraron una alta capacidad antioxidante en las diferentes pruebas realizadas. Los resultados de este estudio demuestran que los subproductos de frutas tienen un uso potencial en la industria farmacéutica, alimentaria y cosmética por su contenido de flavonoides y su alta capacidad antioxidante.Currently, the use of agro-industrial waste represents a viable alternative for obtaining valuable compounds that, in the case of biorefineries, is an opportunity for improvement. In this context, the aim of our study was to determine the flavonoid content and the antioxidant capacity of 30 byproducts from fruit processing in Colombia and propose possible applications. We analyzed the antioxidant capacity of the ethanolic extracts from each byproduct using the ferric reducing antioxidant power (FRAP) and the reducing power of antioxidant activity (RPAA) assays, as well as the oxygen radical absorbance capacity (ORAC) test. We found that tree tomato peels and stem and peach peels had a high flavonoid content, with values greater than 8,271.82 ± 702.70 μg quercetin per gram of dry sample. We also found that mango (22,676.57 ± 759.71 μg TE1/g Sdb, 3,692.38 ± 92.67 μg GAE/g Sdb), soursop (22,117.13 ± 754.94 μg TE1/g Sdb, 4,858.79 ± 156.71 μg GAE/g Sdb, 14,713.39 ± 757.95 μg TE2/g Sdb), grape (17,027.85 ± 765.11 μg TE1/g Sdb, 13,395.15 ± 659.31 μg TE2/g Sdb), peach peels (17,910.21 ± 1,424.33 μg TE2/g Sdb) and seeds (4,316.46 ± 112.00 μg GAE/g Sdb, 20,093.32 ± 1,317.93 μg TE2/g Sdb), and grape stalk (3,552.26 ± 31.63 μg GAE/g Sdb) showed a high antioxidant capacity in the different tests performed. Our results demonstrate that fruit byproducts have potential use in the pharmaceutical, ood, and cosmetic industry due to heir flavonoids content and their high antioxidant capacity
First record of the larvae Byrsopteryx Flint, 1981 (Trichoptera: Hydroptilidae) in Colombia
No full textHydroptilidae es una de las familias más diversas del orden Trichoptera en el mundo. En el Neotrópico se han reportado 36 géneros y en Colombia se han registrado 14 en estado larval y 11 en estado adulto. Se registra por primera vez para Colombia la larva de Byrsopteryx. La larva se encontró en el río Orotoy (919 m s.n.m.), corriente del piedemonte del flanco oriental de la Cordillera Oriental del país (Orinoquia). El tramo se caracterizó por ser de tipo cascada, corriente rápida sobre rocas y guijarros, vegetación riparia conservada con dosel abierto y suelo franco-arcilloso. La temperatura del agua era de 19,7 ºC, el pH de 5,8, la conductividad de 15,6 uS/cm y el oxígeno disuelto de 9,1-9,7 mg/l O2. Dada la gran diversidad de ecosistemas acuáticos y el escaso conocimiento de géneros de esta familia en Colombia, se espera que en un futuro cercano se aúnen esfuerzos que fomenten la investigación y el descubrimiento de nuevas especies para el país.Hydroptilidae is one of the most diverse families of the order Trichoptera in the world. Neotropical fauna has 36 genera. In Colombia, 14 have been reported in the larval stage and 11 in the adult stage. In the present study, a Byrsopteryx larva is registered for the first time in Colombia. The larva was found in the Orotoy River (919 MASL), a stream from the foothills of the eastern flank of the country’s Eastern Cordillera (Orinoquia) characterized as waterfall current with riffle on rocks and pebbles, preserved riparian vegetation with open canopy, and clay-loam soil. The water temperature was 19.7 ºC, pH 5.8, conductivity 15.6 uS/cm, and dissolved oxygen 9.1-9.7 mg/lO2. Given the high diversity of aquatic ecosystems and the limited knowledge of Hydroptilidae genera in Colombia, we hope to open the way for new research and discovery of more species in the country
Pyrolysis system to obtain carbonaceous material from rice husk used as a precursor
No full textSe presenta el desarrollo y la validación de un sistema de pirolisis con atmósfera controlada de nitrógeno para la producción de material carbonoso a partir de elementos de la biomasa. El objetivo fue producir material carbonoso a partir de la cascarilla de arroz y explorar su uso en diferentes campos tecnológicos. En Colombia se producen más de 800 mil toneladas de arroz cada semestre principalmente en regiones líderes en la producción como la Orinoquia y los departamentos de Tolima y Huila. Este sistema brinda la oportunidad de utilizar residuos agroindustriales como la cascarilla de arroz que, además, afecta negativamente el medio ambiente, y convertirlo en un material útil con valor agregado para el desarrollo de la ciencia y la tecnología en campos tecnológicos emergentes. En análisis realizados mediante microscopía de barrido electrónico (SEM) se ha evidenciado que el material sintetizado es un material carbonoso y poroso compuesto por fibras irregulares con estructuras internas huecas de entre 5 y 30 μm. Los espectros Raman muestran una respuesta vibracional del tipo grafeno oxidado multicapa. Estos resultados sugieren que el grafeno oxidado derivado de la cascarilla de arroz puede ser un candidato para el desarrollo de aplicaciones tecnológicas en áreas como los dispositivos y sistemas de electrónica flexible, los sensores, las baterías, los supercapacitores para almacenamiento de energía y los sistemas de biorremediación, entre otras aplicaciones tecnológicas.We present the development and validation of a pyrolysis system with a controlled nitrogen atmosphere for the production of carbonaceous materials from biomass elements. Our objective was to use rice husk as a precursor to produce carbonaceous material and explore its application in different technological fields. In Colombia, over 800.000 tons of rice are produced every six months by the leading producing regions such as the Orinoquia region and the provinces of Tolima and Huila, among others. This system provides the opportunity to use agro-industrial waste such as rice husk, an environmental contaminator, and convert it into a useful and value-added material for the development of science and technology in emerging technological fields. Analyses performed using electron scanning microscopy (SEM) have shown that the synthesized material is a porous carbonaceous substance composed of irregular fibers with a hollow internal structure between 5 and 30 μm in size. The Raman spectra show a vibrational response of graphene oxide (GO) multilayer type. These results suggest the GO derived from rice husk can be a candidate for the development of applications in technological areas such as flexible electronic devices and systems, sensors, batteries, supercapacitors for energy storage, and bioremediation systems, among other technological applications
Estructura poblacional y reproducción de cinco especies ícticas en un embalse neotropical
No full textAun cuando el conocimiento de la estructura poblacional y los aspectos reproductivos de los peces permite diseñar estrategias adecuadas de manejo, su estudio ha sido escaso en embalses colombianos generadores de energía. Este estudio evaluó ambos aspectos en los principales recursos pesqueros del embalse Peñol-Guatapé, Antioquia, Colombia, entre 2013 y 2014 (Cyprinus carpio, Micropterus salmoides, Coptodon rendalli, Caquetaia kraussii y Kronoheros umbrifer). Los datos se recolectaron de la pesca artesanal, deportiva y turística que se realiza con trasmallos de superficie, atarraya, anzuelo con carnada viva, chinchorro de arrastre y varas de pesca. Los análisis de 9.151 individuos incluyeron métodos estándar para establecer la estructura de las tallas, el dimorfismo sexual de tamaño, la relación longitud-peso y su biología reproductiva (tallas de madurez, proporción sexual, fecundidad y periodos de madurez gonádica). Los resultados evidenciaron dimorfismo sexual de tamaño en C. carpio, M. salmoides y C. kraussii, crecimiento alométrico negativo en M. salmoides, C. kraussii y en los machos de C. carpio, así como crecimiento isométrico en C. rendalli, K. umbrifer y hembras de C. carpio. La talla media de madurez sexual difirió de las descritas en otros estudios, excepto en M. salmoides y K. umbrifer. Todas las especies mostraron una proporción mayor o igual de hembras y periodos de madurez gonádica concordantes con los periodos reproductivos descritos previamente. Esta información sirve de base para el monitoreo posterior del crecimiento y la reproducción de las cinco especies estudiadas y los lineamientos necesarios para su explotación sustentable en el embalse Peñol-Guatapé.Although the knowledge about the population structure and reproductive aspects of fish facilitates the design of management strategies, such information is scarce for Colombian reservoirs designed for electric energy production. This study evaluated both aspects of the main fishery resources of the reservoir Peñol-Guatapé, Antioquia, Colombia, from 2013 to 2014 (Cyprinus carpio, Micropterus salmoides, Coptodon rendalli, Caquetaia kraussii, and Kronoheros umbrifer). Data was collected from artisanal, sport, and touristic fishery performed by gillnet, cast nets, live-bait hook, seine net, and fishing rod. The analyses of the 9,151 individuals collected included standard methods for determining size frequencies, sexual size dimorphism, length-weight relationships per sex, and reproductive biology (sizes and sexual mature indexes, sex ratio, fecundity, and spawning period). Our results showed sexual size dimorphism in C. carpio, M. salmoides, and C. kraussii, negative allometric growth in M. salmoides, C. kraussii, and C. carpio males, as well as isometric growth in C. rendalli, K. umbrifer, and C. carpio females. Mean sizes of sexual maturity differed from other studies except in M. salmoides and K. umbrifer. All species showed a higher ratio of females and periods of gonadal maturity concordant with reproductive periods previously described. This information is useful as baseline data for further monitoring the growth and reproduction of the five studied species and establishing guidelines on their sustainable exploitation in the Peñol-Guatapé reservoir
Electrode cleaning and reproducibility of electrical impedance measurements of HeLa cells on aqueous solution
No full textLa espectroscopia de impedancia eléctrica (EIS) se emplea en el estudio de las propiedades eléctricas de células en suspensión. Para medir las propiedades eléctricas de materiales se utilizan dos (sistema de electrodo bipolar), tres (tripolares) y cuatro (tetrapolares) electrodos, siendo las medidas tetrapolares la mejor opción para minimizar los efectos de polarización de electrodo. Cuando se repiten las medidas de EIS en una misma muestra, se espera obtener espectros similares, sin embargo, en algunas situaciones se encuentran diferencias significativas asociadas con la baja reproducibilidad y repetibilidad. Aquí se utilizaron células HeLa dispersas en solución acuosa para evaluar también el efecto de la limpieza en el funcionamiento de los electrodos de oro. La limpieza de las superficies de los electrodos de oro se hizo por voltamperometría cíclica. Se encontró que la reproducibilidad y la repetibilidad de las medidas de impedancia aumentaba al limpiar los electrodos. Estos resultados evidenciaron que la limpieza de la superficie de los electrodos minimizó las contribuciones de la polarización de los electrodos en las mediciones. Además, se propone un modelo de circuito para describir el efecto de las superficies sin limpiar en las medidas eléctricas. Dicho modelo confirma que el efecto observado no se debió a una impedancia de polarización convencional. Más bien se trató de una polarización activa (como un potencial), la cual se presenta a bajas frecuencias y es independiente de la frecuencia de la señal de excitación.Electrical impedance spectroscopy (EIS) is used to study the electrical properties of cells in suspension. Two (bipolar electrode system), three (tripolar) and four (tetrapolar) electrodes are used to measure the electrical properties of materials with tetrapolar measurements being the best option to minimize electrode polarization effects. When EIS measurements are repeated for the same sample, almost identical spectra can be expected. However, in some situations, significant differences associated with low reproducibility and repeatability are found. Herein we used HeLa cells dispersed in an aqueous solution to evaluate the effect of cleaning on the performance of gold electrodes. The surface cleaning of gold electrodes was conducted by cyclic voltammetry. We found that the impedance measuring reproducibility and repeatability are enhanced when the electrodes are cleaned. These results show that surface cleaning minimizes the contribution of electrode polarization in measurements. Additionally, a circuital model is proposed to describe the effect of untreated surfaces on electrical measurement. The circuital model confirms that the observed effect is not due to a typical polarization impedance. Rather, it is an active polarization (interfacial polarization), which occurs at low frequencies, and is independent of the frequency of the excitation signal
Modelamiento por homología in silico de la quinoproteína glucosa deshidrogenasa unida a membrana en Pseudomonas fluorescens
No full textEntre las aplicaciones del modelamiento por homología están la predicción de ligandos, el análisis de mutaciones, y las actividades catalíticas. Normalmente, el uso de varios moldes produce modelos más precisos en la medida en que capturan mejor las variantes estructurales entre todas las posibles conformaciones de las proteínas de una familia. El modelamiento comparativo es una estrategia útil cuando no se tiene información en las ases de datos y se quiere hacer un ensayo xperimental relacionado con la estructura y el funcionamiento de una proteína. En el presente trabajo se analizó estructural y funcionalmente la quinoproteína glucosa deshidrogenasa unida a la membrana (membrane-bound PQQ-dependent glucose dehydrogenase, mGDH, PQQ mGDH) en Pseudomonas fluorescens, reconocida como un microorganismo promotor del crecimiento vegetal y una de cuyas funciones es la solubilización de fosfatos inorgánicos catalizados mediante PQQ mGDH. Esta es la primera enzima que participa en la oxidación directa de la glucosa transformando la D-lucosa a D-gluconato, proceso que es el inicio en la producción de ácidos orgánicos implicados en la solubilización de fosfatos inorgánicos. A pesar de la gran cantidad de estudios con esta enzima, no se ha reportado la determinación de su estructura tridimensional de la enzima quinoproteína glucosa deshidrogenasa (PQQ-GDH) en la bacteria P. fluorescens. En este estudio se comparó la secuencia e la proteína con las reportadas en las bases de datos para otras especies del género Pseudomonas y se propuso un modelo tridimensional de la enzima PQQ mGDH en P. fluorescens mediante el modelamiento por homología para caracterizar su estructura secundaria, el dominio catalítico, y el sitio de unión al ofactor pirroloquinolina quinona (PQQ), así como los dominios funcionales presentes en la proteína.Homology modeling is used for ligand prediction, mutation analysis, and catalytic activities. The use of several templates produces more precise models to better capture the structural variants among all the possible conformations of the proteins in a family. Comparative modeling is a useful strategy when there is no information reported in databases and there is a need for an experimental trial related to the structure and functioning of a protein. In the present study, we analyzed the structure and function of the membrane-bound quinoprotein glucose dehydrogenase (PQQ mGDH) in Pseudomonas fluorescens, known to be a plant-growth-promoting microorganism, one of whose functions is the solubilization of inorganic phosphates catalyzed by the PQQ mGDH, which is the first enzyme that participates in the direct oxidation of glucose by transforming D-glucose to D-gluconate. This process is the beginning of the production of organic acids involved in the solubilization of inorganic phosphates. Despite the large number of studies on this enzyme, none determines the three-dimensional structure of the PQQ-GDH enzyme in P. fluorescens. In our study, we compared the protein sequence with those reported in the databases for other species of Pseudomonas using a three-dimensional model of PQQ mGDH in P. fluorescens based on homology modeling to characterize the secondary structure of the protein, the catalytic domain, the binding site for the cofactor pyrroloquinoline quinone (PQQ), as well as the functional domains present in this protein
Estado poblacional de Crocodylus acutus Cuvier y Caiman crocodilus fuscus (Cope) en Puerto Badel y Correa, Bolívar, Colombia
No full textSe evaluaron la distribución espacial, la abundancia relativa y la estructura de tallas de Crocodylus acutus y Caiman crocodilus fuscus en Puerto Badel y Correa, Bolívar, mediante conteos mensuales nocturnos con lámparas en cuatro rutas de muestreo entre noviembre de 2015 y marzo de 2016. Se recorrieron 14 ciénagas y diez caños en una extensión aproximada de 215 km (Ẋ=14,3 ± 5,9 km). Se registraron 332 avistamientos durante el estudio, 26 de C. acutus y 306 de C. c. fuscus. La abundancia relativa para C. acutus fue de 0,11 avistamientos/km y para C. c. fuscus, de 1,26 avistamientos/km. Se encontraron poblaciones sin adultos mayores y una mayor proporción de juveniles en ambas especies. El tamaño poblacional de C. acutus osciló entre 0 y 9 individuos (n=3,89 ± 5,18) en Puerto Badel, y entre seis y 22 ejemplares (n=13,99 ± 7,99) en Correa. La población de C. c. fuscus fluctuó entre 49 y 81 individuos (n=64,80 ± 15,72) en Puerto Badel, en tanto que en Correa el valor estuvo entre 81 y 117 babillas (n=100,72 ± 15,56).We assessed the spatial distribution, relative abundance, and size distribution in classes of Crocodylus acutus and Caiman crocodilus fuscus in Puerto Badel and Correa municipalities, Bolívar department, using monthly spotlight surveys on four sampling routes between November 2015 and March 2016. We covered 14 marshes and ten streams, amounting to approximately 215 km (Ẋ = 14.3 ± 5.9 km). We recorded 332 sightings during the study, 26 of C. acutus and 306 of C. c. fuscus. We estimated a relative abundance of 0.11 sightings/km for C. acutus and 1.26 for C. c. fuscus. We found populations without adults and with a large proportion of juveniles in both species. C. acutus population size ranged between zero and nine individuals (n=3.89 ± 5.18) in Puerto Badel and from six to 22 (n=13.99 ± 7.99) in Correa. The estimated population of C. c. fuscus ranged between 49 and 81 individuals (n=64.80 ± 15.72) in Puerto Badel and that of the spectacled caimans between 81 and 117 (n=100.72 ± 15.56) in Correa
Determinación del rol del tiburón cazón antillano Rhizoprionodon porosus (Carcharhinidae) en el flujo de metilmercurio en las redes tróficas del Caribe colombiano
No full textEl metilmercurio (MeHg) es la forma orgánica más tóxica del mercurio. Es una neurotoxina cuya ingestión produce graves consecuencias en los seres humanos. En Colombia se generan desechos mercuriales en diferentes actividades, siendo los ecosistemas marinos los más afectados debido a la capacidad de bioacumulación y biomagnificación de las especies de diferentes niveles tróficos. Para evaluar el estado de contaminación por MeHg del Caribe colombiano y determinar su variación espacio-temporal, se analizaron ejemplares de Rhizoprionodon porosus como especie biomonitora (n=45). Se recolectaron muestras de tejido y contenido estomacal durante diferentes épocas en tres departamentos distintos, La Guajira, Atlántico y Bolívar. Las muestras se liofilizaron, se les hizo una extracción líquido-líquido con tolueno y cisteína, y se determinaron las concentraciones en los tiburones y sus presas con un analizador directo de mercurio (DMA80). Con estos resultados se calculó el factor de biomagnificación del metal en los compartimentos estudiados en las redes tróficas del Caribe colombiano. En los tres sitios hubo concentraciones de MeHg superiores a las establecidas como seguras por la Organización Mundial de la Salud, siendo los sectores adyacentes a los ríos Magdalena y Sinú los más afectados. La prueba de Kruskal-Wallis evidenció diferencias significativas entre las épocas de muestreo de los diferentes sitios. La correlación de Spearman demostró una relación entre la talla del individuo y la concentración de MeHg, lo que indica que R. porosus es una especie bioacumuladora de MeHg en las redes tróficas del mar Caribe colombiano.Methylmercury (MeHg) is the most toxic organic form in which mercury can be found. It is a neurotoxin whose intake causes serious consequences in humans. In Colombia, different activities generate mercurial waste and marine ecosystems are the most affected due to the bioaccumulation and biomagnification capacity of species in different trophic levels. In this context, we evaluated samples of Rhizoprionodon porosus as biomonitor species (n=45) to verify MeHg contamination in the Colombian Caribbean and assess its spatial and temporal variation. Samples of tissue and stomach contents were collected during different times in three different departments, La Guajira, Bolívar and Atlántico. The samples were lyophilized, then liquid-liquid extractions with toluene and cysteine were performed, and concentrations were determined in sharks and their prey using a direct mercury analyzer (DMA80). With these results, we calculated the biomagnification factor of the metal in the compartments of the trophic Colombian Caribbean networks under study. In all three sites, the concentrations of MeHg were higher than those established as safe by the World Health Organization and the sectors adjacent to the Magdalena and Sinú rivers were the most affected. The Kruskal-Wallis test showed significant differences between sampling times of the different sites. The Spearman correlation showed that there was a relationship between the size of the individual and the concentration of MeHg, which allowed to conclude that R. porosus is bioaccumulating MeHg in the trophic networks of the Colombian Caribbean