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Esta tesis investiga los efectos de la radiación ultravioleta sobre organismos acuáticos. En particular se estudiaron los efectos sobre el zooplancton, sobre sus principales depredadores, las larvas de peces, y sobre la interacción entre presa y depredador. Este trabajo se realizó en distintos ambientes y diferentes escalas. Los ambientes incluyeron varios lagos del Noroeste Patagónico y la Península Antártica. Las ecalas variaron desde experimento de laboratorio hasta muestreos de campo. Los resultados indican que la radiación ultravioleta tiene efectos negativos, tanto sobre el zooplancton, como sobre sus depredadores. Dichos efectos son claramente dependientes de la dosis a la que los organismos son expuestos, y por lo tanto, varían con la profundidad y la transparencia de cada ambiente en particular. Se anaizó también las distintas estrategias utilizadas por los organismos para contrarrestar los efectos negativos de la RUV. Los resultados sugieren fuertemente que dichas estrategia están condicionadas por el ambiente físico y el entorno ecológico. Por ejemplo, en ambientes profundos, como los grandes lagos pedemontanos Patagónicos,el zooplancton puede encontrar refugio en profundidad durante el verano. Por el contrario en ambientes menos profundos, muchos organismos recurren a otro tipo de estrategias, tales como la fotorrespiración mediante la acumulación de ompuestos capaces de bloquear la radiación, o la foto-reparación, a través de mecanismos enzimáticos. La posibilidad de foto-reparación parece estar muy limitada en ambientes fríos, presumiblemente debido a la baja eficiencia de la enzima fotoliasa a baja temperatura. Por otra parte, el empleo de compuestos fotoprotectores parece estar condicionado, al menos en parte, por la presencia de depredadores visuales, como los estadios juveniles de peces. Se investigó también la posibilidad de que los peces pudieran utilizar las longitudes de onda dentro del espectro ultravioleta para localizar a sus presas. Estos estudios se llevaron a cabo con juveniles de trucha arco iris, los cuales se sabe que cuentan con receptores de UV en sus retinas. Sin embargo, nuestros experimentos produjeron resultados negativos. La falta de utilización de longitudes de onda dentro del UV para la localización de presas no resulta llamativa, dado que en ambientes transparentes, tanto los peces, como sus presas evitan las aguas superficiales, refugiandose en aguas relativamente profundas donde no penetra la RUV.

Las respuestas de los componentes del rendimiento y de la calidad del aceite a la temperatura aún no han sido estudiadas en olivo ni en otras oleaginosas que acumulan aceite principalmente en mesocarpo (cerca de 95 por ciento del total en el caso de olivo). La información disponible en olivo se basa en correlaciones ligadas a variaciones en ubicación geográfica, altitud y años en los que pudieron covariar con la temperatura otros factores (radiación, disponibilidad hídrica, nutrición, etc). El objetivo de esta tesis fue evaluar el rol de la temperatura durante el crecimiento de frutos de olivo sobre el peso seco de los mismos, su contenido y concentración de aceite y las proporciones de ácidos grasos del aceite. Se realizaron experimentos manipulativos aplicados a ramas fructíferas creciendo a campo, utilizando cámaras transparentes con control y registro de temperatura. Los rangos de temperaturas medias alcanzados (entre 15-32 ºC) fueron mucho mayores a los rangos de 1 y 4 ºC logrados en estudios correlativos y permitieron generar relaciones funcionales para el peso seco del fruto, su concentración de aceite, y la proporción de ácidos grasos en el aceite. El contraste entre aplicaciones de temperaturas mayores o menores al ambiente durante períodos largos (114 días) y cortos (30 días) demostraron que tanto la proporción de aceite del fruto como la de ácido oleico en el aceite de fruto entero (mesocarpo + semilla) disminuye al aumentar la temperatura. Si bien en ambas estructuras del fruto la temperatura tuvo un efecto negativo sobre la concentración de aceite, las respuestas a la temperatura de la proporción de ácidos grasos de la semilla y el mesocarpo, medidos en forma separada, difirieron entre sí. Los patrones de respuesta de las proporciones de ácidos grasos en el aceite de semilla mostraron similitudes con las conocidas para especies oleaginosas de semilla como girasol. Por contraste, en el aceite de mesocarpo de olivo la proporción de ácido oleico disminuyó con el aumento de la temperatura, patrón opuesto a lo manifestado en semillas de olivo y en las de oleaginosas anuales. En esta tesis también se evaluó el efecto de la temperatura mínima nocturna sobre el crecimiento de los frutos y la calidad del aceite. Los resultados sugieren que la temperatura mínima nocturna y la amplitud térmica diarias son las dimensiones del régimen térmico diario con los que mejor se asociaron los cambios en el peso seco del fruto, la proporción de aceite y las proporciones de ácidos grasos en el mismo. Los resultados de esta tesis sirven para guiar la selección de sitios de plantación de nuevos olivares basados en los registros térmicos zonales, y para explicar los desajustes de la proporción de ácidos grasos del aceite de oliva producido en el NOA y la normativa del Consejo Oleícola Internacional (COI). Las relaciones funcionales entre las variables respuesta y la temperatura definidas podrán incorporarse en modelos de simulación del rendimiento y calidad que se desarrollen en el futuro. Tomados en conjunto con la tendencia al aumento de la temperatura, producto del calentamiento global, los resultados permitirán estimar la magnitud de los impactos negativos que podrían afectar el rendimiento del cultivo y la calidad del aceite.

En este trabajo de tesis se emplearon herramientas de simulación molecular clásica junto con distintas estrategias de síntesis y caracterización para explorar la relación entre nanoconfinamiento y propiedades de agua en materiales mesoporosos. Los óxidos mesoporosos son materiales que presentan poros monodispersos (2-50 nm) altamente ordenados y de elevada área específica (100-1000 m2/g). La precisión con que pueden controlarse las dimensiones, la interconectividad y la morfología de los poros en la escala nanométrica, da lugar a propiedades sumamente particulares, de interés en multitud de aplicaciones tecnológicas: (foto)catálisis, sorción, sensores, biomateriales, involucrando casi todas ellas la inteacción con H2O. En base a ello, se decidió investigar los aspectos físico-químicos del agua confinada en estos entornos, haciendo foco en fenómenos de equilibrio de fase (equilibrio líquido-vapor y sólido-líquido), estructura y transporte. Además de la motiva- ción tecnológica, estos sistemas son de interés desde el punto de vista fundamental, pues ofrecen un modelo donde estudiar los efectos del confinamiento en la nanoescala. Se emplearon en primer lugar herramientas de simulación molecular de distinta escala (Dinámica Molecular atomística y coarse-grained), caracterizando el comportamiento de agua confinada en matrices porosas de 1-8 nm de diámetro. De esta manera, fue posible describir, desde una perspectiva molecular, la estructura y dinámica del agua, sus propiedades ópticas, así como los diferentes mecanismos de llenado de los nanoporos y los fenómenos de histéresis. También se logró una descripción microscópica del equilibrio sólido-líquido en estos entornos altamente confinados. Se estudió la incidencia del radio del poro, la filicidad y la rugosidad de las paredes sobre los fenómenos mencionados y en particular sobre las isotermas de sorción. Asimismo, se recurrió a un esquema experimental para complementar los resultados computacionales. Los óxidos mesoporosos se sintetizaron en forma de películas delgadas y xerogeles mediante estrategias de síntesis sol-gel y procesos de autoensamblado inducido por evaporación, que combinan la polimerización del óxido inorgánico junto con el autoensamblado de moléculas anfifílicas, que actúan como agentes moldeantes del arreglo poroso. Para la caracterización estructural de los sistemas sintetizados se utilizaron diver- sas técnicas: TEM, SEM, SAXS-2D, GISAXS, XRR, WAXRD. Las propiedades de sorción de agua en mesoporos fueron investigadas en películas delgadas obtenidas por spin y dip coating, mediante Porosimetría Elipsométrica Ambiental y XRR. El aporte original de esta tesis reside en la complementación de técnicas experimentales avanzadas con herramientas de simulación computacional para atender cuestiones de gran interés para la comunidad experimental pero de difícil elucidación dadas las limitaciones de resolución espacio-temporales de las técnicas actuales. Esta estrategia dual constituye una vía extremadamente poderosa para la descripción de fenómenos físicos y químicos en estos sistemas.

En esta Tesis, se estudian desde el punto de vista observacional algunos de los efectos que producen sobre el medio interestelar las ondas de choque asociadas con estrellas de gran masa en diferentes etapas de su vida. Se investiga la interacción de regiones HII, burbujas interestelares y remanentes de supernova con el entorno y se analiza la actividad de formación estelar en sus alrededores con el objetivo de establecer si son agentes disparadores del nacimiento de estrellas nuevas. A partir del estudio de la distribución del gas molecular alrededor de los remanentes de supernova G20.0-0.2 y G24.7+0.6, se encuentran nubes moleculares posiblemente afectadas por los frentes de choque y que presentan actividad de formación estelar. El estudio del medio interestelar alrededor de tres regiones HII (un complejo de regiones HII cercano al remanente de supernova G18.8+0.3, y las regiones HII N65 y G35.673-0.847) muestra la presencia de cáscaras de gas molecular barridas por sus frentes de choque y sobre las cuales se están formando estrellas. Por último, se halla evidencia de la interacción entre los vientos estelares de las estrellas LBV G24.73+0.69 y G26.47+0.02 en distintas etapas de su evolución y el gas molecular circundante. Esta investigación fue realizada analizando observaciones dedicadas de varias transiciones moleculares obtenidas con el Atacama Submillimeter Telescope Experiment (ASTE) y a través del procesamiento de observaciones de archivo no publicadas obtenidas con el telescopio espacial de rayos X Chandra y con el interferómetro en ondas de radio VLA. Estas observaciones se complementaron con datos de relevamientos públicos en las bandas de radio, infrarroja, milimétrica y submilimétrica del espectro.

En la presente Tesis se realiza un estudio de los procesos físicos que producen la emisión electromagnética y de neutrinos a altas energías en la vecindad de agujeros negros estelares que acretan materia. Se estudia la inyección de partículas no térmicas en la corona de agujeros negros galácticos. Primero se caracteriza la región de interacción, detallando propiedades físicas básicas de los sistemas en estudio. Inicialmente se inyecta una población de electrones y protones relativistas, considerándose también la generación de partículas secundarias (piones, muones y pares electrón/positrón). Luego, se estiman los tiempos de enfriamiento por las diversas interacciones entre las partículas y los campos en la fuente. Una vez identificados los procesos radiativos más relevantes, se resuelve de manera auto-consistente el transporte de partículas masivas y de fotones. Este estudio se hace tanto para el estado estacionario, como para casos transitorios, como ser fulguraciones. Además de la emisión electromagnética y de neutrinos de la fuente, se estudia el impacto de los neutrones creados en las interacciones hadrónicas sobre el medio circundante de la corona. En particular, se investiga la inyección de neutrones como posible mecanismo para cargar de bariones un jet inicialmente dominado magnéticamente. Por último se hace una aplicación del método desarrollado para tratar el transporte de partículas relativistas en plasmas magnetizados, a las erupciones de rayos gamma. En este caso, se investiga la producción de neutrinos en el modelo de colapsar, abriéndose una nueva línea de trabajo. Para todos los sistemas estudiados se hacen predicciones sobre la emisión a muy alta energía y la producción de neutrinos; estos resultados podrán ser contrastados en un futuro cercano con nuevos detectores de rayos gamma y de neutrinos (e.g., CTA, IceCube).

A pesar de que la frecuente presencia de dormición en frutos de girasol (Helianthus annuus)suele dificultar las tareas de procesamiento y utilización de los mismos como semilla, existe escasa información en relación a la regulación ambiental de la dormición en frutos de esta especie. Entre los factores ambientales que actúan como reguladores de la dormición, la temperatura ha sido identificada como uno de los principales. En este contexto, el presente trabajo tuvo por objetico principal estudiar el efecto del ambiente térmico durante las etapas de llenado y almacenaje post cosecha sobre el nivel de dormición en frutos de girasol. Como objetivos secundarios, se evaluó el efecto de 1)las estructuras del fruto (embrión y cubiertas), 2)la sensibilidad de los frutos al ácido abscísico (ABA), giberelinas (GAs)y etilieno y 3)los cambios en el contenido endógeno de ABA sobre la determinación del nivel de dormición y su relación con el ambiente térmico explorado por los frutos en ambas etapas. Mayores temperaturas durante el llenado determinaron mayores niveles de dormición a cosecha, que se asociaron a una mayor dormición impuesta por cubiertas y una mayor sensibilidad al ABA de los frutos. Mayores temperaturas durante el almacenaje post cosecha (25 grados C)determinaron mayores tasas de salida de la dormición, que se asociaron a una menor dormición embrionaria, una menor sensibilidad al ABA, un menor contenido de endógeno ABA antes y durante la incubación y una mayor sensibilidad a GAs de los frutos, sin diferencias en la sensibilidad a etileno. Los resultados obtenidos representan un aporte significativo para el diseño de estrategias de manejo, como fechas de siembra y condiciones de almacenaje que permitan disminuir los niveles de dormición en frutos de girasol. A su vez, la exploración de las bases fisiológicas de las respuestas observadas resulta relevante para la comprensión de los mecanismos que regulan la dormición de esta especie.

En el presente trabajo se estudia la influencia del medio ambiente en el que se encuentran las galaxias sobre su formación y evolución, a través de la interacción entre la galaxia y el gas caliente y difuso del medio intracúmulo (intracluster medium, ICM). Las galaxias en cúmulos pueden moverse a velocidades casi supersónicas, experimentando una considerable presión dinámica ejercida por el ICM sobre el medio interestelar de la galaxia en movimiento. Este efecto se denomina ram pressure stripping (RPS), y puede remover una fracción significativa del contenido de gas frío de la galaxia. Implementamos este proceso dentro de un modelo híbrido de formación de galaxias, que combina simulaciones hidrodinámicas no disipativas de cúmulos de galaxias con un modelo semianalítico de formación y evolución de galaxias que contempla los procesos físicos que afectan a los bariones. Para ello fue necesario desarrollar un método para calcular los tamaños de los discos galácticos, teniendo en cuenta los efectos del halo de materia oscura anfitrión y la presencia de bulbos galácticos. Una importante innovación respecto a trabajos anteriores es el uso de las partículas de gas de las simulaciones hidrodinámicas para obtener las propiedades cinemáticas y termodinámicas del ICM, logrando así un método autoconsistente. Caracterizamos las distribuciones de RP obtenidas con nuestro nuevo modelo para cúmulos de galaxias simulados de distintas masas, encontrando que la RP media crece con la masa del cúmulo y la edad del Universo. Los perfiles de RP en función de la distancia al centro del halo obtenidos con nuestra nueva implementación pueden aproximarse mediante perfiles analíticos, con parámetros que dependen de manera sencilla de la masa del halo y el corrimiento al rojo. Los ajustes determinados serán de gran utilidad para incluir RPS en otros modelos de formación de galaxias. Finalmente, cuando se considera la posibilidad de que las galaxias conserven su halo de gas caliente al convertirse en satélites, mostramos que la implementación de RPS como un proceso de dos etapas, afectando en primer lugar al halo de gas caliente y luego al gas frío, permite obtener una distribución de colores para las galaxias simuladas en mejor acuerdo con las observaciones, resolviendo un defecto común a los modelos semianalíticos actuales.

El incremento de la temperatura y de la radiación ultravioleta (RUV) sobre la superficie de la tierra ha sido objeto de numerosos estudios durante las últimas décadas. La temperatura tiene un rol preponderante en la dinámica de los ecosistemas terrestres y acuáticos y los pronósticos de su incremento a consecuencia del calentamiento global indican modificaciones sustanciales en las características físico‐químicas del medio acuático, la dinámica de sus organismos y de sus tramas tróficas. El impacto de la RUV sobre los ambientes acuáticos incluye efectos sobre el medio físico (p.e. clima óptico) y químico (p.e. transformación de la materia orgánica disuelta) que pueden resultar interactivos tendiendo en algunos casos a incrementar el impacto de la radiación de onda corta debido a la pérdida de absorbancia del agua. Además, la RUV afecta estructuras y funciones de los organismos vivos de diversas maneras, involucrando daños en procesos celulares tales como la asimilación de nutrientes, orientación y motilidad, la fotosíntesis, la transcripción y la replicación del ADN. En conjunto la temperatura y la RUV, entre otros factores, tienen un rol determinante sobre la fisiología y comportamiento de los organismos acuáticos. Los organismos planctónicos en particular, utilizan tres estrategias básicas para contrarrestar los efectos nocivos de la exposición a la RUV. Estas estrategias incluyen evitar la radiación (migración), la producción y acumulación de compuestos que actúan como pantallas solares y/o antioxidantes (foto‐protección química) y, por último, la reparación del daño molecular (foto‐reparación enzimática). El objetivo general de esta investigación fue analizar el efecto combinado de la temperatura y de la exposición a la radiación tanto visible como RUV sobre la foto‐protección química en un conjunto de especies de copépodos planctónicos del género Boeckella (COPEPODA: CENTROPAGIDAE). Estas especies habitan sistemas acuáticos expuestos a niveles de radiación elevados y su distribución geográfica está influenciada por su afinidad por las temperaturas templado‐frías y frías, características de una diversidad de ambientes patagónicos. Para ello, se analizaron copépodos provenientes de seis especies del género Boeckella, B. antiqua, B. brasiliensis, B. brevicaudata, B. gracilis, B. gibbosa y B. gracilipes (dos poblaciones alopátricas), obtenidas en cuerpos de agua en un gradiente altitudinal del Norte Andino‐Patagónico. En estas especies de Boeckella se pudieron identificar dos tipos básicos de compuestos foto‐protectores, los aminoácidos tipo micosporina o MAAs, que actúan como pantallas solares; y los pigmentos carotenoides que actúan como antioxidantes. Se registraron 5 tipos de aminoácidos tipo micosporinas: Micosporina‐Glicina, Shinorina, Porphyra‐334, Palithene y un compuesto desconocido denominado MAA‐332. Por otra parte, se realizaron experimentos de laboratorio para analizar el efecto inductor de la radiación sobre la acumulación de compuestos foto‐protectores en 5 especies de Boeckella. En todos los casos, la presencia de radiación visible (PAR) y de radiación ultravioleta A (UVA) produjo un aumento significativo en la concentración tanto de MAAs como de carotenoides. Los MAAs fueron acumulados en los organismos expuestos a la radiación inclusive en ausencia de una fuente dietaria, mientras que en el caso de los carotenoides se supone que fueron adquiridos a través de la dieta. Además, con la finalidad de analizar el efecto conjunto de la temperatura y de la exposición a la radiación PAR+UVA se realizaron una serie de ensayos de laboratorio manipulando experimentalmente la radiación en un gradiente térmico pronunciado de 5 a 20 °C y utilizando 4 especies de Boeckella. Los resultados obtenidos indicaron que la temperatura y la exposición a la radiación PAR+UVA actúan interactivamente afectando la proporción de compuestos foto‐ protectores. Se observaron tres patrones de acumulación de compuestos foto‐protectores con relación al gradiente térmico ensayado (5 a 20°C): i) un incremento en la proporción de compuestos foto‐protectores a temperaturas mayores a 16°C en B. antiqua y B. gracilis, ii) un incremento de la proporción de compuestos a temperaturas menores a 8°C en B. brevicaudata y B. gracilipes del Lago Morenito y, por último, iii) niveles semejantes y elevados de acumulación de compuestos foto‐ protectores a temperaturas contrastantes ( 5 y 16°C) , observada en la población de B. gracilipes de la Laguna Verde. La bio‐acumulación de compuestos foto‐protectores en Boeckella spp. fue estudiada también mediante la aplicación de modelos cinéticos de primer orden, con el fin de analizar el rol de la temperatura sobre la foto‐protección química. A partir de datos empíricos obtenidos en ensayos de laboratorio controlando niveles de temperatura y radiación, se calcularon las tasas de eliminación, ganancia neta y ganancia bruta de compuestos foto‐protectores. El análisis de estas tasas en función de la temperatura reveló que la eliminación de los MAAs y de los carotenoides se incrementó con la temperatura en la mayoría de las especies de Boeckella estudiadas. Por el contrario, el efecto de la temperatura sobre la ganancia neta y bruta de estos compuestos fluctuó entre especies y entre poblaciones de la misma especie. Los modelos cinéticos de primer orden resultaron útiles para describir de manera general el comportamiento de la bio‐acumulación de compuestos foto‐protectores en las especies estudiadas y comparar sus respuestas en relación con la temperatura. Sin embargo, la capacidad de predicción de este modelo es limitada debido a que no tiene en cuenta otros factores que regularían la bio‐acumulación. De hecho, ensayos complementarios de laboratorio con dos especies de Boeckella, B. antiqua y B. gracilipes de la Laguna Verde, evidenciaron que la concentración basal de compuestos foto‐protectores también tiene el potencial de afectar la bio‐acumulación de estos compuestos, reconociéndose dos patrones contrastantes. En B. gracilipes de la Laguna Verde, especie con elevados niveles de concentración basal, el patrón se caracterizó por una gran estabilidad de la concentración de los compuestos, reflejada en la escasa eliminación y ganancia de compuestos tanto en condiciones de PAR+UVA como en oscuridad. Por otro lado, en B. antiqua, especie cuyos niveles basales de foto‐protección química son naturalmente variables, se halló una respuesta notablemente plástica de ajuste de las concentraciones de compuestos dependiente de la concentración basal en escenarios de radiación contrastantes. Por otra parte, el análisis exprimental del efecto de la RUV‐B y de la temperatura sobre la tolerancia en dos especies de Boeckella: B. gracilis y B. antiqua reveló respuestas disímiles en ambas especies y también la ausencia de un efecto interactivo entre la temperatura y la RUV‐B sobre la mortalidad. En las dos especies la mortalidad dependió fuertemente de la dosis de RUV‐B aplicada, resultando máxima a una dosis de UV‐B del 100% equivalente a de 324 J m ‐2 . B. gracilis presentó mayor mortalidad a 20°C mientras que la mortalidad en B. antiqua fue independiente de la temperatura. Por otra parte, se analizó experimentalmente el efecto de la temperatura y la RUV sobre la reproducción de Boeckella antiqua. El tamaño de camada resultó afectado en el tratamiento con radiación PAR+UVA sólo a 5°C, lo cual indicaría que la exposición al PAR+UVA se traduce en una disminución del potencial reproductivo especialmente a bajas temperaturas. La mayor cantidad de huevos se halló en incubaciones a 12°C tanto bajo PAR como bajo PAR+UVA, lo cual sugiere un óptimo térmico para la producción de huevos. En síntesis, los resultados obtenidos indican que en las especies de Boeckella analizadas la foto‐protección química respondería a dos estrategias que reflejan adaptaciones a las condiciones ambientales predominantes. Por un lado, la estrategia de las especies que habitan lagos y lagunas de altura, con niveles elevados de exposición a la RUV y escenarios térmicos muy fluctuantes, que se caracteriza por una elevada concentración basal de compuestos foto‐protectores y una gran resiliencia de la concentración frente a cambios en los niveles de radiación y de temperatura. Por otro lado, la estrategia de la especies de Boeckella que habitan cuerpos de agua pedemontanos, que poseen una mayor variabilidad natural en la concentración de compuestos foto‐protectores y también una mayor plasticidad en su respuesta a cambios en los niveles de la RUV y de la temperatura.