Estrategias para una VENTANA eficaz: Forma geométrica del HUECO - Diseño de la VENTANA-UH

V.1. 219 p.; V. 2. 589 p.

Multiscale habitat associations of deepwater demersal fishes off central California

Fish-habitat associations were examined at three spatial scales in Monterey Bay, California, to determine how benthic habitats and landscape configuration have structured deepwater demersal fish assemblages. Fish counts and habitat variables were quantified by using observer and video data collected from a submersible. Fish responded to benthic habitats at scales ranging from cm’s to km’s. At broad-scales (km’s), habitat strata classified from acoustic maps were a strong predictor of fish assemblage composition. At intermediate-scales (m’s−100 m’s), fish species were associated with specific substratum patch types. At fine-scales (<1 m), microhabitat associations revealed differing degrees of microhabitat specificity, and for some species revealed niche separation within patches. The use of habitat characteristics in ecosystembased management, particularly as a surrogate for species distributions, will depend on resolving fish-habitat associations and habitat complexity over multiple scales.

Cicatrização de anastomose colônica reforçada por esponja de colágeno revestida com fatores de coagulação (TachoSil) em ratos submetidos à quimioterapia intraperitoneal perioperatória precoce com 5-fluorouracil

A administração intraperitoneal de 5-fluorouracil (5-FU) no pós-operatório imediato reduz a recorrência local e prolonga a sobrevida dos pacientes com câncer colônico. Contudo, esse tratamento também pode prejudicar a cicatrização das anastomoses intestinais. O objetivo deste estudo foi determinar os efeitos da quimioterapia (QT) intraperitoneal (IP) pós-operatória (PO) precoce com o 5-FU e da selagem anastomótica com o TachoSil sobre o processo de cicatrização de anastomoses colônicas. Quarenta ratos foram divididos em quatro grupos (I - IV, com dez ratos em cada) e submetidos à secção do cólon esquerdo seguida por anastomose. As anastomoses dos ratos dos grupos II e IV foram cobertas com o TachoSil. Solução salina (2 ml/dia grupos I e II) ou 5-FU (20 mg/kg/dia grupos III e IV) foi administrado por via IP uma vez ao dia, desde do procedimento cirúrgico até a morte programada dos animais no quarto dia pós-operatório. Foram realizadas medidas da pressão de ruptura e análise histopatológica das anastomoses. A perda relativa de peso foi significativamente maior nos animais do grupo III comparado a todos os demais grupos (p=0,0004). Não houve diferença significativa entre os grupos no que se refere à presença de fístulas, coleções perianastomóticas, sinais de dilatação intestinal pré-anastomótica ou aderências pós-operatórias. A pressão de ruptura foi significativamente menor no grupo III comparada a todos os demais grupos (p=0,001). A neoangiogênese foi significativamente menor no grupo III comparada aos grupos I e II (p=0,05). A infiltração fibroblástica foi significativamente maior no grupo I e em comparação ao grupo III (p=0,035). Não ocorreu diferença significativa entre os grupos no que concerne à presença de infiltração de células inflamatórias e deposição de colágeno. Os dados obtidos permitem concluir que a QT IP precoce com 5-FU afetou negativamente a fase inicial da cicatrização de anastomoses colônicas. Contudo, a selagem com o TachoSil foi capaz de reverter alguns dos efeitos adversos decorrentes da QT.

Análise espectral das equações de transporte de nêutrons na formulação de ordenadas discretas em meios multiplicativos

É presentada nesta dissertação uma análise espectral das equações de transporte de nêutrons, independente do tempo, em geometria unidimensional e bidimensional, na formulação de ordenadas discretas (SN), utilizando o modelo de uma velocidade e multigrupo, considerando meios onde ocorrem o fenômeno da fissão nuclear. Esta análise espectral constitui-se na resolução de problemas de autovalores e respectivos autovetores, e reproduz a expressão para a solução geral analítica local das equações SN (para geometria unidimensional) ou das equações nodais integradas transversalmente (geometria retangular bidimensional) dentro de cada região homogeneizada do domínio espacial. Com a solução geral local determinada, métodos numéricos, tais como os métodos de matriz de resposta SN, podem ser derivados. Os resultados numéricos são gerados por programas de computadores implementados em MatLab, versão 2012, a fim de verificar a natureza dos autovalores e autovetores correspondentes no espaço real ou complexo.

Mapeamento das regiões radiantes em placas retangulares vibrantes via método dos elementos de contorno com velocidade média e intensidade útil

Em engenharia, a modelagem computacional desempenha um papel importante na concepção de produtos e no desenvolvimento de técnicas de atenuação de ruído. Nesse contexto, esta tese investiga a intensidade acústica gerada pela radiação sonora de superfícies vibrantes. De modo específico, a pesquisa enfoca a identificação das regiões de uma fonte sonora que contribuem efetivamente para potência sonora radiada para o campo afastado, quando a frequência de excitação ocorre abaixo da frequência crítica de coincidência. São descritas as fundamentações teóricas de duas diferentes abordagens. A primeira delas, denominada intensidade supersônica (analítica) é calculada via transformadas de Fourier para fontes sonoras com geometrias separáveis. A segunda, denominada intensidade útil (numérica) é calculada através do método dos elementos de contorno clássico para fontes com geometrias arbitrárias. Em ambas, a identificação das regiões é feita pela filtragem das ondas não propagantes (evanescentes). O trabalho está centrado em duas propostas, a saber. A primeira delas, é a apresentação implementação e análise de uma nova técnica numérica para o cálculo da grandeza intensidade útil. Essa técnica constitui uma variante do método dos elementos de contorno (MEC), tendo como base o fato de as aproximações para as variáveis acústicas pressão e velocidade normal serem tomadas como constantes em cada elemento. E também no modo peculiar de obter a velocidade constante através da média de um certo número de velocidades interiores a cada elemento. Por esse motivo, a técnica recebe o nome de método de elemento de contorno com velocidade média (AVBEMAverage Velocity Boundary Element Method). A segunda, é a obtenção da solução forma fechada do campo de velocidade normal para placas retangulares com oito diferentes combinações de condições contorno clássicas. Então, a intensidade supersônica é estimada e comparada à intensidade acústica. Nos ensaios numéricos, a comparação da intensidade útil obtida via MEC clássico e via AVBEM é mostrada para ilustrar a eficiência computacional da técnica aqui proposta, que traz como benefício adicional o fato de poder ser utilizada uma malha menos refinada para as simulações e, consequentemente, economia significativa de recursos computacionais.

Blue Crab, Callinectes sapidus, Trap Selectivity Studies: Mesh Size

Catch rates and sizes of blue crabs, Callinectes sapidus, were compared in traps with 2.54 cm (1.0 inch), 3.81 cm (1.5 inches), and 5.08 cm (2.0 inches) square mesh, 2.54 by 5.08 cm rectangular mesh, and 3.81 cm hexagonal mesh. Catch of legal blue crabs by number was significantly greater in the traditional hexagonal mesh trap than in all other trap types. Sublegal catch by number was highest (34.1-63.3% of total) in the 2.54 cm and 3.81 cm square mesh and rectangular mesh traps and lowest in the 5.08 cm square mesh trap. The hexagonal mesh trap had significantly lower catch rates of sublegal blue crabs than all other trap types except the 5.08 cm square mesh. Mean size of blue crabs by trap type exhibited an inverse pattern to that shown by catch of sublegal crabs. The most effective trap to maximize legal catch and minimize sublegal catch was the 3.81 cm hexagonal mesh trap followed by the 5.08 cm square mesh trap.

Posicionamento aproximado do estado final para sistemas térmicos descritos pela equação do calor.

Neste trabalho, será considerado um problema de controle ótimo quadrático para a equação do calor em domínios retangulares com condição de fronteira do tipo Dirichlet é nos quais, a função de controle (dependente apenas no tempo) constitui um termo de fonte. Uma caracterização da solução ótima é obtida na forma de uma equação linear em um espaço de funções reais definidas no intervalo de tempo considerado. Em seguida, utiliza-se uma sequência de projeções em subespaços de dimensão finita para obter aproximações para o controle ótimo, o cada uma das quais pode ser gerada por um sistema linear de dimensão finita. A sequência de soluções aproximadas assim obtidas converge para a solução ótima do problema original. Finalmente, são apresentados resultados numéricos para domínios espaciais de dimensão 1.

A susceptibilidade à nicotina e etanol é afetada pela exposição à nicotina, fumaça de cigarro e etanol durante o período gestacional: alterações comportamentais e eletrofisiológicas no período pós-natal de camundongos

Uma questão particularmente relevante é o fato de exposições precoces a drogas de abuso durante o desenvolvimento potencialmente aumentarem a susceptibilidade a estas drogas posteriormente durante o desenvolvimento. No presente estudo utilizando estudos comportamentais e eletrofisiológicos, investigamos efeitos tardios da exposição de camundongos à fumaça de cigarro, à nicotina e ao etanol durante o período que corresponde à gestação em humanos. Para tal, esta tese foi dividida em 2 estudos. No Estudo 1, submetemos camundongos durante o período que corresponde à gestação de humanos à fumaça de cigarro e/ou etanol visando investigar se a estas drogas de abuso, separadamente ou quando combinadas, programam maior susceptibilidade aos efeitos da nicotina durante a adolescência (PN30) ou idade adulta (PN90). Para avaliar a susceptibilidade, utilizamos 3 testes: campo aberto (CA), preferencia pela nicotina (PPN) e preferencia condicionada por lugar (CPP). No Estudo 2, os animais foram expostos a nicotina durante o período gestacional e, no período que corresponde à infância (PN9 a PN20), fatias de cérebro contendo o núcleo tegumental laterodorsal (LDT) foram expostas a etanol. Este núcleo foi escolhido uma vez que estudos recentes indicam sua participação em mecanismos de toxicodependência. Foram realizados registros eletrofisiológicos de uma única célula. No Estudo 1, identificamos maior sensibilidade para os efeitos da reexposição à nicotina na adolescência quando comparada com a idade adulta . Em animais testados no CA durante a adolescência, a nicotina foi capaz de causar aumento da atividade locomotora nos animais controle, previamente expostos à fumaça de cigarro e ao etanol. Contudo, em animais expostos à fumaça combinada com etanol, não houve aumento da locomoção. Na idade adulta, a nicotina causou um aumento da atividade locomotora no CA somente nos animais expostos à fumaça de cigarro. Quanto ao CPP, a exposição prévia à fumaça de cigarro e ao etanol causaram aumento da resposta condicionada à nicotina em fêmeas adolescentes. Nos animais previamente expostos à combinação entre fumaça de cigarro e etanol, a resposta condicionada à nicotina não atingiu significância estatística. Não houve alterações na idade adulta. A exposição a fumaça de cigarro e/ou etanol não afetou a PPN. No Estudo 2, os dados eletrofisiológicos mostraram que a exposição pré-natal à nicotina foi capaz de alterar as correntes de despolarização basais e o potencial de repouso de células do LDT A nicotina também foi capaz de alterar as respostas deste núcleo ao etanol reduzindo as correntes de despolarização e aumentando, embora que não de forma significativa, as correntes inibitórias. De acordo com estes dados, injurias causadas pela exposição à fumaça do cigarro, à nicotina isoladamente, e ao etanol durante o desenvolvimento são capazes de perdurar por um logo tempo na vida do individuo, alterando as respostas a comportamentais e celulares a uma exposição tardia à nicotina e ao etanol.

Desenvolvimento de ferramenta computacional para metrologia com microtomografia computadorizada

Esta tese apresentada uma proposta de desenvolvimento de uma ferramenta computacional para metrologia com microtomografia computadorizada que possa ser implantada em sistemas de microtomógrafos convencionais. O estudo concentra-se nas diferentes técnicas de detecção de borda utilizadas em processamento de imagens digitais.Para compreender a viabilidade do desenvolvimento da ferramenta optou-se por utilizar o Matlab 2010a. A ferramenta computacional proposta é capaz de medir objetos circulares e retangulares. As medidas podem ser horizontais ou circulares, podendo ser realizada várias medidas de uma mesma imagem, uma medida de várias imagens ou várias medidas de várias imagens. As técnicas processamento de imagens digitais implementadas são a limiarização global com escolha do threshold manualmente baseado no histograma da imagem ou automaticamente pelo método de Otsu, os filtros de passa-alta no domínio do espaço Sobel, Prewitt, Roberts, LoG e Canny e medida entre os picos mais externos da 1 e 2 derivada da imagem. Os resultados foram validados através de comparação com os resultados de teste realizados pelo Laboratório de Ensaios Mecânicos e Metrologia (LEMec) do Intstituto Politécnico do Rio de Janeiro (IPRJ), Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), Nova Friburdo- RJ e pelo Serviço Nacional da Indústria Nova Friburgo (SENAI/NF). Os resultados obtidos pela ferramenta computacional foram equivalentes aos obtidos com os instrumentos de medição utilizados, demonstrando à viabilidade de utilização da ferramenta computacional a metrologia.

Application of an acoustic–trawl survey design to improve estimates of rockfish biomass

Biomass estimates of several species of Alaskan rockfishes exhibit large interannual variations. Because rockfishes are long lived and relatively slow growing, large, short-term shifts in population abundance are not likely. We attribute the variations in biomass estimates to the high variability in the spatial distribution of rockfishes that is not well accounted for by the survey design currently used. We evaluated the performance of an experimental survey design, the Trawl and Acoustic Presence/Absence Survey (TAPAS), to reduce the variability in estimated biomass for Pacific ocean perch (Sebastes alutus). Analysis of archived acoustic backscatter data produced an acoustic threshold for delineating potential areas of high (“patch”) and low (“background”) catch per unit of effort (CPUE) in real time. In 2009, we conducted a 12-day TAPAS near Yakutat, Alaska. We completed 59 trawls at 19 patch stations and 40 background stations. The design performed well logistically, and Pacific ocean perch (POP) accounted for 55% of the 31 metric tons (t) of the catch from this survey. The resulting estimates of rockfish biomass were slightly less precise than estimates from simple random sampling. This difference in precision was due to the weak relationship of CPUE to mean volume backscattering and the relatively low variability of POP CPUE encountered. When the data were re-analyzed with a higher acoustic threshold than the one used in the field study, performance was slightly better with this revised design than with the original field design. The TAPAS design could be made more effective by establishing a stronger link between acoustic backscatter and CPUE and by deriving an acoustic threshold that allows better identification of backscatter as that from the target species.

Direct observation of the structural component of the metal-insulator phase transition and growth habits of epitaxially grown VO2 nanowires.

We have grown epitaxially orientation-controlled monoclinic VO2 nanowires without employing catalysts by a vapor-phase transport process. Electron microscopy results reveal that single crystalline VO2 nanowires having a [100] growth direction grow laterally on the basal c plane and out of the basal r and a planes of sapphire, exhibiting triangular and rectangular cross sections, respectively. In addition, we have directly observed the structural phase transition of single crystalline VO2 nanowires between the monoclinic and tetragonal phases which exhibit insulating and metallic properties, respectively, and clearly analyzed their corresponding relationships using in situ transmission electron microscopy.

The use of large artificial reefs to enhance fish populations at different depths in the Florida Keys

This study showed that large prefabricated units and concrete rubble patch reefs, placed as artificial marine habitats on sand bottom, greatly enhance the abundance, diversity, and biomass of fish in an area. Densities of individuals and biomass were found considerably higher at artificial reefs than at nearby, natural, bank reefs, a result consistent with other studies. Location, depth, and vertical profile are important factors determining fish assemblages at artificial habitats in the Keys. Fishes were both produced at artificial reefs and attracted from the surrounding area. Fish assemblages at the Hawk Channel artificial reefs were considerably different from those on the offshore reef tract, particularly in terms of dominant species. Rescue of the original 1992 work in 2005 was funded by the South Florida Ecosystem Restoration Prediction and Modeling Program.

Majuro Atoll, Republic of the Marshall Islands coral reef ecosystems mapping report

Digital maps of the coral reef ecosystem (<~30m deep) of Majuro Atoll, Republic of the Marshall Islands, were created through visual interpretation of remote sensing imagery. Digital Globe’s Quickbird II satellite images were acquired between 2004 and 2006 and georeferenced to within 1.6 m of their true positions. Reef ecosystem features were digitized directly into a GIS at a display scale of 1:4000 using a minimum feature size of 1000 square meters. Benthic features were categorized according to a classification scheme with attributes including zone (location, such as lagoon or forereef, etc.), structure (bottom type, such as sand or patch reef, etc.) and percent hard bottom. Ground validation of habitat features was conducted at 311 sites in 2009. Resulting maps consisted of 1829 features covering 366 square kilometers. Results demonstrate that reef zones occurred in a typical progression of narrow bands from offshore, though forereef, reef flat, shoreline, land, backreef, and lagoon habitats. Lagoon was the largest zone mapped and covered nearly 80% of the atoll, although much of it was too deep to have structures identified from the satellite imagery. Dominant habitat structures by area were pavement and aggregate reef, which covered 29% and 18% of the mapped structures, respectively. Based on the number of features, individual and aggregated patch reefs comprised over 40% of the features mapped. Products include GIS based maps, field videos and pictures, satellite imagery, PDF atlas, and this summary report. Maps and associated data can be used to support science and management activities on Majuro reef ecosystems including inventory, monitoring, conservation, and sustainable development applications.

Seascape ecology of coastal biogenic habitats: advances, gaps, and challenges

We review the progress made in the emerging field of coastal seascape ecology, i.e. the application of landscape ecology concepts and techniques to the coastal marine environment. Since the early 1990s, the landscape ecology approach has been applied in several coastal subtidal and intertidal biogenic habitats across a range of spatial scales. Emerging evidence indicates that animals in these seascapes respond to the structure of patches and patch mosaics in different ways and at different spatial scales, yet we still know very little about the ecological significance of these relationships and the consequences of change in seascape patterning for ecosystem functioning and overall biodiversity. Ecological interactions that occur within patches and among different types of patches (or seascapes) are likely to be critically important in maintaining primary and secondary production, trophic transfer, biodiversity, coastal protection, and supporting a wealth of ecosystem goods and services. We review faunal responses to patch and seascape structure, including effects of fragmentation on 5 focal habitats: seagrass meadows, salt marshes, coral reefs, mangrove forests, and oyster reefs. Extrapolating and generalizing spatial relationships between ecological patterns and processes across scales remains a significant challenge, and we show that there are major gaps in our understanding of these relationships. Filling these gaps will be crucial for managing and responding to an inevitably changing coastal environment. We show that critical ecological thresholds exist in the structural patterning of biogenic ecosystems that, when exceeded, cause abrupt shifts in the distribution and abundance of organisms. A better understanding of faunal–seascape relationships, including the identifications of threshold effects, is urgently needed to support the development of more effective and holistic management actions in restoration, site prioritization, and forecasting the impacts of environmental change.