Physical controls on carbon dioxide transfer velocity and flux in low-gradient river systems and implications for regional carbon budgets

Outgassing of carbon dioxide (CO(2)) from rivers and streams to the atmosphere is a major loss term in the coupled terrestrial-aquatic carbon cycle of major low-gradient river systems (the term ""river system"" encompasses the rivers and streams of all sizes that compose the drainage network in a river basin). However, the magnitude and controls on this important carbon flux are not well quantified. We measured carbon dioxide flux rates (F(CO2)), gas transfer velocity (k), and partial pressures (p(CO2)) in rivers and streams of the Amazon and Mekong river systems in South America and Southeast Asia, respectively. F(CO2) and k values were significantly higher in small rivers and streams (channels <100 m wide) than in large rivers (channels >100 m wide). Small rivers and streams also had substantially higher variability in k values than large rivers. Observed F(CO2) and k values suggest that previous estimates of basinwide CO(2) evasion from tropical rivers and wetlands have been conservative and are likely to be revised upward substantially in the future. Data from the present study combined with data compiled from the literature collectively suggest that the physical control of gas exchange velocities and fluxes in low-gradient river systems makes a transition from the dominance of wind control at the largest spatial scales (in estuaries and river mainstems) toward increasing importance of water current velocity and depth at progressively smaller channel dimensions upstream. These results highlight the importance of incorporating scale-appropriate k values into basinwide models of whole ecosystem carbon balance.

Analytical calculation of the transition to complete phase synchronization in coupled oscillators

Here we present a system of coupled phase oscillators with nearest neighbors coupling, which we study for different boundary conditions. We concentrate at the transition to the total synchronization. We are able to develop exact solutions for the value of the coupling parameter when the system becomes completely synchronized, for the case of periodic boundary conditions as well as for a chain with fixed ends. We compare the results with those calculated numerically.

Political Systems and the Perspective on Nursing Education during the Spanish Transition (from the Franco Regime to Democracy). A Contribution based on Nursing History

The aim of this study is to describe the changes in nursing education during the process prior to and after the establishment of democracy in Spain. It begins with the hypothesis that differences in social and political organization influenced the way the system of nursing education evolved, keeping it in line with neopositivistic schemes and exclusively technical approaches up until the advent of democracy. The evolution of a specific profile for nursing within the educational system has been shaped by the relationship between the systems of social and political organization in Spain. To examine the insertion of subjects such as the anthropology of healthcare into education programs for Spanish nursing, one must consider the cultural, intercultural and transcultural factors that are key to understanding the changes in nursing education that allowed for the adoption of a holistic approach in the curricula. Until the arrival of democracy in 1977, Spanish nursing education was solely technical in nature and the role of nurses was limited to the tasks and procedures defined by the bureaucratic thinking characteristic of the rational-technological paradigm. Consequently, during the long period prior to democracy, nursing in Spain was under the influence of neopositivistic and technical thinking, which had its effect on educational curricula. The addition of humanities and anthropology to the curricula, which facilitated a holistic approach, occurred once nursing became a field of study at the university level in 1977, a period that coincided with the beginnings of democracy in Spain.

Phase Equilibrium and Optimization Tools: Application for Enhanced Structured Lipids for Foods

Solid-liquid phase equilibrium modeling of triacylglycerol mixtures is essential for lipids design. Considering the alpha polymorphism and liquid phase as ideal, the Margules 2-suffix excess Gibbs energy model with predictive binary parameter correlations describes the non ideal beta and beta` solid polymorphs. Solving by direct optimization of the Gibbs free energy enables one to predict from a bulk mixture composition the phases composition at a given temperature and thus the SFC curve, the melting profile and the Differential Scanning Calorimetry (DSC) curve that are related to end-user lipid properties. Phase diagram, SFC and DSC curve experimental data are qualitatively and quantitatively well predicted for the binary mixture 1,3-dipalmitoyl-2-oleoyl-sn-glycerol (POP) and 1,2,3-tripalmitoyl-sn-glycerol (PPP), the ternary mixture 1,3-dimyristoyl-2-palmitoyl-sn-glycerol (MPM), 1,2-distearoyl-3-oleoyl-sn-glycerol (SSO) and 1,2,3-trioleoyl-sn-glycerol (OOO), for palm oil and cocoa butter. Then, addition to palm oil of Medium-Long-Medium type structured lipids is evaluated, using caprylic acid as medium chain and long chain fatty acids (EPA-eicosapentaenoic acid, DHA-docosahexaenoic acid, gamma-linolenic-octadecatrienoic acid and AA-arachidonic acid), as sn-2 substitutes. EPA, DHA and AA increase the melting range on both the fusion and crystallization side. gamma-linolenic shifts the melting range upwards. This predictive tool is useful for the pre-screening of lipids matching desired properties set a priori.

On the Filtering Problem for Continuous-Time Markov Jump Linear Systems with no Observation of the Markov Chain

We consider in this paper the optimal stationary dynamic linear filtering problem for continuous-time linear systems subject to Markovian jumps in the parameters (LSMJP) and additive noise (Wiener process). It is assumed that only an output of the system is available and therefore the values of the jump parameter are not accessible. It is a well known fact that in this setting the optimal nonlinear filter is infinite dimensional, which makes the linear filtering a natural numerically, treatable choice. The goal is to design a dynamic linear filter such that the closed loop system is mean square stable and minimizes the stationary expected value of the mean square estimation error. It is shown that an explicit analytical solution to this optimal filtering problem is obtained from the stationary solution associated to a certain Riccati equation. It is also shown that the problem can be formulated using a linear matrix inequalities (LMI) approach, which can be extended to consider convex polytopic uncertainties on the parameters of the possible modes of operation of the system and on the transition rate matrix of the Markov process. As far as the authors are aware of this is the first time that this stationary filtering problem (exact and robust versions) for LSMJP with no knowledge of the Markov jump parameters is considered in the literature. Finally, we illustrate the results with an example.

Parity measurement of one- and two-electron double well systems

We outline a scheme to accomplish measurements of a solid state double well system (DWS) with both one and two electrons in nonlocalized bases. We show that, for a single particle, measuring the local charge distribution at the midpoint of a DWS using a SET as a sensitive electrometer amounts to performing a projective measurement in the parity (symmetric/antisymmetric) eigenbasis. For two-electrons in a DWS, a similar configuration of SET results in close-to-projective measurement in the singlet/triplet basis. We analyze the sensitivity of the scheme to asymmetry in the SET position for some experimentally relevant parameter, and show that it is experimentally realizable.

Loss of Ergodicity in the Transition from Annealed to Quenched Disorder in a Finite Kinetic Ising Model

We consider a kinetic Ising model which represents a generic agent-based model for various types of socio-economic systems. We study the case of a finite (and not necessarily large) number of agents N as well as the asymptotic case when the number of agents tends to infinity. The main ingredient are individual decision thresholds which are either fixed over time (corresponding to quenched disorder in the Ising model, leading to nonlinear deterministic dynamics which are generically non-ergodic) or which may change randomly over time (corresponding to annealed disorder, leading to ergodic dynamics). We address the question how increasing the strength of annealed disorder relative to quenched disorder drives the system from non-ergodic behavior to ergodicity. Mathematically rigorous analysis provides an explicit and detailed picture for arbitrary realizations of the quenched initial thresholds, revealing an intriguing ""jumpy"" transition from non-ergodicity with many absorbing sets to ergodicity. For large N we find a critical strength of annealed randomness, above which the system becomes asymptotically ergodic. Our theoretical results suggests how to drive a system from an undesired socio-economic equilibrium (e. g. high level of corruption) to a desirable one (low level of corruption).

Estimates of the real structured radius of stability of linear dynamic systems

A question is examined as to estimates of the norms of perturbations of a linear stable dynamic system, under which the perturbed system remains stable in a situation R:here a perturbation has a fixed structure.

Integrable impurity spin ladder systems

Two different types of integrable impurities in a spin ladder system are proposed. The impurities are introduced in such a way that the integrability of the models is not violated. The models are solved exactly with the Bethe ansatz equations as well as the energy eigenvalues obtained. We show for both models that a phase transition between gapped and gapless spin excitations occurs at a critical value of the rung coupling J. In addition, the dependence of the impurities on this phase transition is determined explicitly. In one of the models the spin gap decreases by increasing the impurity strength A. Moreover, for a fixed A, a reduction in the spin gap by increasing the impurity concentration is also observed.

Complex question answering on semi-structured repositories: a user centric process enhanced with context

A Teia Mundial (Web) foi prevista como uma rede de documentos de hipertexto interligados de forma a criar uma espaço de informação onde humanos e máquinas poderiam comunicar. No entanto, a informação contida na Web tradicional foi/é armazenada de forma não estruturada o que leva a que apenas os humanos a possam consumir convenientemente. Consequentemente, a procura de informações na Web sintáctica é uma tarefa principalmente executada pelos humanos e nesse sentido nem sempre é fácil de concretizar. Neste contexto, tornou-se essencial a evolução para uma Web mais estruturada e mais significativa onde é dado significado bem definido à informação de forma a permitir a cooperação entre humanos e máquinas. Esta Web é usualmente referida como Web Semântica. Além disso, a Web Semântica é totalmente alcançável apenas se os dados de diferentes fontes forem ligados criando assim um repositório de Dados Abertos Ligados (LOD). Com o aparecimento de uma nova Web de Dados (Abertos) Ligados (i.e. a Web Semântica), novas oportunidades e desafios surgiram. Pergunta Resposta (QA) sobre informação semântica é actualmente uma área de investigação activa que tenta tirar vantagens do uso das tecnologias ligadas à Web Semântica para melhorar a tarefa de responder a questões. O principal objectivo do projecto World Search passa por explorar a Web Semântica para criar mecanismos que suportem os utilizadores de domínios de aplicação específicos a responder a questões complexas com base em dados oriundos de diferentes repositórios. No entanto, a avaliação feita ao estado da arte permite concluir que as aplicações existentes não suportam os utilizadores na resposta a questões complexas. Nesse sentido, o trabalho desenvolvido neste documento foca-se em estudar/desenvolver metodologias/processos que permitam ajudar os utilizadores a encontrar respostas exactas/corretas para questões complexas que não podem ser respondidas fazendo uso dos sistemas tradicionais. Tal inclui: (i) Ultrapassar a dificuldade dos utilizadores visionarem o esquema subjacente aos repositórios de conhecimento; (ii) Fazer a ponte entre a linguagem natural expressa pelos utilizadores e a linguagem (formal) entendível pelos repositórios; (iii) Processar e retornar informações relevantes que respondem apropriadamente às questões dos utilizadores. Para esse efeito, são identificadas um conjunto de funcionalidades que são consideradas necessárias para suportar o utilizador na resposta a questões complexas. É também fornecida uma descrição formal dessas funcionalidades. A proposta é materializada num protótipo que implementa as funcionalidades previamente descritas. As experiências realizadas com o protótipo desenvolvido demonstram que os utilizadores efectivamente beneficiam das funcionalidades apresentadas: ▪ Pois estas permitem que os utilizadores naveguem eficientemente sobre os repositórios de informação; ▪ O fosso entre as conceptualizações dos diferentes intervenientes é minimizado; ▪ Os utilizadores conseguem responder a questões complexas que não conseguiam responder com os sistemas tradicionais. Em suma, este documento apresenta uma proposta que comprovadamente permite, de forma orientada pelo utilizador, responder a questões complexas em repositórios semiestruturados.

Partitioned scheduling of multimode systems on multiprocessor platforms: when to do the mode transition?

Systems composed of distinct operational modes are a common necessity for embedded applications with strict timing requirements. With the emergence of multi-core platforms protocols to handle these systems are required in order to provide this basic functionality.In this work a description on the problems of creating an effective mode-transition protocol are presented and it is proven that in some cases previous single-core protocols can not be extended to handle the mode-transition in multi-core.

A synchronous transition protocol with periodicity for global scheduling of multimode real-time systems on multiprocessors

We consider the global scheduling problem of multimode real-time systems upon identical multiprocessor platforms. During the execution of a multimode system, the system can change from one mode to another such that the current task set is replaced with a new task set. Thereby, ensuring that deadlines are met requires not only that a schedulability test is performed on tasks in each mode but also that (i) a protocol for transitioning from one mode to another is specified and (ii) a schedulability test for each transition is performed. In this paper, we extend the synchronous transition protocol SM-MSO in order to take into account mode-independent tasks [1], i.e., tasks of which the execution pattern must not be jeopardized by the mode changes.

Biological activity of well defined hydantoin derivatives on efflux pump systems of bacteria and cancer cells

A multi-resistência a antibióticos e medicamentos usados em quimioterapia é um dos grandes problemas com os quais as instituições de saúde se debatem hoje em dia. A acção provocada por bombas de efluxo é uma das suas causas. Estas bombas têm uma importância fundamental, uma vez que, ao expelirem todo o tipo de tóxicos para o exterior das células, também expelem medicamentos, fazendo com que estes não tenham o efeito desejado dentro delas. As bombas de efluxo são transportadores que se encontram nas membranas de todo o tipo de células. Existem dois grandes tipos de bombas de efluxo: as primárias e as secundárias. As primeiras conferem multi-resistência principalmente em células eucariotas, como as células do cancro em humanos, tendo como função a mediação da repulsa de substâncias tóxicas por intermédio da hidrólise de ATP. A primeira a ser descoberta e mais estudada destas bombas foi a ABCB1 que é o gene que codifica a glicoproteína-P (P de permeabilidade). Enquanto as secundárias, que são a maior fonte de multi-resistência em bactérias, promovem a extrusão de substâncias tóxicas através da força motriz de protões. Neste tipo de bombas são conhecidas quatro famílias principais, das quais uma das mais importantes é a superfamília RND, uma vez que inclui a bomba AcrAB-TolC, que é muito importante no metabolismo xenobiótico de bactérias Gramnegativas, nomeadamente a E.coli. Com o objectivo de reverter a multi-resistência, tanto em células eucariotas como procariotas, têm-se desenvolvido estratégias de combate que envolvem a descoberta de substâncias que inibam as bombas de efluxo. Assim sendo, ao longo dos tempos têm sido descobertas variadas substâncias que cumprem este objectivo. É o caso, por exemplo, dos derivados de fluoroquinolonas usados como inibidores de bombas de efluxo em bactérias ou do Tamoxifen, utilizado na terapia de pacientes com cancro da mama. Um dos grupos de substâncias estudados para o desenvolvimento de possíveis compostos que actuem como reversores de multi-resistência são os compostos derivados de hidantoínas. Estes, são conhecidos por possuírem uma grande variedade de propriedades bioquímicas e farmacológicas, sendo portanto usados para tratarem algumas doenças em humanos, como a epilepsia. Nestes, estão englobados compostos com actividade anti-convulsão que constitui a sua grande mais-valia e, dependente da substituição no anel que os constitui, uma grande variedade de outras propriedades farmacológicas como a anti-fungica, a anti-arritmica, a anti-viral, a anti-diabética ou por exemplo a antagonização de determinados receptores, como os da serotonina. Apesar de pouco usados em estudos experimentais para desenvolver substâncias anti-carcinogénicas, existem alguns estudos com este efeito. Objectivos: O presente projecto envolve o estudo de bombas de efluxo primárias e secundárias, em células eucariotas e procariotas, respectivamente. Em bactérias, foram usados quatro modelos experimentais: Staphylococcus aureus ATCC 25923, Enterococcus faecalis ATCC 29212, E. coli AG 100 e Salmonella Enteritidis NCTC 13349. Em células de cancro foram usadas, células T de linfoma de rato parentais e células T de linfoma de rato transfectadas com o gene humano MDR-1. O principal objectivo deste estudo foi a pesquisa de novos moduladores de bombas de efluxo presentes em bactérias e células do cancro, tentando assim contribuir para o desenvolvimento de novos agentes farmacológicos que consigam reverter a multi-resistência a medicamentos. Assim sendo foram testados trinta compostos derivados de hidantoínas: SZ-2, SZ-7, LL-9, BS-1, JH-63, MN-3, TD-7k, GG-5k, P3, P7, P10, P11, RW-15b, AD-26, RW-13, AD-29, KF-2, PDPH-3, Mor-1, KK-XV, Thioam-1, JHF-1, JHC-2, JHP-1, Fur-2, GL-1, GL-7, GL-14, GL-16, GL-18. Como forma de atingir estes objectivos, a actividade biológica dos trinta compostos derivados de hidantoínas foi avaliada nas quatro estirpes de bactérias da seguinte forma: foram determinadas as concentrações mínimas inibitórias dos trinta compostos como forma de definir as concentrações em que os compostos seriam utilizados. Os compostos foram posteriormente testadas com um método fluorométrico de acumulação de brometo de etídeo, que é um substrato comum em bombas de efluxo bacterianas, desenvolvido por Viveiros et al. A actividade biológica dos compostos derivados de hidantoínas nas células de cancro foi demonstrada por diferentes métodos. O efeito anti-proliferativo e citotóxico dos trinta compostos foi avaliado nas células T de linfoma de rato transfectadas com o gene humano MDR-1 pelo método de thiazolyl de tetrazólio (MTT). Como o brometo de etídeo também é expelido pelos transportadores ABC, estes compostos foram posteriormente testados com um método fluorométrico de acumulação de brometo de etídeo desenvolvido por Spengler et al nos dois diferentes tipos de células eucariotas. Resultados: A maioria dos compostos derivados de hidantoínas foi eficaz na modulação de bombas de efluxo, nas duas estirpes de bactérias Gram-negativas e nos dois diferentes tipos de células T de linfoma. Em contraste com estes resultados, nas duas estirpes de células Gram-positivas, a maioria dos compostos tiveram pouco efeito na inibição de bombas de efluxo ou até nenhum, em muitos dos casos. De uma maneira geral os melhores compostos nas diferentes estirpes de bactérias foram: Thioam-1, SZ-2, P3, Rw-15b, AD-26, AD-29, GL-18, GL-7, KF-2, SZ-7, MN-3, GL-16 e GL- 14. Foram portanto estes os compostos que provocaram maior acumulação de brometo de etídeo, inibindo assim com maior eficácia as bombas de efluxo. No presente estudo, a maioria dos compostos conseguiu inibir a resistência provocada pela bomba de efluxo ABCB1, tanto nas células parentais bem como nas células que sobre-expressam esta bomba, causando a acumulação de brometo de etídeo dentro das células. As células que sobreexpressam a bomba ABCB1 foram posteriormente testadas com citometria de fluxo que é a técnica padrão para pesquisa de inibidores de bombas de efluxo. Os compostos que foram mais efectivos na inibição da bomba ABCB1, causando assim maior acumulação de brometo de etídeo nas células que sobre-expressam esta bomba foram: PDPH-3, GL-7, KK-XV, AD-29, Thioam-1, SZ-7, KF-2, MN-3, RW-13, LL-9, P3, AD-26, JH-63 e RW- 15b. Este facto não corroborou totalmente os resultados da citometria de fluxo uma vez que os moduladores que provocaram maior inibição da bomba ABCB1 foram o MN-3, JH-63 e o BS-1, sendo que o último não foi seleccionado como um bom composto usando o método fluorométrico de acumulação de brometo de etídeo. Conclusão: Os compostos derivados de hidantoínas testados tiveram maior efeito nas estirpes de bactérias Gram-negativas do que nas Gram-positivas. Relativamente às células eucariotas, as estruturas mais activas apresentam substituintes aromáticos bem como alguns fragmentos aminicos terciários.