Alterations of the global water cycle and their effects on river structure, function and services

River structure and functioning are governed naturally by geography and climate but are vulnerable to natural and human-related disturbances, ranging from channel engineering to pollution and biological invasions. Biological communities in river ecosystems are able to respond to disturbances faster than those in most other aquatic systems. However, some extremely strong or lasting disturbances constrain the responses of river organisms and jeopardise their extraordinary resilience. Among these, the artificial alteration of river drainage structure and the intense use of water resources by humans may irreversibly influence these systems. The increased canalisation and damming of river courses interferes with sediment transport, alters biogeochemical cycles and leads to a decrease in biodiversity, both at local and global scales. Furthermore, water abstraction can especially affect the functioning of arid and semi-arid rivers. In particular, interception and assimilation of inorganic nutrients can be detrimental under hydrologically abnormal conditions. Among other effects, abstraction and increased nutrient loading might cause a shift from heterotrophy to autotrophy, through direct effects on primary producers and indirect effects through food webs, even in low-light river systems. The simultaneous desires to conserve and to provide ecosystem services present several challenges, both in research and management.

O uso da Técnica de Oscilações Forçadas na análise da mecânica ventilatória de indivíduos portadores de silicose classificados em diferentes graus de obstrução

O termo silicose refere-se ao processo de fibrose pulmonar causado pela inalação de poeira contendo sílica. É uma doença ocupacional, incurável, que se inicia nas vias aéreas distais e pode progredir independente do término da exposição. Os testes de função pulmonar, apesar de não serem utilizados como ferramenta diagnóstica para silicose, são amplamente empregados para acompanhar longitudinalmente esses indivíduos. Estudos recentes sugerem que a Técnicas de Oscilações Forçadas (FOT) pode ser aplicada para detecção de alterações pulmonares precoces em indivíduos com silicose. Contudo, existem poucos estudos descrevendo as alterações de mecância respiratória associada com a silicose através da FOT. Neste contexto, os objetivos deste estudo são: (1) analisar as alterações de mecânica respiratória de indivíduos portadores de silicose com diferentes graus de obstrução e (2) avaliar a capacidade da FOT em detectar alterações na função pulmonar decorrentes da silicose. Trata-se de um estudo transversal controlado com avaliação de casos prevalentes, tendo como unidade de avaliação o indivíduo. Os exames realizados incluíram medidas de espirometria e FOT. Foi selecionado um total de 67 indivíduos, 46 portadores de silicose e 21 sadios, caracterizando o grupo controle. Os indivíduos com diagnóstico de silicose foram divididos em três grupos classificados de acordo com o nível de obstrução sugerido pela espirometria. Essa classificação resultou em três categorias: Indivíduos normais ao exame espirométrico (NE), n= 12; com distúrbio ventilatório obstrutivo leve (DVOL), n=22; com distúrbio ventilatório obstrutivo moderado ou acentuado (DVOMA), n= 12. Todos os indivíduos realizaram exames da FOT para análise das propriedades resistivas e reativas do sistema respiratório. Posteriormente aos exames da FOT os indivíduos foram submetidos à espirometria. Considerando os grupos divididos a partir da espirometria, os parâmetros resistivos e reativos e a impedância do sistema respiratório em 4Hz (Z4Hz) se modificaram significativamente com a progressão da distúrbio obstrutivo. Na análise do poder diagnóstico da FOT os parâmetros R0, Rm, Rsr4 e |Z4Hz| mostraram-se precisos para identificar as modificações de mecânica respiratória em pacientes com silicose apresentando distúrbio ventilatório obstrutivo leve. Para distúrbio ventilatório obstrutivo moderado e acentuado todos os parâmetros analisados apresentaram habilidade para identificar essas alterações. Na análise entre o grupo controle e normal ao exame, nenhum parâmetro da FOT apresentou valor de acurácia adequado para uso clínico. Esses resultados são coerentes com as alterações fisiopatológicas relacionadas à silicose, confirmando o potencial da FOT na avaliação das modificações de mecânica respiratória em doentes com silicose.

Intensity-moments characterization of general pulsed paraxial beams with the Wigner distribution function

On the basis of the space-time Wigner distribution function (STWDF), we use the matrix formalism to study the propagation laws for the intensity moments of quasi-monochromatic and polychromatic pulsed paraxial beams. The advantages of this approach are reviewed. Also, a least-squares fitting method for interpreting the physical meaning of the effective curvature matrix is described by means of the STWDF. Then the concept is extended to the higher-order situation, and what me believe is a novel technique for characterizing the beam phase is presented. (C) 1999 Optical Society of America [S0740-3232(99)001009-1].

Understanding function and function-to-form evolution

This is a report on a workshop held at Cambridge University Engineering Design Centre, 17-10 June 1992. This workshop was held to discuss the issue of 'function' and 'function-to-form' evolution in mechanical design. The authors organised this workshop as they felt that their understanding of these topics was incomplete and that discussions between researchers might help to clarify some key issues.

The topic chosen for the workshop proved to be a stimulating one. The term 'function' is part of a designer's daily vocabulary, however there is poor agreement about its definition. In order to develop computer systems to support product evolution, a precise definition is required. Further the value of 'function' and 'function-to-form' evolution as a good choice of workshop topic is evident from the lack of firm conclusions that resulted from the sessions. This lack of consensus made for lively discussion and left participants questioning many of their preconceived ideas.

Attendance at the workshop was by invitation only. A list of the participants (not all those invited could attend due to time and financial constraints) is given in Appendix 1.

Estudo da bioenergética mitocondrial de cardiomiócitos de camundongos obesos

A obesidade é uma doença crônica, resultante do excesso de gordura no organismo. O aumento da obesidade no mundo, tem se revelado como um dos fenômenos clínicos e epidemiológicos da atualidade. Estudos populacionais e em modelos animais demonstram que a origem da epidemia da obesidade está relacionada a fatores genéticos, modificações de hábitos nutricionais, redução da atividade física, e alterações nutricionais durante a lactação, desempenhando um papel relevante no desenvolvimento da obesidade, DM2 e cardiomiopatias. As mitocôndrias são os coordenadores centrais do metabolismo energético, assim, alterações funcionais e estruturais dessa organela têm sido associadas à desordens metabólicas. Elas exercem um papel na sobrevivência e função dos cardiomiócitos devido à alta demanda energética do miocárdio. Desta forma, disfunções mitocondriais estão relacionadas com disfunções no miocárdio e conseqüente progressão de cardiomiopatias. Neste estudo, avaliamos a bioenergética e a ultraestrutura de cardiomiócitos de camundongos obesos e controle hiperalimentados durante a lactação. O consumo de oxigênio das fibras cardíacas foi avaliado por respirometria de alta-resolução, utilizando um oxígrafo-2K-Oroboros. A ultraestrutura dos cardiomiócitos foi analisada por microscopia eletrônica de transmissão e o conteúdo das proteínas Carnitina palmitoil transferase 1 (CPT1), Proteína desacopladora 2 (UCP2) , Transportador de glicose 1 e 4 (GLUT1) e (GLUT4), Proteína Kinase ativada por AMP (AMPK) e Proteína kinase ativada por AMP fosforilada p(AMPK) por Western blotting (WB). Além disso, o peso dos animais, a gordura retroperitoneal, epididimal e a glicemia em jejum foram determinadas. Nossos resultados confirmaram que os animais do grupo hiperalimentados (GH), aos 90 dias de vida, apresentaram aumento da massa corporal, de gordura epididimária e retroperitoneal comparado ao grupo controle (GC). As taxas respiratórias foram semelhantes nos dois grupos quando foram utilizados os substratos dos complexos I e II. Entretanto, quando o ácido graxo palmitoil-L-carnitina foi utilizado, a taxa respiratória máxima do GH foi significativamente menor. A análise ultraestrutural dos cardiomiócitos do GH demonstrou intenso dano na matriz mitocondrial e maior presença de gotículas de lipídios, caracterizando deposição ectópica. Os resultados do WB mostraram aumento significativo do conteúdo de CPT1 e UCP2 no GH comparado ao GC. Não foram encontradas diferenças significativas no conteúdo de GLUT1 entre os grupos, entretanto, observamos maior conteúdo do GLUT4 no GH. Além disso, encontramos maior conteúdo de AMPK no GH, ao passo que o conteúdo de pAMPK foi semelhante entre os grupos. Entretanto, a razão pAMPK/AMPK é significativamente menor no GH. Esses resultados sugerem que a hiperalimentação durante a lactação leva a obesidade na vida adulta com alterações na bioenergética e ultraestrutura dos cardiomiócitos.

Extended bidirectional reflectance distribution function for polarized light scattering from subsurface defects under a smooth surface

By introducing the scattering probability of a subsurface defect (SSD) and statistical distribution functions of SSD radius, refractive index, and position, we derive an extended bidirectional reflectance distribution function (BRDF) from the Jones scattering matrix. This function is applicable to the calculation for comparison with measurement of polarized light-scattering resulting from a SSD. A numerical calculation of the extended BRDF for the case of p-polarized incident light was performed by means of the Monte Carlo method. Our numerical results indicate that the extended BRDF strongly depends on the light incidence angle, the light scattering angle, and the out-of-plane azimuth angle. We observe a 180 degrees symmetry with respect to the azimuth angle. We further investigate the influence of the SSD density, the substrate refractive index, and the statistical distributions of the SSD radius and refractive index on the extended BRDF. For transparent substrates, we also find the dependence of the extended BRDF on the SSD positions. (c) 2006 Optical Society of America.

Análise do processo sinérgico da deglutição em pacientes portadores de bronquiectasia atendidos no Hospital Universitário Pedro Ernesto

A respiração e a deglutição são vitais para o homem. Enquanto a primeira diz respeito a um ato primitivo da vida, a hematose, a segunda trata da manutenção da vida, oferecendo a energia necessária, nutrindo e hidratando, perpassando pelo prazer alimentar, ato tão importante na sociedade contemporânea. A relação funcional entre essas funções ainda não foi totalmente elucidada, porém é crescente o interesse e o número de estudos sobre esta temática. Considerando que a deglutição eficiente tem como pressuposto a capacidade de proteger via aérea inferior, a alteração de deglutição primária ou secundária a um dano pulmonar pode trazer repercussões severas para a integridade do sistema respiratório. O objetivo desse estudo é analisar o processo sinérgico da deglutição em portadores de bronquiectasia, a fim de verificar se há alteração na fisiologia da deglutição e caracterizá-la, assim como, identificar se há correspondência entre alteração da função pulmonar e alteração da deglutição.Para tal foram selecionados randomicamente 30 pacientes na faixa etária de 18 a 65 anos, atendidos no ambulatório de bronquiectasia do HUPE. Destes, 26 indivíduos responderam a um questionário dirigido sobre hábitos alimentares e possíveis dificuldades de alimentação; foram submetidos à avaliação clínica da deglutição; 22 fizeram espirometria no setor de prova de função pulmonar no HUPE e 17 avaliação videofluoroscópica da deglutição. Dos 26 indivíduos estudados 10 eram homens e 16 mulheres, com média de idade de 46,3 anos. Na avaliação clínica da deglutição observaram-se alterações estruturais e funcionais em todos os indivíduos estudados. As principais alterações estruturais detectadas referem-se e a dinâmica laríngea; enquanto na avaliação funcional detectou-se alterações referentes à ejeção oral, dinâmica hiolaríngea, trânsito faríngeo e presença de deglutições múltiplas. Com relação à espirometria 06 indivíduos apresentaram distúrbio obstrutivo leve; 04 distúrbio obstrutivo moderado e 09 distúrbio obstrutivo acentuado. A videofluoroscopia da deglutição corroborou os achados da avaliação clínica da deglutição e evidenciou episódios de penetração e aspiração laríngea Pode-se concluir que: (1) a avaliação clínica da deglutição associada à avaliação videofluoroscópica são métodos eficientes para a análise do processo sinérgico da deglutição; (2) identificou-se alteração do processo sinérgico da deglutição, nos indivíduos avaliados; (3) a ausculta cervical isoladamente, não demonstrou ser um método eficiente para predizer aspiração e/ou penetração laringotraqueal; (4) houve correspondência entre os resultados da avaliação clínica funcional da deglutição e videofluoroscópica, exceto quanto a presença de penetração e/ou aspiração e quanto a capacidade de avaliar a ejeção oral; (5) não foi possível identificar se há correspondência entre alteração da função pulmonar e processo sinérgico da deglutição.

A note on the von Bertalanffy growth function concerning the allocation of surplus energy to reproduction

We propose an extended form of the von Bertalanffy growth function (VBGF), where the allocation of surplus energy to reproduction is considered. Any function can be used in our model to describe the ratio of energy allocation for reproduction to that for somatic growth. As an example, two models for energy allocation were derived: a step-function and a logistic function. The extended model can jointly describe growth in adult and juvenile stages. The change in growth rate between the two stages can be either gradual or steep; the latter gives a biphasic VBGF. The results of curve fitting indicated that a consideration of reproductive energy is meaningful for model extension. By controlling parameter values, our comprehensive model gives various growth curve shapes ranging from indeterminate to determinate growth. An increase in the number of parameters is unavoidable in practical applications of this new model. Additional information on reproduction will improve the reliability of model estimates.