6,765 research outputs found
Ecological models at fish community and species level to support effective river restoration
RESUMEN
Los peces nativos son indicadores de la salud de los ecosistemas acuáticos, y se han
convertido en un elemento de calidad clave para evaluar el estado ecológico de los ríos. La
comprensión de los factores que afectan a las especies nativas de peces es importante para la
gestión y conservación de los ecosistemas acuáticos. El objetivo general de esta tesis es analizar
las relaciones entre variables biológicas y de hábitat (incluyendo la conectividad) a través de
una variedad de escalas espaciales en los ríos Mediterráneos, con el desarrollo de herramientas
de modelación para apoyar la toma de decisiones en la restauración de ríos.
Esta tesis se compone de cuatro artículos. El primero tiene como objetivos modelar la
relación entre un conjunto de variables ambientales y la riqueza de especies nativas (NFSR), y
evaluar la eficacia de potenciales acciones de restauración para mejorar la NFSR en la cuenca
del río Júcar. Para ello se aplicó un enfoque de modelación de red neuronal artificial (ANN),
utilizando en la fase de entrenamiento el algoritmo Levenberg-Marquardt. Se aplicó el método
de las derivadas parciales para determinar la importancia relativa de las variables ambientales.
Según los resultados, el modelo de ANN combina variables que describen la calidad de ribera,
la calidad del agua y el hábitat físico, y ayudó a identificar los principales factores que
condicionan el patrón de distribución de la NFSR en los ríos Mediterráneos. En la segunda parte
del estudio, el modelo fue utilizado para evaluar la eficacia de dos acciones de restauración en el
río Júcar: la eliminación de dos azudes abandonados, con el consiguiente incremento de la
proporción de corrientes. Estas simulaciones indican que la riqueza aumenta con el incremento
de la longitud libre de barreras artificiales y la proporción del mesohabitat de corriente, y
demostró la utilidad de las ANN como una poderosa herramienta para apoyar la toma de
decisiones en el manejo y restauración ecológica de los ríos Mediterráneos.
El segundo artículo tiene como objetivo determinar la importancia relativa de los dos
principales factores que controlan la reducción de la riqueza de peces (NFSR), es decir, las
interacciones entre las especies acuáticas, variables del hábitat (incluyendo la conectividad
fluvial) y biológicas (incluidas las especies invasoras) en los ríos Júcar, Cabriel y Turia. Con
este fin, tres modelos de ANN fueron analizados: el primero fue construido solamente con
variables biológicas, el segundo se construyó únicamente con variables de hábitat y el tercero
con la combinación de estos dos grupos de variables. Los resultados muestran que las variables
de hábitat son los ¿drivers¿ más importantes para la distribución de NFSR, y demuestran la
importancia ecológica de los modelos desarrollados. Los resultados de este estudio destacan la
necesidad de proponer medidas de mitigación relacionadas con la mejora del hábitat
(incluyendo la variabilidad de caudales en el río) como medida para conservar y restaurar los
ríos Mediterráneos.
El tercer artículo busca comparar la fiabilidad y relevancia ecológica de dos modelos
predictivos de NFSR, basados en redes neuronales artificiales (ANN) y random forests (RF). La
relevancia de las variables seleccionadas por cada modelo se evaluó a partir del conocimiento
ecológico y apoyado por otras investigaciones. Los dos modelos fueron desarrollados utilizando
validación cruzada k-fold y su desempeño fue evaluado a través de tres índices: el coeficiente de determinación (R2
), el error cuadrático medio (MSE) y el coeficiente de determinación ajustado
(R2
adj). Según los resultados, RF obtuvo el mejor desempeño en entrenamiento. Pero, el
procedimiento de validación cruzada reveló que ambas técnicas generaron resultados similares
(R2
= 68% para RF y R2
= 66% para ANN). La comparación de diferentes métodos de machine
learning es muy útil para el análisis crítico de los resultados obtenidos a través de los modelos.
El cuarto artículo tiene como objetivo evaluar la capacidad de las ANN para identificar los
factores que afectan a la densidad y la presencia/ausencia de Luciobarbus guiraonis en la
demarcación hidrográfica del Júcar. Se utilizó una red neuronal artificial multicapa de tipo feedforward (ANN) para representar relaciones no lineales entre descriptores de L. guiraonis con
variables biológicas y de hábitat. El poder predictivo de los modelos se evaluó con base en el
índice Kappa (k), la proporción de casos correctamente clasificados (CCI) y el área bajo la curva
(AUC) característica operativa del receptor (ROC). La presencia/ausencia de L. guiraonis fue
bien predicha por el modelo ANN (CCI = 87%, AUC = 0.85 y k = 0.66). La predicción de la
densidad fue moderada (CCI = 62%, AUC = 0.71 y k = 0.43). Las variables más importantes
que describen la presencia/ausencia fueron: radiación solar, área de drenaje y la proporción de
especies exóticas de peces con un peso relativo del 27.8%, 24.53% y 13.60% respectivamente.
En el modelo de densidad, las variables más importantes fueron el coeficiente de variación de
los caudales medios anuales con una importancia relativa del 50.5% y la proporción de especies
exóticas de peces con el 24.4%. Los modelos proporcionan información importante acerca de la
relación de L. guiraonis con variables bióticas y de hábitat, este nuevo conocimiento podría
utilizarse para apoyar futuros estudios y para contribuir en la toma de decisiones para la
conservación y manejo de especies en los en los ríos Júcar, Cabriel y Turia.Olaya Marín, EJ. (2013). Ecological models at fish community and species level to support effective river restoration [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/28853TESI
An Introduction to Algebraic Geometry codes
We present an introduction to the theory of algebraic geometry codes.
Starting from evaluation codes and codes from order and weight functions,
special attention is given to one-point codes and, in particular, to the family
of Castle codes
Ultrafast deterministic generation of entanglement in a time-dependent asymmetric two-qubit-cavity system
We present an efficient scheme for the controlled generation of pure
two-qubit states possessing {\em any} desired degree of entanglement and a {\em
prescribed} symmetry in two cavity QED based systems, namely, cold trapped ions
and flying atoms. This is achieved via on-resonance ion/atom-cavity couplings
which are time-dependent and asymmetric, leading to a trapping vacuum state
condition which does not arise for identical couplings. A duality in the role
of the coupling ratio yields states with a given concurrence but opposing
symmetries. The experimental feasibility of the proposed scheme is also
discussed.Comment: 4 pages, 4 figure
A robust one-step catalytic machine for high fidelity anti-cloning and W-state generation in a multi-qubit system
We propose a physically realizable machine which can either generate
multiparticle W-like states, or implement high fidelity () anti-cloning of an arbitrary qubit state, in a single step. Moreover
this universal machine acts as a catalyst in that it is unchanged after either
procedure, effectively resetting itself for its next operation. It also
possesses an inherent {\em immunity} to decoherence. Most importantly in terms
of practical multi-party quantum communication, the machine's robustness in the
presence of decoherence actually {\em increases} as the number of qubits
increases.Comment: 4 pages, 2 figure
Estimation of growth parameters for the exploited sea cucumber Holothuria arguinensis from South Portugal
Understanding how species grow is critical for choosing appropriate fisheries management strategies. Sea cucumbers shrink during periods of aestivation and have naturally flaccid bodies that make measuring growth difficult. In this study, we obtained length-frequency data on Holothuria arguinensis, measuring undisturbed animals in situ, because it is one of the new target species of the NE Atlantic and Southwestern Mediterranean fisheries. Growth parameters were estimated for individuals inhabiting the Ria Formosa lagoon (Portugal). Length-frequency data were collected between November 2012 and March 2014 by using a visual census augmented with random sampling in 2014. To estimate the asymptotic length (L-infinity) and growth coefficient (K), 2 different growth models were fitted to the length frequency data for 1198 sea cucumbers: the nonseasonal von Bertalanffy and Hoenig seasonal von Bertalanffy models. A L-infinity of 69.9 cm and K of 0.88 were estimated by using the Hoenig function for seasonal growth. The value of 1.0 obtained for the parameter C of this function indicates reduction in growth during winter. The relatively high growth rate (K) of this species may have important implications for its survival, mainly in environments where conditions cause biological stress and oceanic disturbances but may also increase its potential as a candidate for aquaculture.CUMFISH project - Fundacao para a Ciencia e a Tecnologia (FCT, Portugal) [PTDC/MAR/119363/2010]; "Sea cucumber as new marine resource: potential for aquaculture" (CUMARSUR) project - Fundacao para a Ciencia e a Tecnologia (FCT, Portugal) [PTDC/MAR-BIO/5948/2014]; Fundacion para el Futuro de Colombia (Colfuturo); FCT Investigator Programme-Career Development [IF/00998/2014
Isolating the chiral contribution in optical two-dimensional chiral spectroscopy using linearly polarized light
The full development of mono- or multi-dimensional time-resolved spectroscopy
techniques incorporating optical activity signals has been strongly hampered by
the challenge of identifying the small chiral signals over the large achiral
background. Here we propose a new methodology to isolate chiral signals
removing the achiral background from two commonly used configurations for
performing two dimensional optical spectroscopy, known as BOXCARS and GRadient
Assisted Photon Echo Spectroscopy (GRAPES). It is found that in both cases an
achiral signal from an isotropic system can be completely eliminated by small
manipulations of the relative angles between the linear polarizations of the
four input laser pulses. Starting from the formulation of a perturbative
expansion of the signal in the angle between the beams and the propagation
axis, we derive analytic expressions that can be used to estimate how to change
the polarization angles of the four pulses to minimize achiral contributions in
the studied configurations. The generalization to any other possible
experimental configurations has also been discussed. %We derive analytic
expressions to changes required to the polarizations in terms of a perturbative
expansion in the angle between the beams and the colinear axis. We also
numerically estimate higher order coefficients which cover arbitrarily large
angles and thus any experimental configuration.Comment: 7 figure
- …