Institutional Repository CICESE (Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada)
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Generation of oscillations in low dimensional systems by means delays
No full textEn este trabajo de tesis se presentan algunas técnicas para inducir oscilaciones periódicas o caóticas en sistemas de bajo orden. El primer método que se presenta consiste en inducir oscilaciones caóticas en sistemas de segundo orden, tipo Lienard, mediante un control retroalimentado lineal que depende del estado actual y del estado retardado. Con las series de Taylor se obtiene un sistema aproximado, del sistema con retardo, al truncar la serie del retardo al tercer orden. Después, el sistema aproximado es igualado a un sistema caótico existente al ajustar los parámetros introducidos en el control. Así, el sistema con retardo presenta órbitas caóticas. Otro método propuesto utiliza la estructura de perturbaciones singulares para inducir órbitas periódicas o caóticas en sistemas de cualquier orden. En este procedimiento, primero se lleva al sistema a la estructura de perturbaciones singulares, para después acoplarlo a un sistema de retardo puro ("pure shift") con la misma estructura que un sistema discreto (mapeo); así, el sistema en lazo cerrado produce dinámicas similares a las del mapa utilizado en el algorítmo de control. Se propone una tercera técnica para generar oscilaciones periódicas o caóticas en sistemas de primer y segundo orden. Esta técnica consiste en elegir una función no lineal del estado retardado con algunas propiedades de pasividad, y ajustar una ganancia para asegurar la inestabilidad de todos los puntos de equilibrio del sistema en lazo cerrado, para después imponer condiciones de semipasividad. Al cumplirse estas condiciones, el sistema en lazo cerrado produce oscilaciones periódicas o caóticas. En cada una de estas técnicas se incluyen ejemplos que ilustran la efectividad de los métodos propuestos.This thesis presents some strategies to produce periodic or chaotic oscillations in small order systems. The first method presented consists in inducing chaotic oscillations in second-order systems, Lienard type, by linear feedback control that depends on the current state and the delayed state. With the Taylor series we get an approximation of the delayed system when truncating the delay series to the third order. Then, the approximate system is matched to an existing chaotic system when adjusting the parameters of the control. Thus, the delayed system exhibits chaotic oscillations. A second method is presented using the singular perturbation technique to produce periodic or chaotic behavior in systems of any order. This technique consists on representing the system in a singular perturbation form, then it is coupled to a pure shift system with the same structure as a discrete-time system. Thus, the closedloop system displays similar behavior to that of the pure shift. A third technique to generate periodic or chaotic oscillations in first and second-order systems is proposed. This method consists on choosing a nonlinear function of the delayed state, with some properties, tuning a gain parameter to ensure that all the equilibrium points of the closed-loop system be unstable, then imposing conditions on the closed-loop system to be semipassive. when these conditions are satisfied, the closed-loop system exhibits periodic or chaotic oscillations. We included examples that illustrate the effectiveness of each technique presented
Identification of priority foraging areas for nesting seabirds on the island of Peña Blanca, Mexico
No full textEn la actualidad, la integridad de los océanos se encuentra comprometida debido a los efectos de diversas actividades antropogénicas. Esto ha generado una creciente necesidad por localizar las áreas prioritarias para la conservación de los océanos. La identificación de las áreas utilizadas por las aves marinas para forrajear, ha resultado ser una de las mejores herramientas para atender esta situación. El presente estudio tiene como objetivo determinar los factores que condicionan los viajes y las áreas de forrajeo del bobo café (Sula leucogaster) y el rabijunco de pico rojo (Phaethon aethereus) durante la temporada reproductiva en la isla Peña Blanca, en el Pacífico Central Mexicano. Mediante la implementación de dispositivos de posición remota (GPS) e información ocenológica satelital, se analizaron 397 viajes de forrajeo del bobo café y 32 del rabijunco de pico rojo, entre 2015 y 2019. El bobo café exhibió una clara preferencia por forrajear en las zonas costeras con aguas frías y productivas. Sin embargo, ante el incremento en la temperatura del mar, los bobos prolongaron sus viajes a zonas pelágicas, más profundas, cálidas y menos productivas. Bajo estas condiciones, los patrones de forrajeo divergieron entre los sexos con el fin de minimizar su competencia por el recurso. El rabijunco de pico rojo exhibió una estrategia de forrajeo dual, determinada por el estado en la crianza de sus pollos. Los viajes cortos se enfocaron en la alimentación del pollo y se realizaron en las zonas costeras con aguas frías y productivas. Los viajes largos se realizaron en zonas pelágicas con aguas cálidas y poco productivas, con el objetivo de auto-alimentación. Los patrones de forrajeo específicos del sexo, se ligaron a una inversión energética parental diferenciada durante las dos etapas de reproducción. El traslapo de las áreas identificadas como zonas de forrajeo para ambas especies permite proponer cuatro polígonos prioritarios para la conservación, con una superficie total de 762 km2. Este estudio proporciona elementos fundamentales para trabajar sobre las decisiones de conservación en el Pacifico Central MexicanoThe integrity of the oceans is compromised due to the effects of various anthropogenic activities. This has generated a growing need to locate priority areas for ocean conservation. The identification of the areas used by seabirds to forage has proved to be one of the best tools to address this situation. The purpose of this study is to define the factors that determine the foraging trips and areas of the brown booby (Sula leucogaster) and the red-billed tropicbird (Phaethon aethereus) during the breeding season at Peña Blanca Island, in the Mexican Central Pacific. Using remote position devices (GPS) and satellite oceanographic information, we analyzed 397 foraging trips of the brown booby and 32 of the red-billed tropicbird, between 2015 and 2019. The brown booby exhibited a clear preference for foraging in the coastal areas with cold and productive waters. However, given the increase in sea temperature, the booby extended their trips to pelagic, deeper, warm and less productive areas. Under these conditions, forage patterns diverged between the sexes in order to minimize their competition for the resources. The red-billed tropicbird exhibited a dual foraging strategy, determined by the breeding state of its chicks. Short trips focused on chicks feeding and were concentrated on the coastal areas with cold and productive waters. Long trips were made in pelagic areas with warm and unproductive waters, with the goal of self-feeding. Sex-specific foraging patterns were linked to a differentiated parental energy investment during the diverse stages of reproduction. The overlapping of the areas identified as foraging zones for both species allows us to propose four priority polygons for conservation, with a total area of 762 km2. This study provides fundamental elements to work on conservation decisions in the Mexican Central Pacific
Classification of domestic dog vocalizations using deep learning
No full textEsta investigación se sitúa dentro del campo de análisis inteligente de audio. En este campo se busca desarrollar métodos computacionales que puedan ser útiles para resolver diferentes problemas de interés; en particular, en este trabajo se estudia la clasificación de ladridos del perro doméstico. El método propuesto se desarrolló como una herramienta basada en el aprendizaje profundo que facilita la identificación del ladrido del perro y reconoce al individuo, especie, edad, sexo y contexto asociado a cada ladrido, con la finalidad de estimar información que aporte un perfil más amplio del animal. Esto puede ser de interés para las personas que trabajan y conviven con estos animales. Se construyeron cinco modelos distintos para cada una de las tareas de clasificación y la metodología se divide en 3 etapas: En la etapa de Preprocesamiento se utilizó la información de tres bases de datos. Se aplicaron técnicas para la preparación de los datos con el formato para cada uno de estos modelos. En la etapa de caracterización. Se evaluaron distintas técnicas para seleccionar la técnica de mejor desempeño, con las que se extrajeron los atributos más importantes y se prepararon los datos para la siguiente etapa. En la tercera etapa de clasificación. Se entrenó una red neuronal profunda para cada modelo, se evaluaron distintas arquitecturas de redes neuronales para seleccionar las más adecuada y se afinaron los hiperparámetros para cada modelo. En esta investigación se concluyen cuáles fueron las características más relevantes que se extrajeron de las bases de datos y la arquitectura de red neuronal profunda más adecuada para ese tipo de características, además de el método para encontrar la mejor combinación de hiper-parámetros.The research done in this investigation corresponds to the field of intelligent audio analysis, applying a deep learning approach to distinct properties of sounds that may be useful to solve different tasks of classification for domestic dog vocalizations. The proposed method was developed as a tool that helps the identification of the dog’s bark and recognizes the identity, breed, age, sex and context associated with each bark, in order to estimate information that provides a broader profile of the animal, this may be of interest to people who work and interact with these animals. Five different models are constructed for each of the classification tasks, and the methodology is divided into three stages: In the preprocessing stage, a combination of three data-bases are used, all the similar tags for each task are joined together, then processing techniques were applied to prepare the data in the appropriate format for each of the se models. In the stage of characterization, different techniques are evaluated, where the best performance technique is selected, the most important attributes are extracted and the data is prepared for the next stage. In the stage of classification, each classification model is trained selecting the best hyper-parameters search for each model. Once the model is tuned and trained, the final prediction results are achieved. This investigation concludes with the most relevant characteristics extracted from the databases and the most appropriate deep neural network architecture for that type of characteristics, in addition to the method to find the best combination of hyper-parameters. This method is an effective proposal with outstanding performance and is in the state of the art, regarding the problem of barking classification, providing results that surpass previous investigations and classifying additional tasks that were not included before
Development of a star recognition algorithm in astronomical images
No full textUno de los subsistemas más importantes en un satélite es el sistema de control de actitud. Este módulo se encarga de determinar y corregir la ubicación y posición delsatélite o cualquier objeto que se encuentre en el espacio. En este trabajo la importancia radica en la verificación experimental de uno de los sensores más importantes que realizan el control de actitud, el sensor de estrellas. El algoritmo de identificación de estrellas que se trabaja utiliza técnicas invariantes a la semejanza con polígonos de estrellas, mediante las cuales se pueden procesar imágenes de estrellas rotadas, escaladas y desplazadas sin que se afecte la información que guarda cada conjunto de estrellas. Se han adquirido y procesado fotografías de telescopios del Observatorio Astronómico Nacional de San Pedro Mártir con el objetivo de obtener imágenes lo más cercano posible a las que se encontrarían en un satélite de órbita baja. A estas, se les han aplicado algoritmos de eliminación de ruido, identificación de regiones de interés, cálculo de centroides, rotación de coordenadas mediante ángulos de Euler y cambios de época a coordenadas de estrellas con el fin de adaptar los datos para el correcto funcionamiento del algoritmo de la invariante. Además, para poder empatar los datos de los sensores de imagen de los telescopios ha sido necesario filtrar información de las coordenadas, velocidades propias y radiales y paralaje de estrellas descargadas de la base de datos de la misión espacial Gaia. Como resultado, para el presente caso de estudio se han obtenido los valores de la invariante a la semejanza con una precisión del 99.678121 %, mostrando así la viabilidad en la implementación real del algoritmo de identificación de estrellas. Además, se muestra un segundo caso de estudio utilizando imágenes de la colaboración de NovaAstrometry, en donde se obtiene un resultado de 99.482754 % de precisión. Por lo cual, se abre un nuevo panorama en donde se pueda implementar este algoritmo en un sistema embebido y con la adquisición de imágenes utilizando telescopios comerciales.One of the essential subsystems in a satellite is the attitude control system. This module is responsible for sensing and correcting the location and position of the satellite or any object in space. In this work, the importance lies in the experimental verification of one of the sensors that performs the attitude control, the star sensor. The star identification algorithm that is proposed uses similarity transformation invariant techniques to identify polygons formed by stars. The proposed algorithm can process star images that have been be rotated, scaled, and translated without affecting the information contained in each set of stars. The images used in this work were obtained using the telescopes of the Mexican National Astronomical Observatory of San Pedro Mártir in Baja California. We consider that these images are the closest that we can get to the type of images acquired by low Earth orbit satellites. Algorithms for noise elimination, identification of regions of interest, calculation of centroids, rotation of coordinates by Euler angles, and changes of time to star coordinates have been applied to adapt the data for the correct operation of the invariant algorithm. Besides, to be able to match the data of the image sensors of the telescopes, it has been necessary to filter information of the coordinates, proper motion, radial velocity and parallax of stars downloaded from the database of the Gaia space mission. As a result, for the present case study the values of the similarity invariant have been obtained with an accuracy of 99.678121 %, consequently showing the viability in the current implementation of the star identification algorithm. Also, a second case study is shown using images from the NovaAstrometry collaboration, where a 99.482754 % accuracy result is obtained. Therefore, a new panorama is opened where this algorithm can be implemented in an embedded system and using images obtained with commercial off-the-shelf telescopes
Brain-Computer Interfaces to provide neurofeedback to support the attention problems of children with autism
No full textSe estima que la prevalencia a nivel mundial del autismo es de 1 por cada 59 niños. Estudios indican que 50-70% de los niños con autismo además tienen TDAH. Las habilidades de atención son críticas para el aprendizaje y el desarrollo apropiado, por lo que los problemas de atención interfieren en la eficacia cognitiva, socialización, salud, seguridad y calidad de vida de los niños con autismo. La neuroretroalimentación consiste en un entrenamiento para la autoregulación y control de la actividad cerebral, y se ha demostrado que puede utilizarse como una intervención para tratar los problemas de atención de los niños con autismo. Sin embargo, presentan algunas desventajas: generalmente involucra sistemas complejos y costosos, requiere el apoyo de un especialista con conocimientos clínicos y técnicos para usar el equipo y software necesario, y frecuentemente los niños con autismo encuentran las visualizaciones de la actividad cerebral muy abstractas y confusas. Como consecuencia, en el área de Interacción Humano-Computadora, se ha comenzado a explorar el uso de video-juegos BCI, para proporcionar una retroalimentación más comprensible y que ayude a mantener la atención del niño durante las sesiones de neuroretroalimentación; sin embargo, aún falta evidencia científica para respaldar como el uso de video-juegos BCI ayuda a mejorar la eficacia de la neuroretroalimentación en el caso de los niños con autismo. En esta tesis se describe el proceso de diseño, implementación y evaluación de FarmerKeeper, un video-juego BCI diseñado para apoyar sesiones de neuroretroalimentación de niños con autismo, controlado mediante un dispositivo BCI comercial. FarmerKeeper se diseñó utilizando una metodología centrada en el usuario y consiste en un video-juego BCI tipo corredor con temática de la granja que implementa las fases típicas de una sesión de neuroretroalimentación. El objetivo principal es mantener la atención del usuario por arriba de un umbral para controlar un personaje que va buscando los animales perdidos de la granja para regresarlos a sus corrales. Se realizó una evaluación formativa para evaluar la usabilidad y experiencia de uso de FarmerKeeper con un estudio intra-sujetos, donde participaron 12 niños con autismo. Después, se realizó una evaluación sumativa para evaluar la eficacia de FarmerKeeper, en términos de disminuir los problemas de atención de los niños con autismo, con un estudio entre-sujetos, donde participaron 26 niños con autismo, asistiendo ...Worldwide, the prevalence of autism is estimated as 1 in 59 children. Studies indicate that 50-70% of children with autism also have ADHD. Since attention skills are critical for appropriate learning and development, attention problems interfere with the cognitive efficacy, socialization, health, safety, and quality of life of children with autism. Neurofeedback consists of training for self-regulation and control of brain activity, and it has been shown to be used as an intervention to treat the attention problems of children with autism. However, it has some disadvantages that usually involves complex and costly systems, requires the support of a specialist with clinical and technical knowledge to use the necessary equipment and software, and children with autism often find the visualizations of the brain activity too abstract and confusing. Consequently, in the area of Human-Computer Interaction, the use of BCI video games has begun to be explored to provide more understandable feedback and to help maintain the child's attention during neurofeedback sessions. Nevertheless, scientific evidence is still lacking to support how the use of BCI video games helps improve the effectiveness of neurofeedback in the case of children with autism. This thesis describes the process of designing, implementing, and evaluating FarmerKeeper, a BCI video game designed to support neurofeedback sessions of children with autism, controlled by a consumer-grade BCI device. FarmerKeeper was designed using a user-centered methodology and consists of a runner BCI video game with the topic of a farm that implements the typical phases of a neurofeedback session. The main objective of FarmerKeeper is to keep the user's attention above a threshold to control a character who is looking for lost farm animals to return them to their pens. A within-subjects study with 12 children with autism was conducted as a formative evaluation to evaluate the usability and user experience of FarmerKeeper. Then, a between-subjects study with 26 children with autism attending 13 neurofeedback sessions each one was conducted as a summative evaluation in order to evaluate the effectiveness of FarmerKeeper in terms of decreasing the attention problems of children with autism; one half of the participants using FarmerKeeper (experimental group), and the other half using Cartoons (control group). Pre-condition and post-condition measurements were made in both groups using a psychometric test and ..
The Pacific harbor seal gut microbiota in Mexico: Its relationship with diet and functional inferences
No full textDiet is a primary driver of the composition of gut microbiota and is considered one of the main routes of microbial colonization. Prey identification is fundamental for correlating the diet with the presence of particular microbial groups. The present study examined how diet influenced the composition and function of the gut microbiota of the Pacific harbor seal (Phoca vitulina richardii) in order to better understand the role of prey consumption in shaping its microbiota. This species is a good indicator of the quality of the local environment due to both its foraging and haul-out site fidelity. DNA was extracted from 20 fecal samples collected from five harbor seal colonies located in Baja California, Mexico. The V4 region of 16S rRNA gene was amplified and sequenced using the Illumina technology. Results showed that the gut microbiota of the harbor seals was dominated by the phyla Firmicutes (37%), Bacteroidetes (26%) and Fusobacteria (26%) and revealed significant differences in its composition among the colonies. Funtional analysis using the PICRUSt software suggests a high number of pathways involved in the basal metabolism, such as those for carbohydrates (22%) and amino acids (20%), and those related to the degradation of persistent environmental pollutants. In addition, a DNA metabarcoding analysis of the same samples, via the amplification and sequencing of the mtRNA 16S and rRNA 18S genes, was used to identify the prey consumed by harbor seals revealing the consumption of prey with mainly demersal habits. Functional redundancy in the seal gut microbiota was observed, irrespective of diet or location. Our results indicate that the frequency of occurrence of specific prey in the harbor seal diet plays an important role in shaping the composition of the gut microbiota of harbor seals by influencing the relative abundance of specific groups of gut microorganisms. A significant relationship was found among diet, gut microbiota composition and OTUs assigned to a particular metabolic pathway. © 2019 Pacheco-Sandoval et al. This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited
Spatial and temporal abundance of ichthyotoxic microalgae in the northwest coast of Baja California, Mexico
No full textLa presencia de microalgas ictiotóxicas, la comunidad fitoplanctónica y variables hidrográficas de la Bahía de Todos Santos (BTS) fueron estudiadas durante junio del 2016 a noviembre del 2017. Asimismo, se realizó un crucero oceanográfico del 23 al 25 de marzo del 2017 desde la BTS hasta la región de las Islas Coronado (IC) con el objetivo de caracterizar la distribución de microalgas ictiotóxicas en la costa noroeste de Baja California. Se registraron por primera vez en la región especies de rafidofitas de los géneros Chattonella, Heterosigma y Fibrocapsa, y del dinoflagelado Cochlodinium. Se describen las condiciones ambientales, parámetros químicos de, así como, la comunidad fitoplanctónica asociada a la presencia de estas especies en la región. Se tomaron muestras en superficie y en la termoclina para conocer la composición de especies, así como la concentración de pigmentos fotosintéticos. Los grupos del fitoplancton, así como los géneros más abundantes se identificaron por microscopia óptica. El análisis se pigmentos se realizó por medio de cromatografía liquida de alto rendimiento. Se analizaron nutrientes inorgánicos mediante un autoanalizador de flujo segmentado. Se encontró que, en la región de la BTS e IC, el nitrógeno inorgánico disuelto se presentó en concentraciones potencialmente limitantes para las diferentes fechas de muestreo. Por otro lado, los silicatos no se presentaron en concentraciones que pudieran ser limitantes. El fosfato no se presentó en concentraciones que representaran una limitación en todo el periodo de estudio y en ambas zonas. En general, se detectó una abundancia de fitoplancton baja para el periodo de estudio. De junio a agosto del 2016, la comunidad fitoplanctónica estuvo dominada por las rafidofitas representando el 80% de abundancia relativa y alcanzando abundancias de 31 x 103 cel L-1, las abundancias de diatomeas y dinoflagelados fueron menores a las 50 x 103 cel L-1. Después de junio de 2017, la comunidad se caracterizó principalmente por el grupo de diatomeas y en julio del 2017 por los dinoflagelados. Los géneros y especies más abundantes fueron Pseudonitzschia spp y el dinoflagelado Lingulodinium polyedrum. Las concentraciones de clorofila a (Chl a) más altas se detectaron en junio del 2016, junio y julio del 2017, lo que concuerda con abundancias de fitoplancton mayores a 1000 x 103 cel L-1, con excepción de junio del 2016 cuando se detectó la presencia de Chattonella spp. Durante la presencia de ...The presence of ichthyotoxic microalgae, the phytoplankton community and hydrographic variables of Todos Santos Bay (TSB) were studied from June 2016 to November 2017. Also an oceanographic cruise was carried out from March 23 to 25, 2017 from the TSB to the region of the Coronado Islands (CI).The goal of this sampling campaign was to describe the distribution of ichthyotoxic microalgae in the northwest coast of Baja California. The raphidophytes species of the genera Chattonella, Heterosigma and Fibrocapsa, and the dinoflagellate Cochlodinium were registered for the first time in the region. Samples were taken on the surface and in the thermocline to characterize phytoplankton species, as well as the concentration of photosynthetic pigments in the water column. The phytoplankton groups, as well as the most abundant genera, were identified by optical microscopy. High Performance Liquid Chromatography was used for pigments analysis. Inorganic nutrients were analyzed with a segmented flow autoanalyzer. In the TSB and IC region the dissolved inorganic nitrogen was present at potentially limiting concentrations in the different sampling dates. Silicates did not occurred in concentrations that could be limiting for phytoplankton growth. Also, phosphate was not present in at limiting concentrations throughout the study period and in both areas. From June to August 2016 a low in phytoplankton biomass was detected and the phytoplankton community was dominated by raphidophytes. This group represented 80% of phytoplankton community and reached abundances of 31 x 103 cell L-1, Similarly diatoms and dinoflagellates abundances were low below 50 x 103 cell L-1. Diatoms was the dominant group in June 2017, and in July 2017 the phytoplankton community was dominated by dinoflagellates. Pseudonitzchia spp. and the dinoflagellate Lingulodinium polyedrum were the most abundant genera. Hight chlorophyll a (Chl a) concentrations were detected in June 2016, June and July 2017. That were related to phytoplankton abundances greater than 1000 x 103 cell L-1, with the exception of June 2016. Chattonella spp was detected in this month. Chl a concentrations above 3 μg L-1 were detected when Chattonella was present. Between June and August 2016, stratification of the water column and surfaces temperatures of 18 to 20 ° C were registered. The low phytoplankton abundance and the presence of Chattonella were probably associated with an El Niño event and the blob phenomenon that ..
Implications on the variation of morphology, vegetation, and climatology in the potential recharge of mountain block in a semi-arid Mediterranean region
No full textEste trabajo de investigación se realizó en la región semiárida Mediterránea del Valle de Guadalupe, localizada en el noroeste de México. Esta región ha sido afectada por periodos secos recurrentes y cuyo acuífero está actualmente sobreexplotado. Se examinaron tres aspectos naturales que controlan la recarga de los acuíferos (factores climáticos, vegetación-topografía e hidrológicos) con diversas escalas espaciales (regional, local, microcuenca) y temporales (a largo y a corto plazo). Se desarrollaron una serie de metodologías para evaluar la variabilidad climática regional y los periodos de sequía, a la precipitación (P) y a la topografía como control en el desarrollo-distribución de la vegetación natural, el contenido de humedad del suelo (θ), los patrones de infiltración y la recarga potencial en el bloque de montaña. Se encontró: 1) una marcada reducción de la tasa de P anual y en la temporada de lluvia que ha afectado la región en los últimos 20 años, condición que ha influido en la severidad y duración de la sequía meteorológica, además del aumento de la temperatura promedio y la intensidad de la temperatura máxima diaria. 2) El control de la P sobre el vigor de la vegetación natural ejerce mayor influencia que los controles topográficos y la respuesta espectral de la vegetación xérica de las laderas con orientación sur (SFS) está más vinculada con la P estacional y anual que la vegetación mésica de las laderas con orientación norte (NFS). 3) La evolución temporal del θ y el almacenamiento de agua en el suelo muestran una fuerte variabilidad que se asocia principalmente con pulsos de alta intensidad de P y la profundidad del perfil del suelo en los sitios de ladera. Durante eventos de P de alta intensidad los sitios de ladera revelan un aumento del θ en la interfaz suelo-lecho rocoso, lo que sugiere flujos laterales sub-superficiales, mientras que la infiltración vertical del suelo disminuye notablemente. Las condiciones del suelo seco se reajustan anualmente en los sitios de ladera, y el agua no está disponible hasta la próxima temporada húmeda. La recarga potencial se produjo sólo en la temporada invernal, con eventos de P superiores a 50 mm/mes en el sitio SFS y a 120 mm/mes en el sitio NFS, lo que indica que la profundidad del suelo y la falta de cobertura vegetal son controles de suma importancia en el transporte del agua hacia la interfaz suelo-lecho rocoso en el bloque de montaña. En promedio se calculó que alrededor del 9.5% (~ 34.5 mm)...This research was carried out in the semi-arid Mediterranean region of the Guadalupe Valley, located in the Northwest of Mexico. This valley has been affected by recurrent dry periods and its aquifer is currently overexploited. Three natural controls on aquifer recharge were examined (climatic, vegetation-topography and hydrological factors) on different spatial scales (regional, micro-basin and local) and temporal scales (long and short-term). A series of methodologies were developed to evaluate regional climatic variability and periods of drought, precipitation (P) and topography as a control in the development-distribution of natural vegetation, soil moisture content (θ), infiltration patterns and potential recharge in the mountain block. We found: 1) a marked reduction in the annual P and in the rainy season P has affected the region in the last 20 years, a condition that has influenced the severity and duration of the meteorological drought, in addition to the increase of the average temperature and the daily maximum temperature. 2) P exerted more influence over the vigor of natural vegetation than topographic controls, and the spectral response of xeric vegetation of south-facing slopes (SFS) was more linked to seasonal and annual precipitation than mesic vegetation of north-facing slopes (NFS). 3) The temporal evolution of θ and soil water storage showed strong variability which was mainly associated with high-intensity P pulses and soil profile depth on hillslope sites. During high-intensity P events the hillslope sites reveal an increase of θ in the soil-bedrock interface, suggesting sub-surface lateral flows, while vertical soil infiltration decreased markedly. Dry soil conditions occurred annually at hillslope sites, and soil-water was not available until the next wet season. Potential recharge occurred only in the winter season, with P events exceeding 50 mm/month at the SFS site and 120 mm/month at the NFS site, indicating that soil depth and lack of vegetation cover are significant controls on water transport to the soil-bedrock interface in the mountain block. On average, it was estimated that about 9.5% (~ 34.5 mm) of accumulated precipitation might contribute to aquifer recharge from hillslope sites
Larval development and energy substrates of the lion’s paw scallop Nodipecten subnodosus
No full textLa almeja mano de león Nodipecten subnodosus es uno de los pectínidos con mayor potencial acuícola en México debido a la alta demanda del musculo aductor o “callo” en mercados internacionales, por su concha en el mercado artesanal, así como por su corto ciclo de vida. A pesar de ello, actualmente no se tiene estandarizada una biotecnología de cultivo en laboratorio. Los trabajos disponibles muestran una baja reproducibilidad en el rendimiento larval bajo condiciones de laboratorio, y se desconocen hasta ahora los patrones de acumulación de reservas energéticas. En este estudio se realizaron 2 experimentos con 4 lotes larvales independientes con el fin de estandarizar una metodología de producción de cultivo en sistema de tandas (lotes 1-3) y conocer los patrones de acumulación de reservas energéticas (proteínas, lípidos y carbohidratos totales) en los diferentes estadios de desarrollo (lote 4). Se utilizaron tanques de fibra de vidrio de fondo cónico (500 L) por triplicado, densidad inicial de 5 larvas/mL, 27±1 °C de temperatura y una concentración de 15 cél/µL de las microalgas I. galbana (clon T-ISO) y Pavlova pinguis (relación 1:1). En ambos experimentos se observaron tasas lineales de crecimiento y supervivencia. Durante el primer experimento se observaron porcentajes de supervivencia al día 10 de cultivo de entre 11 y 22%, y tasas de crecimiento de entre 5.5 a 7.8 µm/día, sin diferencias estadísticamente significativas entre lotes larvales para ambos casos, y una talla promedio de asentamiento de 207±3 µm. El segundo experimento mostró que las proteínas son el sustrato energético más abundante durante todo el desarrollo larval y se mantienen relativamente constantes (47-56-%). Los lípidos totales aumentaron hacia el final del desarrollo larval (larva “D” 26.5±1.1%, pedivéliger 38.6±2.3%), y los carbohidratos fueron el constituyente menor (9-11%) siendo relativamente constantes durante el desarrollo. El estudio mostró que el desarrollo larval de N. subnodosus bajo las condiciones de cultivo utilizadas fue reproducible y la metodología podría ser aplicada a escala comercial. Por otra parte, se presume que las proteínas cumplen una función estructural a diferencia de los lípidos, los cuales serían la principal fuente de energía endógena durante la metamorfosis.The lion’s paw scallop, Nodipecten subnodosus, is one of the most important pectinids with aquaculture potential in Mexico, due to the high demand of his adductor muscle in international markets, its short life cycle, and the price of the shell in the craft market. In spite of this, current protocols for larval production under hatchery conditions have not been standardized. Available studies indicate that there is still a low reproducibility in the performance of different larval batches under laboratory conditions, and the temporal patterns of energy storage for these stages are still unknown. In this study two different experiments were carried out with four independent larval batches in order to: a) standardize a batch culture methodology for N. subnodosus larvae (batches 1-3), and b) document the energy patterns (proteins, lipids and total carbohydrates) exhibited by N. subnodosus during their larval life (batch 4). Larvae were reared in triplicate cylindrical cone-bottom fiberglass tanks (500 L) at an initial density of 5 larvae/mL, temperature of 27±1 °C, and a concentration of 15 cell/L of a 1:1 mixture of the microalgae I. galbana (clone T-ISO) and Pavlova pinguis. Linear patterns of shell growth rate and cumulative survival were observed in both experiments. Survival percent during after ten days ranged between 11 and 22%, and growth rates between 5.5 to 7.8 µm/day. No significant differences were found among larval batches for both variables. Pediveligers were observed when larvae attained an average shell height of 207±3 µm. The second experiment showed that proteins were the most abundant energy substrate, remaining relatively constant (56-47%) throughout the larval period. In contrast, total lipids increased towards the end of the larval period (straight hinge 26.5±1.1%, pediveliger 38.6±2.3%) while carbohydrates were a minor constituent that remained relatively constant (9-11%). Overall, this study showed that the culture conditions used for batch culture of N. subnodosus was reproducible and this methodology may be successfully applied on a commercial scale. Besides, it is presumed that proteins fulfill a structural function while lipids are mainly accumulated during larval development to serve as the main endogenous source of energy during the metamorphosis
Theoretical-experimental study on structural, ferroelectric and optical properties of BiFeO3 through impurities with transition metals
No full textCon la entrada de los materiales no centrosimétricos al campo de los fotovoltaicos, los ferroeléctricos se han considerado como una clase especial de materiales capaces de convertir la radiación electromagnética proveniente del sol en energía eléctrica. A diferencia de lo que sucede en las tecnologías basadas en semiconductores, donde se requiere una unión p-n para producir el campo eléctrico para separar las cargas fotogeneradas, en un material no centrosimétrico y particularmente un ferroeléctrico, no es necesaria y su polarización espontánea provee el campo para la separación. Si la intención es utilizar estos materiales para aprovechar la energía solar, tal ventaja solo se ve afectada por su ancho de banda prohibida (gap), típicamente mayor a los 3 eV que caracterizan a un ferroeléctrico, ya que el espectro solar está centrado en 1.4 eV, aproximadamente. Entre la inmensa cantidad de materiales ferroeléctricos existentes, el BiFeO3 se destaca por presentar una brecha de energía de aproximadamente 2.7 eV; esta característica lo convierte en un candidato prometedor para realizar ajustes que reduzcan el gap mediante la ingeniería del ordenamiento catiónico, es decir mediante substituciones selectivas, ya sea del catión A o catión B de la estructura perovskita. A lo largo de este trabajo, apoyado con resultados experimentales y teóricos basados en la teoría del funcional de la densidad (DFT por sus siglas en inglés), se desarrolla la ingeniería de ordenamiento catiónico para la cual se ha substituido el sitio A de la estructura ABX3 del BiFeO3 con el 10 % de La y, de manera independiente, se realiza la substitución del sitio B de la misma estructura con 10 % de Cr, Ni y Co. Teóricamente se determinaron las propiedades ferroeléctricas, ópticas y electrónicas de cada compuesto, describiendo con ellas la influencia de la impurificación sobre las propiedades del BFO. Experimentalmente se diseñaron películas mono capa y multicapa, cuyos resultados apoyan la posibilidad de reducir el gap vía simples impurificaciones. Para su caracterización, se midieron ciclos de histéresis, propiedades ópticas y curvas J-V que describen el comportamiento ferro-fotovoltaico y brindan además la posibilidad de implementar a los sistemas como dispositivos sensores al espectro UV.With the entrance of non-centrosymmetric materials into the field of photovoltaics, ferroelectrics have been considered as a particular class of materials capable of converting electromagnetic radiation from the sun into electrical energy. Unlike what happens in semiconductor-based technologies, where a p-n junction is required to produce the electric field to separate the photogenerated charges, in a non-centrosymmetric material and particularly a ferroelectric, it is not necessary and its spontaneous polarization provides the field for separation. If the intention is to use these materials to take advantage of solar energy, this advantage is only affected by its bandgap (gap), typically higher than the 3 eV that characterizes a ferroelectric, since the solar spectrum is centered at 1.4 eV, approximately. Among the immense amount of existing ferroelectric materials, BiFeO3 stands out for presenting a gap of approximately 2.7 eV; this characteristic makes it a promising candidate for adjustments to reduce the gap by means of the engineering of cationic ordering, that is by means of selective substitutions, either of cation A or cation B of the perovskite structure. Throughout this work, supported by experimental and theoretical results based on the density functional theory (DFT), cationic ordering engineering is developed for which site A of the structure ABX3 of BiFeO3 is substituted with 10% of La and, independently, site B of the same structure is substituted with 10% of Cr, Ni and Co. The ferroelectric, optical and electronic properties of each compound were theoretically determined, describing with them the influence of doping on the properties of BFO. Experimentally, monolayer and multilayer films were designed, whose results support the possibility of reducing the gap via simple ion substitution. For its characterization, hysteresis cycles, optical properties and J-V curves that describe the ferro-photovoltaic behavior and provide the option of implementing the systems as UV sensor devices were measured