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Los sistemas de poblaciones interactuantes se encuentran en áreas tan diversas como ecología, interacción de la luz con la materia, cinética química o economía. En esta tesis hemos abordado dos problemas concretos de carácter epidemiológico. Por un lado estudiamos un caso prototípico de control biológico: la mixomatosis. Esta enfermedad altamente mortal de los conejos europeos (Orictolagus cuniculus) es el principal factor regulatorio de las poblaciones silvestres de O. cuniculus en Australia y gran parte de Europa. Nosotros estudiamos la dinámica y coevolución del sistema poniendo especial énfasis en la coexistencia de cepas de myxoma. Considerando la resistencia diferencial a la enfermedad observada en los hospedadores, podemos obtener coexistencia local de cepas de myxoma. Se exploran las consecuencias de la espacialidad y se muestra que bajo condiciones compatibles con la estructura y distribución de las poblaciones silvestres de conejos europeos, la coexistencia metapoblacional es posible. Finalmente discutimos sobre la aplicación a estrategias de control y qué podemos prever sobre el futuro de la interacción. El otro caso de estudio fue la tuberculosis, una enfermedad usualmente considerada como del pasado, pero que continua siendo una de las principales causas de muerte por enfermedad en el mundo. Durante al menos siglo y medio las tasas de tuberculosis mostraron una sostenida declinación, pero por alrededor de mediados de la década del 80 comenzaron a aumentar sus indices en varias partes del mundo incluyendo Argentina, Estados Unidos, y varios países de Europa occidental. La busqueda de las causas detrás de este inesperado y no bien venido regreso motivó el desarrollo de numerosas hipótesis y trabajos. Nosotros desarrollamos nuevos modelos para la transmisión y dinámica de la tuberculosis basados en la diferenciación entre los tipos de contactos que cada persona tiene con los demás. Encontramos la expresión para el número reproductivo básico, y mostrarnos que nuestros modelos se pueden aproximar por modelos clásicos con mezcla homogénea donde el coeficiente de transmisión es directamente proporcional al numero reproductivo básico encontrado. De la formulación surge en forma natural que, en la aproximación de mezcla homogénea, debe utilizarse la Ley de acción de masas verdadera. Utilizando el modelo aproximado con mezcla homogénea estudiamos la historia natural de la tuberculosis. Desde la industrialización hasta mediados del siglo veinte tuvo lugar un período de transición histórica produciéndose un abrupto cambio en las condiciones de vida de la población. Nuestra hipotesis fundamental es que el riesgo de desarrollar tuberculosis activa varió pronunciadamente durante este corto periodo de tiempo, y que la forma funcional de la misma puede inferirse de la evolución observada de la expectativa de vida al nacer. Bajo esta hipotesis nuestro modelo posee, esencialmente, solo dos parámetros libres, los cuales alcanzan para ajustar los doscientos últimos años de evolución de la tuberculosis. En particular mostramos que la reemergencia de la tuberculosis puede ser un fenómeno natural de la dinámica de la enfermedad y que no necesariamente tiene que estar ligado a un empeoramiento de las condiciones epidemiológicas. En la busqueda de respuestas a los diversos problemas que nos plantearon los casos de estudio surgieron procedimientos metodológicos y otros problemas de características generales. Este material se colectó en un capitulo separado. Es conocido que para los sistemas con estocasticidad demográfica el tratamiento por medio de ecuaciones diferenciales estocásticas de tipo Langevin no es aplicable, sin embargo su uso y abuso es muy difundido, en muchos casos con buenos resultados, y en otros con resultados absolutamente erroneos. Nosotros mostramos que todo sistema con estocasticidad demográfica puede aproximarse por un sistema de ecuaciones en diferencias estocástica. Bajo ciertas condiciones este sistema puede aproximarse además, por uno conteniendo términos de deriva deterministica y difusión estocástica similares a los de la formulación de Langevin. En este último caso, nuestros resultados y los obtenidos por medio de ecuaciones tipo Langevin son esencialmente los mismos. Finalmente explicamos la propiedad que tienen ciertos sistemas estocásticos de generar oscilaciones y mantenerlas indefinidamente en contraposición de los correspondientes sistemas determinísticos que muestran oscilaciones rápidamente amortiguadas.

Fil:Barrera, Gustavo Daniel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

Tesis (Doctor en Física)--Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física, 2011.

El láser de Ti:Zafiro es la fuente más difundida de pulsos ultracortos en la actualidad. No obstante, y pese a su amplia difusión en vastos campos de aplicaciones, numerosos aspectos de su comportamiento permanecían poco explorados. El presente trabajo está dirigido a un estudio exhaustivo de la dinámica del láser de Ti:Zafiro con mode locking por efecto Kerr. Por un lado se desarrolla un modelo teórico basado en mapas iterativos. Los modos de operación conocidos del láser son naturalmente obtenidos con el mapa que tiene como variables el tamaño del haz, curvatura, duración de pulso, chirp y energía. Se obtienen las regiones de estabilidad de cada modo y se determinan sus comportamientos característicos. Por otro lado se determinan experimentalmente las propiedades estructuralmente estables predichas por el modelo, encontrando pleno acuerdo entre la experiencia y el modelo de mapas. Se muestra experimentalmente que las inestabilidades pulso a pulso en la salida del láser son usuales y pueden afectar alguna de las variables dejando inalteradas las otras. Se describe una forma simple de detectarlas y eliminarlas. A partir de la obtención experimental de series temporales de mode locking de los dos modos pulsados del láser se confirma que el comportamiento del láser responde al caos deterrninístico de baja dimensión y se determina, para cada modo, su ruta al caos. De las series temporales generadas por el mapa se obtienen los mismos atractores que los hallados experimentalmente. Como aplicación de los conocimientos generados se propone un algoritmo de control del caos que permite optimizar las prestaciones del láser, reduciendo la duración de pulso a valores cercanos a los lOfs.

En este trabajo investigamos la dinámica del sistema de vórtices en cristales superconductores de YBa2Cu3O7 con defectos columnares, a campos magnéticos bajos, en la región cercana a la transición vidrio-líquido. Intodujimos los defectos columnares por irradiación con iones pesados de alta energía en el acelerador TANDAR. La mayor parte de las mediciones fueron realizadas con la técnica de susceptibilidad alterna. Desarrollamos una serie de métodos novedosos para la interpretación de las curvas de susceptibilidad y su relación con el sistema de vórtices subyacente. Esto nos permitió construir un Diagrama Dinámico experimental cuantitativo en el plano (ha, T), en donde identificamos los distintos regímenes dinámicos y las regiones de transición entre los mismos. Pudimos extraer parámetros característicos de los potenciales de anclaje como la constante de Labusch y las energías de activación térmica. Investigamos la dependencia de la respuesta alterna con la orientación del campo continuo. Comparando estos resultados con los que obtuvimos en muestras sin irradiar, identificamos los centros de anclaje preponderantes en cada región angular. Haciendo un estudio detallado a diferentes ángulos, analizamos cómo se modifica el Diagrama Dinámico cuando el campo está inclinado respecto de los defectos. Por último, complementamos el estudio de la dependencia angular con mediciones de transporte en la región del líquido de vórtices. Con ambas técnicas, comprobamos que los defectos columnares siguen actuando como centros de anclaje correlacionados hasta ángulos muy alejados de los defectos. Para los campos utilizados, el anclaje sigue siendo efectivo hasta que el material llega al estado normal: no existe una región en el líquido de vortices donde la respuesta sea puramente óhmica.

En los superconductores de tipo II el campo magnético penetra en líneas de flujo cuantizadas, conocidas como vórtices. La materia de vórtices constituye un sistema modelo para el estudio de medios elásticos forzados en presencia de desorden. En este sistema, las interacciones de los vórtices entre sí y de estos con los defectos del material, sumadas al grado de influencia de las fluctuaciones térmicas, determinan una gran variedad de fases (ordenadas, vidriosas y líquidas) y comportamientos dinámicos. La dinámica de la materia de vórtices presenta similitudes con otros sistemas complejos, como las ondas de densidad de carga, las paredes de dominio y los coloides: existe una fuerza crítica a partir de la cual las partículas se desanclan y la competencia entre interacciones determina una región de movimiento plástico para fuerzas cercanas a la crítica. Este desanclaje plástico, la dinámica subyacente y su relación con los defectos topológicos han sido tema de estudio por muchos a˜nos. En superconductores limpios, con baja densidad de defectos, como lo son los monocristales de NbSe2, existen dos fases de la red de vórtices ampliamente reconocidas: en la mayor parte del diagrama de fases campo magnético-temperatura, dentro de la fase superconductora del material, las configuraciones estables de la red de vórtices presentan un ordenamiento espacial con características compartidas con cristales y vidrios; en las proximidades de la transición superconductora, la red de vórtices (RV) adopta configuraciones desordenadas. Las características de la transición orden-desorden (O-D), así como la posible existencia de una fase intermedia, planteaban numerosos interrogantes hasta hace algunos a˜nos y fueron el objeto de la investigación de este trabajo de tesis. Gran parte del presente trabajo estuvo dedicado al estudio de los efectos de historia dinámica,enfocados en la dinámica alterna. En general, la aplicación de un campo alterno induce corrientes que ejercen fuerzas oscilatorias capaces de mover los vórtices. Si el campo es suficientemente peque˜no, los vórtices permanecen oscilando alrededor de los centros de anclaje efectivos, dando una respuesta lineal conocida como régimen de Campbell. En ese caso, la medición de la respuesta lineal mediante la susceptibilidad alterna no modifica la configuraci´on del sistema, por lo que constituye una técnica no invasiva para cuantificar la movilidad de la RV. En cambio, campos alternos de mayor amplitud son usados comúnmente en los experimentos para agitar la RV de forma de alcanzar la configuraci´on de equilibrio. Sin embargo, en trabajos previos de nuestro grupo, se había reportado que en la región de la transición O-D un campo alterno de agitación puede dejar al sistema en estados de mayor o menor anclaje, independientes de la configuraci´on inicial. Por otro lado, tambi´en se observaron efectos de historia térmica. El origen de estas diversas respuestas fue, durante a˜nos, un tema controvertido y la f´ısica subyacente a la dinámica descripta, una incógnita. En este trabajo se estudiaron los efectos de historia térmica y dinámica asociados a la transición O-D en monocristales de NbSe2. Se combinaron mediciones de susceptibilidad alterna con experimentos de difracción de neutrones de bajo ángulo (SANS) para investigar la relación entre las respuestas intermedias y el orden de la RV. Se encontr´o evidencia directa de que las respuestas intermedias observadas tras agitar la RV en la región de la transición O-D están asociadas a configuraciones con una densidad intermedia de dislocaciones. Por otro lado, se realizó un estudio sistemático de la dependencia de la respuesta final con los parámetros del campo alterno aplicado para agitar la RV. Los resultados sugieren que, en esta región, el sistema se reorganiza dinámicamente y la respuesta final sería una consecuencia directa de dicho proceso. Además, se obtuvieron indicios de criticalidad asociados a esta reorganización. Por último, se estudiaron los efectos de historia térmica, vinculados a la modificación espontánea de las configuraciones de la RV a partir de la evolución con la temperatura de las interacciones involucradas. A diferencia de lo observado tras agitar al sistema, no se detectaron cambios significativos en la densidad de dislocaciones asociados al ciclado térmico del sistema. Este resultado indica que el anclaje efectivo de la RV depende de otros factores, y no solo de la densidad de dislocaciones. Se proponen una descripción genérica, en términos de barreras de energía que operan a diferentes escalas espaciales y de energ´ıa, y una posible interpretación de la fenomenología observada en el marco de la teoría de anclaje fuerte.

De Angelis, I. (2015). Dinámica del cambio tecnológico en el modelo de desarrollo posconvertibilidad. Límites y oportunidades para la transformación de la estructura productiva argentina: un análisis contextualizado del sector maquinaria y equipo. (Tesis de maestría). Universidad Nacional de Quilmes, Bernal, Argentina.

El carbono orgánico del suelo (COS) es uno de los principales determinantes de la productividad de los ecosistemas, afectando la fertilidad del suelo y su capacidad de secuestrar CO2. La agricultura es uno de los principales cambios de uso del suelo que afecta significativamente el COS. En esta tesis se examinan, mediante experimentos de campo y usando al 13C como trazador isotópico, tres aspectos de la dinámica de C en sistemas agrícolas: 1) la importancia de las raíces en la formación de COS, 2) los efectos de la cantidad y calidad de los residuos sobre la tasa de descomposición y humificación del COS y 3) la dinámica del COS en sistemas de agricultura continua iniciados sobre pastizales naturales nunca laboreados. Los resultados obtenidos muestran que 1) en cultivos de soja y maíz, la formación de COS se deriva principalmente de la biomasa subterránea y en menor medida de los residuos aéreos, al menos en la fracción de la materia orgánica particulada (MOP). También, se observó 2) que el agregado de residuos de maíz con alta relación C:N aumentó la tasa de descomposición de la MOAM (materia orgánica asociada a los minerales) cuando se la compara con el agregado de residuos de soja (baja relación C:N), efecto conocido como priming. Sin embargo, también existió una mayor formación de materia orgánica bajo cultivos de maíz, y por ende se conservaron las reservas de COS, pero su ciclado fue más rápido. Finalmente, 3) los cultivos en sistemas de siembra directa establecidos sobre suelos nunca laboreados presentaron niveles de COS similares a los de los pastizales naturales remplazados. Estos resultados cuestionan parte de nuestro conocimiento sobre los sistemas agrícolas bajo siembra directa, aportando nuevas evidencias experimentales y destacando el uso de marcadores isotópicos de 13C para comprender el flujo de C en los agroecosistemas.

En esta tesis se estudia la dinámica del sistema de los carbonatos en el Atlántico Sudoccidental, utilizando un amplio set de datos in-situ. Se consideraron distintos tópicos. En el estudio de la interacción mar-atmósfera del CO2 se destaca el rol del Atlántico Sudoccidental como sumidero neto de CO2. Se analizó la variabilidad estacional y regional en los flujos CO2 (FCO2) en el Mar Patagónico (MP), donde se destaca la bomba biológica como proceso dominante. También se estudiaron las distribuciones de alcalinidad total (AT) y el carbono inorgánico disuelto (CT), analizando su relación con las masas de agua y los distintos procesos biológicos. Los resultados muestran que la AT es conservativa en toda la región de estudio. En cambio, el CT en el MP es fuertemente no conservativo. Se pudo observar que el accionar de la bomba biológica resulta en un secuestro neto del CO2 en el MP. Al norte de 38°S, se observa estrecha relación entre el CT y las distintas masas de agua, mostrando predominio de los procesos físicos sobre la variabilidad del CT. Adicionalmente se analizó el estado actual del pH y los estados de saturación de calcita y aragonita (ΩCa y ΩAr), estableciendo una línea de base para el estudio de la acidificación oceánica (AO). Finalmente, se estimaron las concentraciones del carbono antropogénico (Cant), mediante los métodos TrOCA y φCT0. Se obtuvieron valores medios de Cant de 54.2 y 48.6 μmol·kg-1 en el MP y de 50 y 58 μmol·kg-1 al norte de 38°S, para TrOCA y φCT0 respectivamente.