Institutional Repository CICESE (Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada)
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Comparative analysis of the cytotoxicity of zinc oxide nanoparticles and its effect on the cell cycle of fibroblasts, pre-osteoblasts and melanoma
No full textEn los últimos años, se ha incrementado exponencialmente la síntesis y aplicación de los nanomateriales en productos comerciales por lo que el hombre, los animales y el medio ambiente están expuestos a una cantidad y diversidad cada vez mayor de este tipo de materiales. Los usos de las nanopartículas de óxido de zinc (NPs de ZnO) están principalmente en el área farmacéutica, cosmética y de alimentación. Es por ello que en este trabajo se analizó y comparó la citotoxicidad, y la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS) en diferentes líneas celulares de tejido conectivo de ratón: fibroblastos (L929), cáncer de piel (melanoma, B16-F10) y pre-osteoblastos (MC3T3-E1), expuestas a diferentes concentraciones de dos tamaños distintos de NPs de ZnO. Además se evaluó el efecto que las NPs de ZnO ocasionan en la proporción de células presentes en las distintas fases del ciclo celular. Se realizó una caracterización fisicoquímica de las NPs de ZnO, utilizando DLS, espectrofotometría UV-Vis y TEM. Los resultados de este trabajo permitieron distinguir una citotoxicidad diferencial asociada al tamaño de las NPs de ZnO siendo las de 27 nm mas citotóxicas para la línea celular de melanoma (B16-F10), lo cual se relacionó al incremento en la producción intracelular de ROS. Mientras que las NPs con un tamaño de 39 nm, ocasionaron una citotoxicidad dependiente de la concentración en los pre-osteoblastos y fibroblastos, respectivamente. Las NPs de ZnO de 27 nm y 39 nm ocasionaron un arresto del ciclo celular en la fase G2/M en todas las líneas celulares, exceptuando en la línea celular de fibroblastos (L929) expuestas a las NPs de 27 nm que ocasionaron un arresto en la fase S del ciclo celular. Los resultados de este trabajo de nanotoxicología proporcionan mayores evidencias sobre el impacto en el ciclo celular en distintos tipos de linajes celulares y su dependencia con los diferentes tamaños de las NPs de ZnO.In recent years, the nanomaterials synthesis and their application in comercial products have increased exponentially, as consequence man, animals and the envi- ronment are exposed to increasing quantities of a diversity of nanomaterials. The applications of zinc oxide nanoparticles (ZnO NPs) are mainly in the pharmaceutical, cosmetic and food areas. Thus, in this work the cytotoxicity and the production of reactive oxygen species (ROS) were analyzed and compared in different mouse connective tissue cell lines: fibroblasts (L929), skin cancer (melanoma, B16-F10) and pre-osteoblasts (MC3T3-E1), that were exposed to different concentrations of two different sizes of ZnO NPs. Also, the ZnO NPs effect on the proportion of cells present in the different phases of the cell cycle was evaluated. The physicochemical characterization of the ZnO NPs was carried out using DLS, spectrophotometry and TEM. The results from this work showed a differential cytotoxicity associated with the size of the ZnO NPs, being those of 27 nm more cytotoxic for the melanoma cell line (B16-F10), which was related to the increase in the intracellular production of ROS. On the other side, the NPs with a size of 39 nm caused concentration-dependent cytotoxicity in pre-osteoblasts and fibroblasts, respectively. The 27 nm and 39 nm ZnO NPs caused a cell cycle arrest in the G2/M phase in all cell lines, except in the fibroblast cell line (L929) exposed to the 27nm NPs that caused an arrest in the S phase of the cell cycle. This nanotoxicological work provide significant evidence on the effect of ZnO NPs size on the cell cycle of different types of cell lineages
The role of the RHO-3 protein during the cell development of Neurospora crassa
No full textLas GTPasas monoméricas de la familia Rho actúan como proteínas de señalización clave para el establecimiento y mantenimiento de la polaridad celular y otros procesos esenciales para la célula. Estas funcionan como interruptores moleculares al ciclar entre un estado inactivo unido a guanosín difosfato (GDP) y un estado activo unido a guanosín trifosfato (GTP), lo cual está altamente regulado. En su conformación activa, las Rho GTPasas interactúan con proteínas efectoras para provocar una variedad de respuestas intracelulares y mediar una diversidad de procesos como la morfogénesis, división celular, remodelación del citoesqueleto de actina, tráfico vesicular y la dinámica de los microtúbulos. Rho3 es una GTPasa de la familia Rho exclusiva de hongos, la cual participa en la polaridad celular de levaduras al regular la organización del citoesqueleto de actina y la exocitosis. Sin embargo, la información acerca de su función en hongos filamentosos es escasa. En este trabajo se estudió el papel de RHO-3 en el desarrollo del hongo filamentoso modelo Neurospora crassa. Particularmente, se analizó el efecto de la eliminación de rho-3 en la morfogénesis celular, donde los resultados demostraron que la cepa que carece de este gen tiene graves defectos en la tasa de crecimiento, longitud de hifas áreas, conidiación y en el desarrollo sexual; además de alteraciones en la distancia entre septos. El mantenimiento de la organización del Spitzenkörper también se ve afectado en la cepa que carece de rho-3. Adicionalmente, se determinó la localización subcelular de RHO-3 mediante la fusión de la proteína verde fluorescente (GFP) en el extremo amino-terminal de RHO-3. El análisis por microscopía confocal reveló que esta proteína se localiza en la región externa del Spitzenkörper, en la membrana plasmática desde la región II hasta principios de la región III y en septos de hifas maduras, por lo que se sugiere que RHO-3 participa en la formación de estos. Además, análisis por microscopía confocal de la co-expresión de GFP-RHO-3 con la glucano sintasa 1 y la quitina sintasa 1 marcadas con la proteína fluorescente roja, demostraron que RHO-3 se asocia con las macrovesículas de la región externa del Spitzenkörper. Esta información sugiere que la GTPasa RHO-3 aunque no es esencial para el crecimiento polarizado de las hifas, juega un papel importante en el desarrollo de Neurospora crassa.The Rho family of monomeric GTPases act as signaling proteins for the establishment and maintenance of cell polarity and other essential cellular processes. They function as molecular switches by cycling between an inactive GDP-bound conformation and an active GTP-bound conformation, which is highly regulated. In the GTP-bound conformation, the Rho GTPases are able to interact with effector proteins to induce a variety of intracellular responses and mediate various processes including morphogenesis, cell division, actin cytoskeleton re-organization, vesicular trafficking and microtubule dynamics. Rho3 is a GTPase of the Rho family exclusive of fungi involved in regulating cell polarity in yeast, by controlling polarized exocytosis and the organization of the actin cytoskeleton. However, few studies have been performed about its function in filamentous fungi. In this study, we investigated the role of RHO-3 in the development of the model filamentous fungus Neurospora crassa. In particular, we analyze the phenotypic effect of deletion of rho-3, and the results revealed that the rho-3 null cells showed serious defects in growth rate, aerial hyphae length, conidia production and sexual development; besides alterations in the distance between septa. The maintenance of the organization of the Spitzenkörper is also affected in absence of the rho-3. In addition, the subcellular localization of RHO-3 was determined by the fusion of the green fluorescent protein (GFP) at the N-terminus of RHO-3. The confocal microscopy analysis revealed that this protein is localized in the outer region of the Spitzenkörper, in the plasma membrane from region II to the beginning of region III and in septa of mature hyphae, suggesting that RHO-3 participates in septum formation. Furthermore, confocal microscopy analysis of the co-expression of GFP-RHO-3 with glucan synthase 1 and chitin synthase 1 labeled with the red fluorescent protein, demonstrated that RHO-3 associates with macrovesicles of the external region of the Spitzenkörper. Taken together, our results suggest that the GTPase RHO-3, although is not essential for polarized growth of hyphae, plays an important role in the cell development of Neurospora crassa
Biological performance of juveniles Totoaba macdonaldi, acclimated to different temperatures and levels of inclusion of soybean meal in diet
No full textEn el presente trabajo se evaluaron los parámetros de crecimiento, índices productivos, la composición de ácidos grasos en el músculo, los parámetros sanguíneos, la preferencia térmica y la resistencia térmica de juveniles de Totoaba macdonaldi en respuesta a la temperatura de aclimatación (23, 26 y 29 °C) y al remplazo del 32, 43 y 56% de la harina de pescado (HP) por harina de soya (HS) en la dieta. Después de 61 días de cultivo la interacción de estos factores no afectó la supervivencia, la concentración y el tipo de ácidos grasos del músculo y la concentración de glóbulos rojos (GR) de los peces. En estas tres temperaturas, el remplazo de HP por HS afectó la concentración de proteínas totales (PT), albuminas (ALB), globulinas (GLOB), glucosa (GLU), triglicéridos (TG), aspartato aminotransferasas (AST), alanina aminotrasferasas (ALT) y la relación albumina:globulina (ALB:GLOB) de los peces. El factor de conversión alimenticia, la concentración de glóbulos blancos (GB), la concentración GLU, TG, AST, ALT y la resistencia térmica de los peces aclimatados a 23 y 26°C fueron afectados por la dietas con harina de soya, mientras que a 29 °C, influyó en el peso promedio, la ganancia en peso, la tasa de crecimiento específico (TCE), la tasa de eficiencia proteica (TEP), el factor de condición, el coeficiente de crecimiento térmico, el hematocrito (Htc), el volumen corpuscular medio (VCM) y la temperatura preferida. La temperatura de aclimatación 23 y 26 °C tuvo un efecto en el peso promedio, la TCE, la ganancia en peso, la TEP, la concentración de AST y ALT, la temperatura preferida y la resistencia térmica, mientras que la interacción temperatura-dieta afectó la concentración de GB, ALB, TG y la relación ALB:GLOB de los peces en 23 y 26°C. La menor concentración de algunos componentes de la química sanguínea (PT, ALB, GLOB, GLU y TG) se presentó a 23 y 26 °C con la dieta control (D0%) y cuando la HP se sustituyó en un máximo de 32% (D1). La temperatura preferida más alta (27.72 °C) se registró en los peces aclimatados a 23 °C, mientras que la mayor resistencia térmica (39.83 °C) se presentó en las totoabas aclimatadas a 29 °C y alimentadas con un 56% de HS en la dieta. Independientemente de la temperatura de aclimatación, cuando el porcentaje de HS en la dieta fue mayor, la concentración de GB, PT, ALB, GLOB, GLUC, TG, AST y ALT aumentó, mientras que la temperatura preferida de los peces aclimatados a 29 °C, y la resistencia térmica de los aclimatados a 23...This study evaluated the growth parameters, productive indices, muscle fatty acid profile, blood parameters, thermal preference and thermal resistance of juveniles of Totoaba macdonaldi in response to acclimation temperature (23, 26 and 29 °C) and replacement of 32, 43 and 56% of fishmeal (FM) by soybean meal (SBM) in the diet. After 61 days of culture none of these factors or their interaction affected the survival, muscle fatty acids and red blood cell concentration (RBC) of fish. In these three temperatures, the replacement of FM by SMB affected the concentration of total proteins (TP), albumin (ALB), globulins (GLOB), glucose (GLU), triglycerides (TG), aspartate aminotransferases (AST), alanine aminotransferases (ALT), and the albumin:globulins (ALB: GLOB) ratio of fish. At 23 and 26 °C, the replacement of the FM affected the feed conversion factor, white blood cell (WBC), GLU, TG, AST, ALT concentration, and the thermal resistance. While the average weight, the weight gain, the specific growth rate (SGR), the protein efficiency rate (PER), the condition factor, the thermal growth coefficient, the hematocrit (Htc), the mean corpuscular volume (MCV), and the preferred temperature were affected by the 29°C condition. The acclimation temperature had an effect on the average weight, SGR, weight gain, PER, AST and ALT concentration, preferred temperature, and thermal resistance of T. macdonaldi at 23 and 26 °C, while the temperature-diet interaction affected the concentration of GB, ALB, TG, and ALB:GLOB ratio of fish. The lowest concentration of some parameters of blood chemistry (TP, ALB, GLOB, GLU, and TG) occurred at 23° and 26 °C with control diet (D0%), and when FM was replaced by a maximum of 32%. The highest preferred temperature (27.72 °C) was registered in fish acclimated at 23 °C, while the highest thermal resistance (39.83 °C) was found in organisms acclimated at 29 °C and fed with 56% SBM in the diet. Regardless of the acclimation temperature, when the percentage of SBM in the diet was higher, the concentration of WBC, TP, ALB, GLOB, GLUC, TG, AST, and ALT increased. While the temperature preferred by acclimated fish at 29 °C, and thermal resistance of the acclimated at 23° and 26 °C decreased. In this context, the results of this work show the possible effects the a high percentage of SBM (> 32%) could have in the diet of T. macdonaldi. For this reason, it is necessary to complement these studies with the evaluation of other blood aspects ..
Bioprospecting of microalgae with potential for the production of biodiesel
No full textEl uso indiscriminado de las fuentes de energía no renovables, aunado a los problemas ambientales derivados de su uso, ha llevado a la búsqueda de alternativas en los suministros energéticos, siendo las energías renovables una opción que se ha perfilado y ha ganado fuerza en las últimas décadas. El biodiésel es un biocombustible líquido que asemeja las características de diésel convencional, sin embargo, es importante contar con un sistema de producción técnica y económicamente viable, donde la selección de la especie con que se produce el biodiésel juega uno de los papeles fundamentales. Es por lo anterior que se plantea como objetivo la bioprospección de especies de microalgas con alto contenido de lípidos y ácidos grasos saturados para la producción de biodiésel. Las especies a evaluar fueron aisladas de cuerpos de agua de la península de Baja California, las cuales actualmente forman parte de la colección del Laboratorio de Biotecnología de Algas del CICESE. Fueron seleccionadas diez especies de microalgas, cultivadas bajo las mismas condiciones en cultivos monoespecíficos, de los cuales se evaluó su biomasa para seleccionar aquella especie que será inducida a la sobreproducción de lípidos para producir biodiésel. Después del análisis preliminar de las diez especies de microalga, Chlorella autotrophica fue la especie con las mejores características para la sobreproducción de lípidos y ácidos grasos saturados, dado su mayor tasa de crecimiento (1.327 divisiones día-1), mayor proporción de ácidos grasos monosaturados (44.66%), mayores índices de productividad de biomasa (0.21 g L-1 día-1) y lípidos (0.03 g L-1 día-1), así como mejores propiedades de biodiesel, alcanzando un número de cetanos de 56.9. Para el ensayo de sobreproducción de lípidos y ácidos grasos saturados, la especie C. autotrophica fue inducida a estrés por salinidad, resultó en un incremento en la productividad de biomasa en los tratamientos (15 y 30 g L-1 de NaCl) pero sin incremento significativo en la productividad de lípidos y el número de cetanos. Los resultados indican que C. autotrophica es halotolerante y potencial especie para la producción de biodiésel.The indiscriminate use of non-renewable energy sources, together with the environmental problems derived from their use, has led to the search for alternatives in energy supplies, with renewable energies being an option that has emerged and has gained strength in recent decades. Biodiesel is a liquid biofuel that resembles the characteristics of conventional diesel, however, it is important to have a technically and economically viable production system, where the selection of the species with which the biodiesel is produced plays a fundamental role. For this reason, the objective of bioprospecting microalgae species with a high content of lipids and saturated fatty acids for biodiesel production. The species to be evaluated were isolated from water bodies of the Baja California peninsula, which are currently part of the collection of the Algae Biotechnology Laboratory of CICESE. Ten species of microalgae were selected, cultivated under the same conditions in monospecific crops, of which their biomass was evaluated to select the species that will be induced to overproduce lipids for the production of biodiesel. After the preliminary analysis of the ten species of microalgae, Chlorella autotrophica was the species with the best characteristics for the overproduction of lipids and saturated fatty acids, given its higher growth rate (1.327 day-1 divisions), higher proportion of fatty acids monounsaturated (44.66%), higher indices of biomass productivity (0.21 g L-1 day-1) and lipids (0.03 g L-1 day-1), as well as better biodiesel properties, which reached a number of cetanes of 56.9. For the overproduction test of lipids and saturated fatty acids, the species C. autotrophica was induced to stress by salinity, resulting in an increase in biomass productivity in the treatments (15 and 30 g L-1 of NaCl) but without an increasingly significant in lipid productivity and cetane number. The results indicate that C. autotrophica is halotolerant and a potential strain for biodiesel production
Evaluation of the affectation of some physical and biological variables in the acoustic detection process of vaquita (Phocoena sinus)
No full textLa vaquita (Phocoena sinus) es una marsopa endémica del Alto Golfo de California y es el mamífero marino en mayor peligro de extinción en el mundo. La principal amenaza para su sobrevivencia es la captura incidental en redes de enmalle. De 2008 a 2019 el Gobierno de México ha invertido un nivel sin precedentes de financiación y esfuerzo para evitar su extinción. Las acciones de conservación han abarcado estrategias para evitar su captura incidental, como vigilancia de actividades ilegales, establecimiento de áreas de prohibición de uso de redes y remoción de redes. Una parte fundamental del plan de recuperación fue la implementación de un programa de monitorización acústica que permitiera indicar la tendencia de la población de vaquita para conocer si los esfuerzos de conservación fueron efectivos. El programa consiste en una red de muestreo con detectores acústicos colocados dentro del Refugio de la Vaquita para grabar sus series de chasquidos de ecolocación y con esta información estimar la tasa de encuentro acústico de vaquita. Aún no se han evaluado todas las variables que pudieran sesgar la tasa de encuentro acústico si no se manejan y modelan de forma adecuada. En este estudio usamos los datos de las temporadas de muestreo de 2011 a 2015 con el objetivo de evaluar la afectación potencial de algunas variables oceanográficas, antropogénicas y biológicas en la detección acústica de vaquita. Para esto se caracterizaron las firmas acústicas que producen los delfines, se identificaron estos eventos en los datos del programa, se caracterizó la distribución de la actividad acústica de los delfines y se analizó las variables que están relacionadas con la detección acústica de vaquita. El modelo final de la ocurrencia acústica de vaquita arrojó como variables predictoras a la interacción de las variables sitios y temporada de muestreo, más la variable presencia de delfines. Por ello, se analizó la interacción espacial y temporal entre delfines y vaquitas durante el periodo de estudio. Dada la función de los chasquidos de ecolocación en los delfines y vaquitas, se infiere que la actividad acústica documentada en los patrones temporales y espaciales de estos cetáceos esta relacionada con la disponibilidad de presas y a que los delfines cambian el comportamiento acústico de vaquita y/o las alejan del sitio de muestreo. Por esta razón, probablemente los patrones de vaquita y de delfines mostraron poco traslape a pesar de tener presas similares y fueron ...The vaquita (Phocoena sinus) is an endemic porpoise to the Upper Gulf of California and is the most endangered marine mammal in the world. Bycatch in gillnets is the main threat of vaquita. From 2008 to 2019, the Government of Mexico has invested an unprecedented level of funding and effort to prevent its extinction. Conservation actions have included strategies to reduce and eliminate bycatch, such as surveillance of illegal activities, the establishment of areas banning the use of gillnets, removal of gillnets, etc. A key part of the vaquita recovery plans was the implementation of an acoustic monitoring program to estimate the population trend of vaquita to know if the conservation efforts have been effective. The program consists of a sampling mesh with autonomous acoustic loggers inside the Vaquita Refuge to record echolocation click trains to be able to estimate the acoustic encounter rate of the vaquita. Not all the variables have been evaluated yet to analyze potential bias in the acoustic detection of the vaquita. In this study, we analyzed data from the sampling seasons 2011 to 215 collected during summers to evaluate the potential impact of some oceanographic, anthropogenic, and biological variables in the acoustic detection of vaquita. To achieve this goal, it was needed to characterize the acoustic signatures produced by the dolphins, identify these events in the database, characterize the distribution of the acoustic activity of the dolphins, and study the variables that are related to the acoustic detection of the vaquita. The final model of the acoustic occurrence of vaquita included as predictor variables the interaction of the sites and sampling season variables, plus the presence of dolphins. Therefore, the spatial and temporal interaction between dolphins and vaquitas was analyzed during the study period. Given the role of echolocation clicks in dolphins and vaquitas, the most likely explanations for the acoustic echolocation activity found in the temporal and spatial patterns of these cetaceans could be related to prey availability, and that the presence of dolphins potentially could change the acoustic behavior of vaquita or move away from the sampling site. For this reason, the vaquita and dolphin patterns probably showed little overlap despite having similar prey, and the patterns were constant in the sampling seasons. Moreover, the sampling season variable was predictive also because the vaquita's acoustic detection rate ..
Effects of the marine heatwave The Blob and El Niño (2014-2017) on the structure of the euphausiids community in the southern region of the California Current
No full textEn el Sistema de Corriente de California (SCC), los eufáusidos son un componente importante del zooplancton por su alta abundancia, biomasa y por ser fuente de alimento para diversos organismos. Durante el periodo de 2014-2016 el SCC se vio influenciado por una serie de eventos cálidos que provocaron un aumento en la temperatura superficial del mar. A principios del 2014 un evento inusual llamado “El Blob”, afectó una amplia área del Pacífico norte, caracterizado por anomalías positivas de temperatura superficial del mar hasta por 3°C. Posteriormente en 2015-2016 se registró un evento El Niño. Estos eventos cálidos causaron alteraciones en la hidrografía y en el ecosistema pelágico. Con el objetivo de determinar el efecto de estos eventos en la estructura de la comunidad de eufáusidos de la región sur de la Corriente de California, se analizaron 159 muestras de zooplancton obtenidas en las campañas del programa Investigaciones Mexicanas de la Corriente de California 2014-2017. Se encontró un total de 30 especies, de las cuales Euphausia eximia, Nematoscelis difficilis, Nyctiphanes simplex y Stylocheiron affine presentaron una frecuencia de ocurrencia mayor al 90%. En respuesta a las condiciones anómalamente cálidas en la región, la comunidad de eufáusidos presentó diferencias respecto a la composición típica de especies. Los eufáusidos de origen tropical-ecuatorial como E. eximia, E. recurva y S. affine fueron las especies dominantes, mientras que se observó una reducción significativa de las especies subárticas Euphausia pacifica y Thysanoessa spinifera, así como las de transición como N. difficilis y Thysanoesa gregaria. Las especies subárticas y N. difficilis experimentaron una contracción de su rango de distribución habitual, mientras que las especies de origen ecuatorial E. eximia y larvas del G1A aumentaron su rango de distribución hacia la región más norteña. El análisis de correspondencia canónica para el análisis del acoplamiento físico biológico arrojó que las variables que controlaron la abundancia de eufáusidos durante los eventos cálidos de El Blob y El Niño fueron temperatura y salinidad a 10 m, la profundidad de la capa de mezcla y la concentración de oxígeno a 200 m.In the California Current System (CCS), euphausiids are an important component of zooplankton because of their high abundance, biomass and because they are a source of food for various organisms. During the 2014-2016 period, the CCS was influenced by a series of warm events that caused an increase in the Sea Surface Temperature. At the beginning of 2014 an unusual event called "The Blob", characterized by positive temperature anomalies, affected a large area of the North Pacific. Later in 2015-2016, an El Niño event occurred. These warm events caused alterations in the hydrography and in the pelagic ecosystem, registering a decrease in the phytoplankton biomass, as well as alterations in the composition, distribution, and abundance of zooplankton groups. In order to determine the effect of these events on the structure of the community of euphausiids of the southern region of the California Current, 159 samples of Zooplankton obtained in the campaigns of the Mexican research Program of the California current (IMECOCAL) 2014-2017. A total of 30 species were found, of which Euphausia eximia, Nematoscelis difficilis, Nyctiphanes simplex and Stylocheiron affine had an occurrence frequency greater than 90%. In response to anomalously warm conditions in the region, the euphausiids community presented differences from the typical species composition. The euphausiids of tropical-equatorial origin such as E. eximia, E. recurva and S. affine were the dominant species, while a significant reduction of the subarctic species Euphausia pacifica and Thysanoessa spinifera was observed, as well as those of transitional species N. difficilis and T. gregaria. The subarctic species and N. difficilis experienced a contraction of their usual range of distribution, while species of equatorial origin E. eximia and G1A larvae increased their range of distribution towards the northernmost region. Canonical correspondence analysis for the analysis of biological-physical coupling showed that the variables that controlled the abundance of euphausiids during the warm events of The Blob and El Niño were temperature and salinity at 10 m, the depth of the mixing layer and the oxygen concentration at 200 m
Lagrangian coherent structures and distribution of pelagic vertebrates in the Gulf of Mexico
No full textSe investiga la posibilidad de relacionar la distribución y comportamiento de algunos pelágicos mayores en el Golfo de México con estructuras lagrangianas coherentes definidas como máximos de los campos de los exponentes de Lyapunov de tiempo finito. Estos campos fueron calculados a partir de corrientes geostróficas obtenidas de datos de altimetría y una climatología de corrientes de modelos numéricos de circulación de alta resolución. Se analizan en particular las estructuras atrayentes sobreponiendo en ellas las posiciones diarias de ballenas piloto y de atunes aleta azul del Atlántico. Se muestra como las ballenas, generalmente, nadan pegadas al quiebre de la plataforma continental donde parecen seguir estructuras asociadas con la interacción de remolinos ciclónicos y anticiclónicos con la topografía al desplazarse de la Bahía de Campeche hacia la costa. La mayoría de los atunes atraviesan de este a oeste el Golfo de México en forma muy rápida sin seguir, aparentemente, ningún patrón. Sin embargo, al llegar al oeste del Golfo empiezan a desplazarse más lentamente alrededor de diferentes estructuras atrayentes. Se analiza también la distribución de estructuras lagrangianas coherentes persistentes y la distribución estacional de atunes aleta azul, encontrando que la presencia de una estructura atrayente persistente en el noroeste del golfo, coincide con la región donde los atunes se mantienen durante su etapa reproductiva. Experimentos numéricos indican que dicha región tiene una circulación anticiclónica relativamente persistente que tiende a retener partículas, lo cual, debido al uso del hábitat, podría explicar la presencia de atunes aleta azul en esta región. La identificación de estructuras atrayentes nos ayudó a entender mejor algunos de los procesos involucrados en el transporte de partículas que pueden explicar la presencia de pelágicos. Por otra parte, seguir la evolución de estructuras atrayentes nos sirvió para identificar al menos dos procesos importantes que pueden favorecer el forrajeo de ballenas piloto y que representan un refugio para los atún aleta azul durante suetapa reproductiva en dos regiones diferentes del Golfo de México.This research looks into the possibility of relating the distribution and behavior of several major pelagic species in the Gulf of Mexico to Lagrangian coherent structures defined as ridges of finite-time Lyapunov exponent fields. These fields were calculated using geostrophic velocities obtained from altimetry data and a climatology from high-resolution numerical circulation models. In particular, the attracting structures are analyzed by superimposing on them the daily position of pilot whales and Atlantic bluefin tuna. The findings show that the whales usually swim close to the continental shelf break, where they seem to follow structures associated with the interaction of cyclonic and anticyclonic eddies with the topography as they move from the Bay of Campeche toward the coast. Most of the tuna cross the Gulf of Mexico quickly from east to west, without following any evident pattern. Upon arriving in the western Gulf, however, they begin to move more slowly around different attracting structures. In a second analysis, where we observed the distribution of persistent Lagrangian coherent structures and the seasonal distribution of bluefin tuna, we found that the presence of a persistent attracting structure in the northwestern part coincides with the region where the tuna stay during their reproductive season. Numerical experiments indicate that the northwestern region of the Gulf has a relatively persistent anticyclonic circulation that tends to retain particles. Due to the use of the habitat, this could explain the presence of bluefin tuna in the region. The identification of attracting structures helped us to better understand some of the processes involved in particle transport that could explain the presence of pelagic species. Moreover, following the evolution of attracting structures served to identify at least two processes that might favor foraging by pilot whales and offer refuge to bluefin tuna during their reproductive season in two different regions of the Gulf
Erosion of the maximum subsurface saline of the anticyclonic eddies of the Loop Current based on numerical simulations and data obtained from gliders
No full textLa erosion del máximo subsuperficial de salinidad característico del Agua subsuperfical subtropical del Caribe (SUW, por sus siglas en Inglés) dentro del remolino de la Corriente de Lazo (LCE, por sus siglas en Inglés) Poseidón en el Golfo de México (GoM) y la formación del Agua común del Golfo (GCW, por sus siglas en inglés) durante su propagación hacia el Oeste, fue observado usando datos de gliders y modelación numérica. La mayor dilución del núcleo de alta salinidad de la SUW dentro del LCE Poseidón ocurrió a finales de Otoño e Invierno asociado vientos Nortes y la profundización de la capa de mezcla. Los procesos físicos que contribuyen a la dilución de la sal de la SUW dentro del núcleo de los LCEs son investigados usando un modelo de circulación regional del GoM. La estructrua vertical de salinidad y temperatura en el interior de los LCEs numéricos es validada a partir de datos de 32 anclajes instalados en el oeste del GoM y sistema de la Corriente de Lazo. El análisis del balance de sal en un remolino numérico de mayor duración y el compuesto de dieciseis remolinos revelan que la tendencia de salinidad es mayormente explicada por la difusión vertical de salinidad.
Los vientos Nortes fríos y secos en el primer invierno conllevan a flujos totales de calor negativos que provocan la inyección turbulenta de salinidad dentro del termostato de los LCEs y la dilución del núcleo de alta salinidad por debajo. La difusión vertical de salinidad continua homogenizando la salinidad en el océano superior hasta que el gradiente vertical de salinidad sea despreciable. Como resultado, la SUW se transforma en precursora de la GCW que finalmente se difundirá en la región del Oeste del GoM conocido como cementerio de remolinos o eddy graveyard (por sus siglas en inglés). Aunque la advección no contribuye significativamente en la formación de la GCW, es el proceso más importante que conlleva a la pérdida de salinidad por debajo de la isopicna de 1026 kg m−3, presumiblemente debido al intercambio horizontal debido a las interacciones remolino-remolino durante la propagación de los LCEs hacia el Oeste, interacciones remolino-talud en el eddy graveyard, y el bombeo de remolino positivo (afloramiento) durante el decaimiento de los LCEs a lo largo del talud occidental.The erosion of the sub-surface salinity maximum, signature of the Caribbean Subtropical UnderWater (SUW), within the Loop Current Eddy (LCE) Poseidon in the Gulf of Mexico (GoM) and the formation of the Gulf Common Water (GCW) during its journey westward, was observed using glider data and numerical modeling. Most of the dilution of the SUW high-salinity core within the LCE Poseidon occurs during late autumn and winter associated with Northern winds and mixed-layer deepening. The physical processes that contribute to salt dilution of the SUW inside the LCEs’ core are investigated using a numerical regional model of GoM. The vertical structure of the temperature and salinity inside the numerical LCEs is validated using a set of 32 moorings deployed in the western GoM and Loop Current system. The analysis of the salt budget in a longlasting numerical LCE and a composite of sixteen LCEs reveal that the salinity trend is mostly explained by the vertical salinity diffusion. Cold and dry Northern winds in the first winter drive strong negative net heat fluxes that trigger salinity entrainment into the LCEs’ thermostat and dilution of the SUW high-salinity core below. The vertical salinity diffusion continues homogenizing the salinity in the upper ocean until the vertical gradient of salinity is negligible. As a result, SUW is transformed to precursor of GCW that ultimately will be diffused to surrounding waters at the western GoM slope, the so-called graveyard for LCEs. Although the advection does not contribute significantly to formation of GCW, it is the most important process driving loss of salinity below the isopycnal of 1026 kg m−3, presumably due to horizontal exchange on eddy-eddy interactions during the propagation of the LCEs westward, eddy-slope interactions at the eddy graveyard, and positive eddy pumping (upwelling) during the LCEs’ decay along the western GoM slope
Inversión cooperativa gravimétrica y de forma de onda completa
No full textThere has been an increasing interest in recent years in the inversion of multiple geophysical data sets to obtain a consistent subsurface model for exploration and exploitation purposes. We develop a cooperative scheme based on Full Waveform Inversion (FWI) and petrophysical relations that minimizes the misfit between the observed and synthetic data measured at the surface in gravimetric stations and seismograms. This particular combination is motivated by the fact that the horizontal resolution of a model can be resolved by gravity inversion while the vertical resolution can be better estimated from the seismic data. This algorithm uses the adjoint-state method for the computation of the gradient needed for FWI and uses a constrained Conjugate Gradient Least Squares method for gravimetric inversion subject to the discrepancies between the density and the velocity models using petrophysical relationships between these properties. The proposed algorithm solves for seismic data in acoustic and elastic 2D heterogeneous media. For acoustic media, 3D examples are explored jointly with gravimetric inversion. We tested our algorithm on several synthetic models based on different geological structure. In all the examples, we were able to fit the data and achieve iterative convergence, recovering the interface between layers and the top and shape of the higher-velocity bodies. We compare with separated inversión and conventional joint inversion. The numerical examples demonstrate that the proposed method can be used to successfully combine gravimetric and seismic data sets to obtain a consistent subsurface model without incurring the computational cost of traditional joint-inversion methods.En los últimos años ha habido un creciente interés en la inversión de un conjunto de múltiples datos geofísicos para obtener un modelo subterráneo consistente con las mediciones para fines de exploración y explotación de recursos naturales. Desarrollamos un esquema cooperativo basado en la inversión de forma de onda completa (FWI) y las relaciones petrofísicas que minimizan el desajuste entre los datos observados y sintéticos medidos en la superficie en estaciones gravimétricas y sismogramas. Esta combinación particular está motivada por el hecho de que la resolución horizontal de un modelo puede resolverse mediante inversión de gravedad, mientras que la resolución vertical puede estimarse mejor a partir de los datos sísmicos. Este algoritmo utiliza el método de estado adjunto para el cálculo del gradiente necesario para FWI y utiliza un método de mínimos cuadrados de gradiente conjugado restringido para la inversión gravimétrica sujeto a las discrepancias entre los modelos de densidad y velocidad utilizando relaciones petrofísicas entre estas propiedades. El algoritmo propuesto ajusta los datos sísmicos en medios heterogéneos 2D acústicos y elásticos. Para medios acústicos, se exploran ejemplos en 3D conjuntamente con inversión gravimétrica. Probamos nuestro algoritmo en varios modelos sintéticos basados en diferentes estructuras geológicas. En todos los ejemplos, pudimos ajustar los datos y lograr la convergencia iterativa, recuperando la interfaz entre las capas y la parte superior y la forma de los cuerpos de mayor velocidad. Lo comparamos con la inversión separada y la inversión conjunta convencional. Los ejemplos numéricos demuestran que el método propuesto se puede utilizar para combinar con éxito conjuntos de datos gravimétricos y sísmicos para obtener un modelo subsuperficial consistente sin incurrir en el costo computacional de los métodos tradicionales de inversión conjunta
Presence and effect of polydorids on the oyster Crassostrea gigas cultured in San Quintin Bay B.C. Mexico
No full textEl ostión Crassostrea gigas, es un molusco bivalvo importante para la acuicultura a nivel mundial. En México, la mayor producción se realiza en Bahía San Quintín, B.C. Uno de los problemas sanitarios que enfrenta su cultivo, es la infestación por gusanos perforadores (polidóridos) que generan alteraciones en la concha, bajo rendimiento, infecciones secundarias, mortalidad y problemas de comercialización por el mal aspecto del producto. La producción ostrícola de Bahía San Quintín no ha escapado a esta problemática y al parecer esta ha venido en aumento. Lamentablemente, en México existen muy pocos estudios al respecto que permitan conocer la extensión del problema y establecer medidas de control. El objetivo del presente estudio fue identificar por taxonomía convencional, a los polidóridos que afectan al ostión en la bahía mencionada, determinar su distribución, prevalencia, intensidad, efecto en la concha, y su relación con en el índice de condición (IC) del hospedero. Adicionalmente, se identificaron, por bacteriología convencional, bacterias potencialmente patógenas aisladas de las alteraciones de la concha que pudieran sugerir el riesgo de aparición de infecciones secundarias. Se analizaron 1,080 ostiones recolectados mensualmente en 6 puntos de la bahía. Mediante un análisis en fresco se determinó la prevalencia e intensidad de las infestaciones por polidóridos, se caracterizó el daño en la concha de los ostiones con la ayuda de un programa de análisis de imágenes y se determinó el índice de condición. Las características morfológicas indicaron que los gusanos pertenecen a la familia Spionidae específicamente al Complejo-Polydora. Se observó la presencia de estos gusanos en todos los puntos estudiados indicando que los polidóridos están bien establecidos en la bahía; sin embargo, las prevalencias e intensidades más altas (66 – 61% y 2 – 3 polidóridos por ostión, respectivamente) se registraron en 3 sitios sin una clara tendencia espacial, posiblemente asociados a condiciones específicas del sitio de cultivo. La prevalencia e intensidad de la infestación no se vieron influenciadas por la estacionalidad al igual que el IC. Lo que puede estar determinado por la estrategia de desarrollo larval (adelfofagia) y el ciclo gonadal. Los daños en la concha causados por el poliqueto, pueden alcanzar hasta el 45 % de su superficie interna y pueden ser de reciente formación o calcificados. Estas características permiten determinar si una infestación esta activa ...The oyster Crassostrea gigas is an important bivalve mollusk for worldwide aquaculture. In Mexico, the largest production is carried out in San Quintin Bay, B.C. Infestations by boring worms (polydorids) is a big problem for this activity worldwide. It may cause alterations in the shell, low yield, secondary infections, mortality and commercial problems due to the product’s poor appearance. The oyster production of San Quintin Bay has not escaped this problem and it seems that it has been increasing. Unfortunately, there are few studies in this regard in Mexico that allow us to know the extent of the problem and establish control measures. This study aimed to identify, by conventional taxonomy, the polydorids that affect the oyster in the mentioned bay and determine their distribution, prevalence, intensity, effect on the shell, and their relationship with the condition index (CI) of the host. Additionally, potentially pathogenic bacteria isolated from shell alterations that may suggest the risk of secondary infections were identified by conventional bacteriology. Sampling was carried out monthly in 6 points of the bay where 30 oysters were collected in each one during six months. The morphological characteristics indicated that the worms belong to the Spionidae family, specifically to the Polydora-Complex. The presence of these worms was observed in all the sites studied, indicating that the polydorids are well established in the bay; however, the highest prevalence’s and intensities (66-61% and 2-3 polydorids per oyster, respectively) were recorded in 3 sites without a clear spatial trend, possibly associated with specific conditions of the culture site. The prevalence and intensity of the infestation, and CI were not influenced by season. It can be determined by the larval development strategy (adelphophagy) and the gonadal cycle. The damage shell can reach up to 45% of its internal surface and can be newly formed or calcified. These characteristics make it possible to determine if an infestation is active or old, and the presence of both indicates re-infestation. Despite this, a direct correlation with the CI was not observed, although it did vary with respect to the sampling point, which may also be associated with the specific conditions of the culture site and reproductive condition. Bacteriological analysis showed the presence of Vibrio-type bacteria, which suggests that these lesions may be a route for secondary infections. The information..