Repositorio Digital - Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Fisicas y Naturales
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Composición y aspectos funcionales de los macroinvertebrados acuáticos presentes en una microcuenca de cabecera en los Andes de Risaralda, Colombia
No full textLos macroinvertebrados acuáticos cumplen un rol ecológico importante en los ecosistemas acuáticos porque permiten comprender la dinámica del flujo de energía y de los nutrientes, así como de las relaciones tróficas. Son pocos los estudios asociados con microcuencas de cabeceras andinas, y, en ese contexto, el presente estudio tuvo como objetivo evaluar el efecto de la heterogeneidad de microhábitats en la riqueza de los taxones y los grupos funcionales alimenticios en los macroinvertebrados acuáticos presentes en la microcuenca Dalí, Andes centrales de Colombia. Se hicieron monitoreos bianuales entre el 2012 y el 2016 de los aspectos biofísicos mediante el índice de hábitat fluvial, así como de los macroinvertebrados acuáticos recolectados con red Surber en los microhábitats dominantes en cinco estaciones a lo largo de la quebrada Dalí y de dos tributarios. La asignación de los grupos funcionales alimenticios se hizo con base en la revisión de la literatura especializada. En general, se registró un hábitat fluvial bien construido. Se recolectaron 34.144 organismos pertenecientes a 147 taxones que se clasificaron en seis grupos funcionales alimenticios, siendo el de los recolectores el más abundante, seguido de los fragmentadores. El sustrato rocoso fue el microhábitat más diverso. Se observaron diferencias significativas entre los microhábitats (p<0,05) y una correlación positiva de Pearson (r2 : 0,923) entre la riqueza de taxones y las condiciones del hábitat fluvial. Estos resultados confirman que la microcuenca Dalí presenta el patrón típico de las corrientes de cabecera, entornos muy heterogéneos donde la presencia de material alóctono, la heterogeneidad de los microhábitats e, incluso, las coberturas vegetales influyen ya sea positiva o negativamente en la comunidad de los macroinvertebrados acuáticos.Aquatic macroinvertebrates play a critical ecological role in aquatic ecosystems because they allow understanding thedynamics of the energy and nutrient flow, as well as the existing trophic relationships. However, there are few studies about the structure and composition of aquatic macroinvertebrates in Andean headwaters streams. In this study, we aimed to evaluate the effect of microhabitat heterogeneity on the taxa richness and functional diversity of aquatic macroinvertebrates in the Dali Creek, a low order creek in the Central Andes of Colombia. From 2012 to 2016, surveys were conducted twice a year in seven sampling reaches where we evaluated the fluvial habitat index and sampled its dominant microhabitats for aquatic macroinvertebrates. We collected 34,144 organisms grouped in 147 taxa that were classified into six functional groups, with collector and litter fragmenter groups being the most abundant. The rocky substrate was the microhabitat with the highest diversity. The difference in the taxa richness between microhabitats was statistically significant (p<0.05) and Pearson’s correlation between taxa richness and the fluvial habitat index of the sampled reaches was positive (r2 =0.923). Our results showed that even in headwaters, the heterogeneity of the reaches and microhabitats determines the composition and abundance of aquatic macroinvertebrates
Fitoperifíton asociado con macrófitas en una ciénaga tropical de la cuenca del río Atrato, Quibdó (Chocó), Colombia
No full textEl fitoperifíton es una de las comunidades más importantes en las ciénagas o lagos de planos inundables por el papel que desempeña en el flujo de la energía, el ciclo de nutrientes y la productividad primaria de estos importantes ecosistemas. En este estudio se analizó la comunidad fitoperifítica asociada con tres especies de macrófitas (Ludwigia sedoides Humb. and Bonpl. Hara 1953, Nymphoides indica L. Kuntze, 1891 y Eichhornia azurea Swartz. Kunth, 1843) en una ciénaga tropical de la cuenca del río Atrato, Chocó, Colombia. Los muestreos se realizaron entre mayo y agosto del 2014 mediante la recolección de muestras de fitoperifíton de raíces de tres ejemplares de cada especie estudiada. Simultáneamente se midieron algunas variables físicas y químicas del agua circundante. Se registró una densidad de 1.160,63 ind.cm-2, distribuida en 82 morfoespecies, 26 familias, 16 órdenes y ocho clases, siendo la clase Bacillariophyceae la más abundante en las tres especies estudiadas. L. sedoides presentó la mayor densidad y riqueza fitoperifítica asociada. Se registraron diferencias en los valores de densidad, riqueza, diversidad y dominancia del fitoperifíton de las macrófitas estudiadas (p<0,05). El análisis de agrupamiento basado en el índice de Jaccard indicó poca similitud en la composición de la comunidad perifítica entre las especies de macrófitas, así como un marcado efecto del periodo hidrológico. En el estudio se establece la línea de base para el conocimiento de las comunidades fitoperifíticas asociadas con macrófitas en las ciénagas de zonas bajas tropicales como las del río Atrato.The phytoperiphyton is one of the main communities in swamps or floodplains given its fundamental role in the energy flow, the nutrient cycle, and the primary productivity of these ecosystems. In the present study, I analyzed the phytoperiphytic community associated with three macrophyte species (Ludwigia sedoides Humb. and Bonpl. Hara 1953, Nymphoides indica L. Kuntze, 1891, and Eichhornia azurea Swartz. Kunth, 1843) in a tropical swamp in the Atrato River basin, ChocóColombia. I collected the phytoperiphyton samples between May and August 2014 from the roots of three specimens of each of the species under study, and I measured some physical and chemical variables of the surrounding water. I registered a density of 1160.63 ind.cm-2 distributed in 82 morphospecies, 26 families, 16 orders, and eight classes, the Bacillariophyceae class being the most abundant. L. sedoides presented the highest density and associated phytoperiphytic richness. I found differences in the density, richness, diversity, and dominance of the phytoperiphyton among the studied macrophytes (p<0.05). Clustering analysis based on the Jaccard index indicated a low similarity in the composition of the phytoperiphytic community among the macrophyte species, as well as a marked effect of the hydrological period. The present study constitutes a baseline for the knowledge of the phytoperiphytic communities associated with macrophytes in the swamps of low tropical areas such as the Atrato River basin
Doce lecciones de cálculo vectorial
No full textEl presente texto es el resultado de la reexi´on de los autores, acerca de la
ense˜nanza y el aprendizaje del curso de c´alculo vectorial para estudiantes de
ingenier´a, realizada por m´as de 10 a˜nos en la Escuela Colombiana de ingenier´a.
Inicialmente se trabaj´o cada uno de los cap´tulos como notas de clase
para el curso en el marco de una propuesta metodol´ogica diferente en la cual
se prioriz´o la comprensi´on profunda de los conceptos sobre el desarrollo de
habilidades para resolver ejercicios tipo.
Nuestra propuesta en este texto es estudiar las funciones denidas de Rn
en
Rm
para n = 1, 2, 3 ym = 1, 2, 3 y algunas aplicaciones de la diferenciabilidad
e integraci´on de estas funciones a la f´sica, mediante la parametrizaci´on de
diferentes objetos geom´etricos en el espacio: curvas, supercies y s´olidos. Con-
sideramos que esta forma de abordar el curso le permite al estudiante acceder
de manera m´as concreta a la tem´atica del curso.
El contenido se desarrolla en 12 lecciones, cada una de las cuales se puede
cubrir completamente en una semana de clase. Los ejercicios propuestos en
cada lecci´on permiten ejemplicar la teor´a y desarrollar habilidad en hacer
c´alculos a partir del an´alisis de las situaciones y el entendimiento del manejo y
uso de las herramientas. Es por esto que evitamos la presentaci´on de ejemplos
que pudieran ser utilizados como protocolos para hacer determinado tipo de
ejercicios.
En la primera lecci´on se hace un recuento de los sistemas de coordenadas
rectangulares para el plano y el espacio, de los vectores geom´etricoy de las
representaciones de algunos lugares geom´etricos, rectas y planos, mediante
ecuaciones. En la segunda lecci´on se introducen los sistemas de coordenadas
cil´ndricas y esf´ericas para el espacio, haciendo especial ´enfasis en el manejode cada sistema por separado, no en el paso de un sistema a otro, as´ıcomoen
la representaci´on de lugares geom´etricos mediante ecuaciones e inecuaciones
en cada sistema. En la tercera lecci´on se estudian las funciones vectoriales
definidas de k-celdas en R2 y R3 para k =1, 2, 3, haciendo especial ´enfasis en
el caso de 1-celdas y el uso de estas funciones para modelar el movimiento en
el espacio. Posteriormente, considerando estas funciones como parametrizaciones
de curvas, se llega a la parametrizaci´on de superficies y s´olidos para,
desde esta perspectiva, adentrarse al estudio de la geometr´ıa de curvas y su-
perficies.
En las lecciones 4 aa77se estudianloscampos escalares: funcionesdefinidas de
un subconjunto de Rn en R, centrando el estudio en los casos de n =2yn =3.
Se inicia en la lecci´on 4 con una caracterizaci´on topol´ogica de los dominios de
estas funciones. Luego se aborda el concepto de l´ımite desde una generalizaci´on
del concepto de l´ımite lateral de las funciones de una variable real. Esta
generalizaci´on se hace por medio de lo que denominamos acercamiento a un
punto, perspectiva que nos permite abordar el concepto utilizando todas las
herramientas desarrolladas para las funciones de una variable. Continuamos
en la lecci´on 5 con la misma estrategia, definiendo el paso por un punto en
una direcci´on y a partir de lo cual, se define la derivada direccional, para terminar
con un estudio detallado de la diferenciabilidad. En la lecci´on 6, desde
la misma ´optica se estudia la regla de la cadena, dando sentido al vector gradiente
de funciones diferenciables. En la lecci´on 7 se desarrolla el tema de
valores extremos de funciones, involucrando el concepto de paso por un punto
para poder dar sentido y deducir el criterio utilizado para las funciones de dos
variables y a la t´ecnica de Multiplicadores de Lagrange.
En las lecciones 8 y 9 se aborda el concepto de integral de funciones escalares
sobre curvas, superficies y s´olidos, comenzando por la definici´on de las sumas
de Riemann sobre 1-celdas, 2-celdas y 3-celdas, pasando a integrales iteradas
y luego, usando parametrizaciones para definir las integrales sobre dominios
m´as generales, logramos presentar la integral de manera unificada y con un
enfoque geom´etrico.
En las lecciones 10 y 11 se introducen los campos vectoriales bidimensionales
y tridimensionales y algunos de los conceptos m´as importantes, desde el punto
de vista f´ısico, que dar´an sentido a los Teoremas Fundamentales, como son
flujo, circulaci´on, densidad rotacional, densidad de expansi´on y campos gra-
diente. La circulaci´on de un campo a lo largo de una curva es fundamental
para definir los conceptos de superficies cerradas, superficies con borde y borde
de una superficie. De la misma forma en que se defini´o este´ultimo, definimos
superficie (o borde) de un s´olido. En estas mismas secciones, se definen los
elementos de integraci´on vectoriales de longitud, ´area y volumen para terminar con la integraci´on de campos vectoriales sobre curvas, superficies y s´olidos
y los Teoremas fundamentales: Green, Stokes y Divergencia, planteados en
t´erminos de la medici´on de la expansi´on y la rotaci´on.
Por ´ultimo, en la lecci´on 12 se demuestran los Teoremas Fundamentales de
una forma muy geom´etrica, entendible para un estudiante de ingenier´ıa.
Agradecemos a los profesores de la Escuela Colombiana de Ingenier´ıa que participaron
en la propuesta metodol´ogica del curso de c´alculo vectorial de la que
surgi´o este texto. Especialmente queremos agradecer a los profesores Oscar
Pulido, Boris Pulido, Eduardo Brieva, Nicol´as Espitia, Leonardo Guti´errez y
Richar Ria˜no quienes hicieron aportes, tanto de contenido, como de ejercicios.
Al estudiante Carlos Antonio Pinz´on quien realiz´o algunos aportes te´oricos
importantes. El profesor Richar Ria˜no escribi´o la demostraci´on del Teorema
del Cambio de Variable que hemos incluido en el Ap´endice.
Todas las gr´aficas del texto son creaciones originales de Santiago Acosta Arreaza
quien, usando su talento para comprender y manipular los paquetes
gr´aficos de LATEX, logr´o plasmar en las im´agenes los conceptos m´as relevantes
de la teor´ıa, lo que requiri´o un esfuerzo y una dedicaci´on invaluables.1 e
First record of Vacupernius packeri (Allen) (Ephemeroptera: Leptohyphidae) from Colombia and South America with additional notes on egg morphology
No full textSe registra por primera vez el efemeróptero Vacupernius packeri en Colombia y América del Sur y se describe la morfología de sus huevos. La especie se identificó a partir de ninfas, subimagos e imagos procedentes de los departamentos de Tolima y Caldas, Colombia. Los huevos tienen forma oval, una cápsula polar y placas coriónicas poco superpuestas cerca al polo sin tapa. Además, se observó que presentan características similares a las del grupo Traverhyphes: placas coriónicas poco traslapadas y ausentes en el corion que rodea la cápsula polar. Es importante aclarar las relaciones entre los grupos Vacupernius y Traverhyphes en futuros análisis filogenéticos.In the present study, we recorded for the first time the mayfly species Vacupernius packeri (Allen, 1967) in Colombia and South America describing the egg of this species. The identification was based on nymphs, subimagos, and imagos from Tolima and Caldas, Colombia. The eggs are ovalshaped, with one polar cap, and chorionic plates that are a little overlapped near the uncapped pole but absent near the capped pole. The egg has similar characteristics to the Traverhyphes group eggs, such as chorionic plates slightly overlapped and absent on the chorion surrounding the polar cap. Future phylogenetic analyses would be important to clarify the relationships between Vacupernius and the Traverhyphes group
Determinación del espectro de energía de un haz de rayos X terapéutico de kilovoltaje a partir de su curva de atenuación
No full textMuchas áreas científicas y tecnológicas asociadas a procesos industriales, radiodiagnóstico y terapia radiante demandan altos niveles de precisión y practicidad en la medición de espectros de energía de rayos X. El espectro de un haz de rayos X puede determinarse de manera directa, a través de un detector de alta resolución, o de manera indirecta utilizando su curva de atenuación y una apropiada técnica matemática. La medición directa del espectro de rayos X suele ser costosa, problemática y exige considerable experticia. El propósito del presente trabajo fue determinar el espectro de energía de un haz de rayos X de kilovoltaje (kV) utilizando una medición indirecta del mismo, basada en la curva de atenuación del haz y en el uso de transformadas de Laplace. Para esto, i) se llevó a cabo una descripción completa y exhaustiva de la derivación matemática de la función que representa al espectro de energía; ii) se reconstruyó el espectro usando el algoritmo multistart junto con la función lsqnonlin de MATLAB; iii) se validó la reconstrucción del espectro comparando los valores de la capa semirreductora del espectro y de la curva de atenuación. Los resultados mostraron que los valores de las capas semirreductoras del espectro y la curva de atenuación fueron próximos entre sí y que el tiempo de cálculo del espectro fue notablemente corto. Por tanto, se concluye que la determinación indirecta del espectro de rayos X a partir de su curva de atenuación y mediante el uso novedoso de la sinergia multistart-lsqnonlin, es una alternativa más simple, más rápida y tan eficaz como la de medición directa del espectro.Many scientific and technological areas associated with industrial process, diagnostic radiation images and radiation therapy demand high levels of accuracy and practicality for the measurement of X-ray energy spectra. The energy spectra of an X-ray beam can be determined either a direct or indirect measurement. Direct measurement uses a high energy resolution detector placed along the direction of the beam. Indirect measurement is based on the transmission curve of the beam and Laplace transforms. For this, i) a complete and exhaustive description of the mathematical derivation of the energy spectrum was carried out; ii) it was used the multistart algorithm along with the lsqnonlin function of MATLAB for the reconstruction of the spectrum; iii) the reconstruction of the spectrum was validated by comparing the half-value layer of the spectrum and the attenuation curve. The results showed that the half-value layer values of the spectrum and the attenuation curve were close to each other and the calculation time of the spectrum was considerably short. Therefore, it is concluded that the indirect determination of the X-ray spectrum from its attenuation curve by means of the novelty usage of the multistart-lsqnonlin synergy is a demonstrably simpler, faster and as effective alternative as the direct spectrum measurement
On the splitting rate of rate of a tower of Artin-Schreier type
No full textEn este artículo estudiamos el comportamiento asintótico del número de lugares racionales en una torre de tipo Artin- Schreier sobre un cuerpo finito con 2s elementos, donde s > 0 es un entero impar.In this note we study the asymptotic behaviour of the number of rational places in a tower of function fields of Artin-Schreier type over a finite field with 2s elements, where s > 0 is an odd integer
The Scalar Field Model of Dark Energy in the Framework of the Holographic Principle
No full textSe estudian soluciones cosmológicas para un campo escalar acoplado mínimamente a la curvatura, en el marco del principio holográfico. Se pueden obtener soluciones phantom sin introducir grados de libertad fantasma, y el sistema autónomo contiene soluciones de expansión acelerada estables y atractores de Sitter. Para el campo con acoplamiento no-mínimo se analiza el caso especial del acoplamiento conforme y se demuestra que un campo escalar que evoluciona dinámicamente puede producir el efecto de la constante cosmológica.We study cosmological solutions for a scalar field minimally coupled to the curvature, in the framework of holographic dark energy. Phantom solutions can be obtained without introducing ghosts’ degrees of freedom, and the autonomous system contains stable accelerated expansion solutions and de Sitter attractors. For the non-minimally coupled scalar field the special case of the conformal coupling is analyzed, and it is shown that dynamically evolving scalar field produces the effect of the cosmological constant
Frecuencia cardíaca y frecuencia de muda a diferentes temperaturas en dos especies de lagartijas colombianas, Anolis huilae y A. tolimensis (Squamata: Dactyloidae)
No full textLa frecuencia cardíaca y la frecuencia de muda son dos variables fundamentales para la determinación del estado fisiológico de un animal, en especial ante los cambios ambientales que afectan su temperatura corporal. Debido a la poca información sobre estos dos parámetros fisiológicos en ecotermos, el objetivo de este trabajo fue reportarlos en las lagartijas Anolis huilae y A. tolimensis en tres temperaturas diferentes bajo condiciones de laboratorio, y establecer su sensibilidad térmica. Las temperaturas fueron 15, 20 y 25 °C para A. huilae, y 17, 22 y 27 °C para A. tolimensis, seleccionadas con base en las de las localidades donde viven en el departamento del Tolima: Juntas (A. huilae) y Llanitos (A. tolimensis). Las temperaturas altas incrementaron la frecuencia cardíaca (A. huilae: entre 53,3 latidos por minuto, lpm, a 17 °C y 57,2 lpm a 27 °C; A. tolimensis: entre 45,1 lpm a 15 °C y 50,6 lpm a 25 °C) y disminuyeron la frecuencia de muda (A. huilae: entre 135 días a 15 °C y 38 días a 25 °C; A. tolimensis: entre 53 días a 17 °C y 25 días a 27 °C). La sensibilidad térmica de la frecuencia cardíaca fue baja, en tanto que en la frecuencia de muda fue mucho más alta. Como era de esperarse, los incrementos en la temperatura ambiental producen cambios significativos en la función animal, que pueden tener un costo energético para el desempeño normal de los lagartos bajo condiciones naturales.The heart rate and the molting frequency are two valuable parameters to determine the physiological state of animals, especially under the current environmental changes which are affecting their body temperature. Given the little information about these two physiological parameters in ectotherms, in this work, we determined the heart rate and molting frequency of the lizards Anolis huilae and A. tolimensis at three different temperatures under laboratory conditions, as well as their thermal sensitivity. The temperatures were 15, 20, and 25 °C for A. huilae and 17, 22, and 27 °C for A. tolimensis, selected according to the temperatures in the localities where they live in the department of Tolima: Juntas (A. huilae) and Llanitos (A. tolimensis). High temperatures increased the heart rate (A. huilae: from 53.3 beats per minute (bpm) at 17°C to 57.2 bpm at 27°C; A. tolimensis: from 45.1 bpm at 15°C to 50.6 bpm at 25°C) and decreased the molting frequency (A. huilae: from 135 days at 15°C to 38 days at 25°C; A. tolimensis: from 53 days at 17°C to 25 days at 27°C). Heart rate thermal sensitivity was low whereas the molting frequency was higher. As expected, increased environmental temperatures produced significant changes in animal functions that may be energetically expensive for the normal performance of lizards in natural conditions
Galileones vectoriales con simetría SU(2) como los generadores de los períodos de inflación primordial y expansión acelerada tardía
No full textEn este trabajo se demuestra que la generalización de la acción de Proca podría dar cuenta de los períodos conocidos de expansión acelerada del universo. Los campos vectoriales asociados a esta acción, denominados Galileones vectoriales, con simetría SU(2) y en disposición de tríada cósmica, permiten caracterizar un universo isótropo y homogéneo, satisfaciendo a su vez una condición necesaria para la ausencia de la inestabilidad de Ostrogradski. Por otra parte, la mencionada generalización posibilita la definición de dos fluidos artificiales: el fluido de Yang-Mills el cual corresponde a un término cinético con densidad de energía positiva, y el fluido de los Galileones vectoriales con densidad de energía negativa, ofreciendo un nuevo escenario para la descripción de la expansión acelerada del universo. En este trabajo se estudian las consecuencias cosmológicas de una de las piezas de la acción generalizada de Proca construida a partir del tensor , la cual es la versión simétrica del tensor de esfuerzos del campo de gauge . La inflación primordial se identifica con un par de puntos de silla del sistema dinámico obtenido para el modelo; lastimosamente la duración de este período es altamente sensible a las condiciones iniciales. Por otra parte, la era de expansión acelerada tardía se podría reproducir de manera satisfactoria gracias a un interesante comportamiento de autoajuste fino de las variables del sistema dinámico.We show in this work that the generalization of the Proca action could give account of the known periods of accelerated expansion of the universe. The vector fields associated with this action, called vector Galileons, with a SU(2) symmetry and in a cosmic triad configuration, allow us to characterize an isotropic and homogeneous universe, satisfying in turn a necessary condition for the absence of the Ostrogradski instability. On the other hand, the aforementioned generalization allows us to define two artificial fluids: the Yang-Mills fluid which corresponds to a kinetic term with positive energy density, and the vector Galileon fluid with negative energy density, offering a new scenario for the description of the accelerated expansion of the universe. In this work we study the cosmological consequences of one of the pieces of the generalized Proca action built from the tensor, which is the symmetric version of the gauge field strength tensor .The primordial inflation is identified with a couple of saddle points of the obtained dynamical system for this model; unfortunately the length of this period is highly sensitive to the initial conditions. On the other hand, the late accelerated expansion epoch could be successfully reproduced thanks to an interesting self-finetuning mechanism of the dynamical system variables