EXPERIMENTOS EN AUTOORGANIZACIÓN

We describe the design and experiments performed with a computing simulation tool representing a synthetic ecosystem with three components (producers; herbivores and predators); This model is a cellular automata; but can be best defined as an individual-based model (IBM); where each agent exhibits its own singularity responding to a series of invariable labels that in an informal way can be named "genes"; while other variable labels define their internal status; As an "opaque thought experiment" the model was devoted to the study of self-organization; stated as the emergence and conservation of a spontaneous order and the analysis of the factors that could destabilize this structure; Whereas the simulator count on a limited number of codified short range interactions; its evolution exhibits a long range uncodified emergent effects that are suggestive of the presence of underlying processes of self-organization;Se describe el diseño y los experimentos llevados a cabo con un simulador de un ecosistema sintético de tres componentes (autótrofos; consumidores primarios y consumidores secundarios) por autómatas celulares; de tipo IBM (individual-based model); donde cada agente exhibe su propia singularidad por responder a una serie de etiquetas fijas que se pueden denominar de modo algo laxo genes; en tanto que otras de tipo variable definen su estado interno; Este modelo; a modo de experimento pensado opaco; se destinó al estudio de la autoorganización; manifestada a través de la aparición y conservación de un orden espontáneo y al análisis de los factores que pudieran desestabilizar dicha estructura; Mientras que el simulador cuenta con un limitado número de interacciones codificadas de corto alcance; su desenvolvimiento exhibe efectos no codificados; de largo alcance; o emergentes; que suponen la presencia de procesos de autoorganización subyacentes

EXPERIMENTOS EN AUTOORGANIZACIÓN

We describe the design and experiments performed with a computing simulation tool representing a synthetic ecosystem with three components (producers, herbivores and predators). This model is a cellular automata, but can be best defined as an individual-based model (IBM), where each agent exhibits its own singularity responding to a series of invariable labels that in an informal way can be named "genes", while other variable labels define their internal status. As an "opaque thought experiment" the model was devoted to the study of self-organization, stated as the emergence and conservation of a spontaneous order and the analysis of the factors that could destabilize this structure. Whereas the simulator count on a limited number of codified short range interactions, its evolution exhibits a long range uncodified emergent effects that are suggestive of the presence of underlying processes of self-organization.Se describe el diseño y los experimentos llevados a cabo con un simulador de un ecosistema sintético de tres componentes (autótrofos, consumidores primarios y consumidores secundarios) por autómatas celulares, de tipo IBM (individual-based model), donde cada agente exhibe su propia singularidad por responder a una serie de etiquetas fijas que se pueden denominar de modo algo laxo genes, en tanto que otras de tipo variable definen su estado interno. Este modelo, a modo de experimento pensado opaco, se destinó al estudio de la autoorganización, manifestada a través de la aparición y conservación de un orden espontáneo y al análisis de los factores que pudieran desestabilizar dicha estructura. Mientras que el simulador cuenta con un limitado número de interacciones codificadas de corto alcance, su desenvolvimiento exhibe efectos no codificados, de largo alcance, o emergentes, que suponen la presencia de procesos de autoorganización subyacentes

Influencia de la complejidad estructural del dosel en la reflectancia de datos Landsat TM

Despite its importance in ecology, forestry and resource management the relationship between remote sensing data and forest inventory data are still poorly understood, in particular regarding the structural complexity of woody canopy elements. In this paper we evaluate by multivariate techniques and Generalized Linear Models (GLM), the influence of 4 woody canopy structure variables by strata (height, DBH, crown diameter and density) on the Landsat TM reflectance data. We analyzed three forest types in the Cofre de Perote National Park. Biplots suggest differences related to the type of forest and the metric expression of structural attributes. GLM indicate that the total reflectance shows differential response that can be associated to canopy structural complexity and the type of forest with some limitations related to the sensitivity of the sensors. Landsat bands 1-3, 5-7 showed a better association with forest complexity variables, in particular for Pinus hartwegii forest and mixed forest. Apparently forest structural attributes and limitations of Landsat sensor sensitivity itself prevents the identification of reliable association between reflectance and complexity variables in Abies religiosa forest.La relación entre datos de instrumentos de percepción remota y datos de inventario de bosque, en particular de la complejidad estructural de los elementos leñosos del dosel es un asunto pobremente entendido no obstante su importancia en ecología, silvicultura y manejo de recursos. En el presente trabajo se evaluó por medio de técnicas multivariadas (biplot) y Modelos Lineales Generalizados (MLG), la influencia de los diferentes estratos leñosos del dosel de cuatro variables de estructura (altura, DAP, diámetro de copa y densidad de individuos) sobre la reflectancia de datos Landsat TM en tres tipos de bosque en el Parque Nacional Cofre de Perote. Los resultados biplot indican diferencias relacionadas con el tipo de bosque y la expresión métrica de los atributos estructurales. MLG indican que la reflectancia total es dependiente de la complejidad estructural del dosel, del tipo de bosque con ciertas limitaciones derivadas de la sensitividad de los sensores. Las bandas Landsat 1-3, 5-7 mostraron una más clara relación con atributos de la complejidad forestal, en particular para bosque de Pinus hartwegii y bosque mixto, al parecer las dimensiones estructurales del bosque y limitaciones en la sensitividad de los sensores Landsat impiden explicar la reflectancia a partir de la complejidad en el bosque de A. religiosa

Finite elements solution of elliptic differential equations in irregular plane regions using structured convex grids generated by variational methods

Recientemente, con el objeto de ser usadas para aproximar la solución de ecuaciones diferenciales parciales en dominios de forma irregular empleando diferencias finitas, se han propuesto varios métodos variacionales eficientes y robustos para generar mallas estructuradas, convexas y suaves que funcionan bien en dichas regiones (3-9,11-14). Para esas mallas, se han desarrollado también algunos esquemas de los cuales destaca la facilidad computacional que implica el usar uns estructura lógicamente rectangular (1,2,15). Este hecho los convierte en una alternativa de interés a los métodos de elementos finitos que emplean mallas no estucturadas, pues estas últimas tienen el inconveniente de que su programación requiere con frecuencia de una estructura de datos compleja. Sin embargo, hay que reconocer que, dado que la triangulación de Delaunay se conoce de tiempo atrás, los métodos de elemento finito tienen la ventaja de que se ha estudiado el problema en muchos contextos y existe abundante literatura que describe como ensamblar eficientemente sistemas para aproximar la solución de una gran variedad de ecuaciones. Así surge de manera natural la pregunta de qué tan competitivos son los elementos y/o diferencias finitos en las mallas estructuradas generadas variacionalmente en regiones muy irregulares-y que con frecuencia tienen elementos elongados para obtener una solución numérica en forma computacionalemente sencilla empleando mallas estructuradas y al mismo tiempo con precisión razonable empleando elementos finitos. En este trabajo mostramos como lograr este objetivo, y una serie de experimentos numéricos empleando mallas en regiones muy irregulares muestran la eficiencia del enfoque propuesto.Recently, in order to approximate the solution of a partial differential equation overa n irregular planar domains, several efficient and robust variational methods designed to generate smooth and convex grids on such regions have been proposed (3-9,11-14). For those grids, several schemes have also been designed, and for them it is quite clear how effortless the use of the grid logical rectangular data structure can be (1,2,15). This fact makes these schemes attractive competitors to the finite element methods, which use unstructured grids and, in consequence, non trivial data structures inorder to save the grid information. Nevertheless, one must acknowledge that, since triangulatiolns have been known for a while , finite element methods have been known for a while, finite element methods have been thoroughly studies, and there is a lot of research on how to assemble the systems required to solve a large class of equations. Thus, a question that arises in a natural way is how competitive are FE/FD methods, when applied to the structured convex grids generated for irregular regions-which often have elongated elements-, in order to produce the numerical solution in an easy computational way using structured grids and, at the same time, accurate enough by using finite elements. In this paper we show how to accomplish this goal, and a series of numerical examples at the end provided a good example of the validity of the approach.Peer Reviewe

Finite elements solution of elliptic differential equations in irregular plane regions using structured convex grids generated by variational methods

Recientemente, con el objeto de ser usadas para aproximar la solución de ecuaciones diferenciales parciales en dominios de forma irregular empleando diferencias finitas, se han propuesto varios métodos variacionales eficientes y robustos para generar mallas estructuradas, convexas y suaves que funcionan bien en dichas regiones (3-9,11-14). Para esas mallas, se han desarrollado también algunos esquemas de los cuales destaca la facilidad computacional que implica el usar uns estructura lógicamente rectangular (1,2,15). Este hecho los convierte en una alternativa de interés a los métodos de elementos finitos que emplean mallas no estucturadas, pues estas últimas tienen el inconveniente de que su programación requiere con frecuencia de una estructura de datos compleja. Sin embargo, hay que reconocer que, dado que la triangulación de Delaunay se conoce de tiempo atrás, los métodos de elemento finito tienen la ventaja de que se ha estudiado el problema en muchos contextos y existe abundante literatura que describe como ensamblar eficientemente sistemas para aproximar la solución de una gran variedad de ecuaciones. Así surge de manera natural la pregunta de qué tan competitivos son los elementos y/o diferencias finitos en las mallas estructuradas generadas variacionalmente en regiones muy irregulares-y que con frecuencia tienen elementos elongados para obtener una solución numérica en forma computacionalemente sencilla empleando mallas estructuradas y al mismo tiempo con precisión razonable empleando elementos finitos. En este trabajo mostramos como lograr este objetivo, y una serie de experimentos numéricos empleando mallas en regiones muy irregulares muestran la eficiencia del enfoque propuesto.Recently, in order to approximate the solution of a partial differential equation overa n irregular planar domains, several efficient and robust variational methods designed to generate smooth and convex grids on such regions have been proposed (3-9,11-14). For those grids, several schemes have also been designed, and for them it is quite clear how effortless the use of the grid logical rectangular data structure can be (1,2,15). This fact makes these schemes attractive competitors to the finite element methods, which use unstructured grids and, in consequence, non trivial data structures inorder to save the grid information. Nevertheless, one must acknowledge that, since triangulatiolns have been known for a while , finite element methods have been known for a while, finite element methods have been thoroughly studies, and there is a lot of research on how to assemble the systems required to solve a large class of equations. Thus, a question that arises in a natural way is how competitive are FE/FD methods, when applied to the structured convex grids generated for irregular regions-which often have elongated elements-, in order to produce the numerical solution in an easy computational way using structured grids and, at the same time, accurate enough by using finite elements. In this paper we show how to accomplish this goal, and a series of numerical examples at the end provided a good example of the validity of the approach.Peer Reviewe

Cambio Global: El Antropoceno

The transformation of the planet’s natural processes has reached a magnitude so great that some scientists have formulated the idea that we live in a new geological Age: the Anthropocene. Humans are identified as the force of transformation on a global scale. There is much discussion about this, and about its effect on humankind’s own existence. The use of fossil fuel is recognized as the cause of a considerable increase in nitrous oxide, carbon dioxide, methane and new gases including chlorine-fluoro-carbons in the atmosphere. This situation challenges us to find new ways related to the biosphere that do not conflict with the very existence of humanity.Se expone que la transformación de los procesos naturales del planeta han alcanzado tal magnitud que algunos científicos han formulado la idea de que vivimos en una nueva época geológica: el Antropoceno. Se identifica a los seres humanos como la fuerza de transformación de escala mundial. Existe una amplia discusión del tema inclusive sobre su propia existencia. Se identifica el uso de los combustibles fósiles como la causa del incremento considerable de óxido nitroso, dióxido de carbono, metano y de nuevos gases como los cloro-fluoro-carbonos en la atmósfera. Esta situación nos desafía a encontrar nuevas formas de relación con la biósfera que no atenten contra la propia existencia de la humanidad

Protected natural areas and long term ecological research in Mexico

Detrás de la actual crisis ambiental está nuestra limitada comprensión de los procesos ecológicos y sociales que operan a escalas espacio-temporales amplias. Esta falta de conocimiento ha desencadenado fallos en los esquemas de manejo y utilización de los servicios y recursos que nos brindan los ecosistemas naturales, lo que a su vez ha provocado su deterioro a escalas globales. Una respuesta de la comunidad académica a este vacío del conocimiento ha sido la formación de grupos de científicos comprometidos con la investigación y seguimiento de procesos ecológicos de largo plazo (LTER). La Red Mexicana LTER está conformada por 10 grupos que realizan investigación en diferentes áreas naturales protegidas (ANP) del país. Los grupos LTER se han beneficiado de la existencia de ecosistemas bien conservados y de las condiciones óptimas que les aseguran la continuidad de sus observaciones. Las ANP, por su parte, se han favorecido por la generación de información científica, muy útil a la hora de diseñar e implementar sus programas de manejo. Ambos tienen un interés común por el manejo de ecosistemas más allá de los límites de las reservas, lo que incentiva aún más esta colaboración, ya que, siendo los ecosistemas naturales una referencia obligada de sostenibilidad ecológica, el entendimiento de su dinámica funcional a largo plazo es clave para la gestión sustentable de los servicios y recursos que éstos nos brindan.Behind the current environmental crisis is our limited understanding of large-scale ecological processes. This lack of knowledge has trigger failures in our ecosystem management practices, promoting its degradation all over the planet. The establishment of long term ecological research groups (LTER) is the response of the academic community to deal with this problem. The Mex-LTER network comprises 10 groups conducting scientific research in different natural protected areas (NPA) of Mexico. LTER groups benefit from the well preserve natural ecosystems and the security conditions sustained within these protected areas. On the other hand, NPA benefits from the information generated by the research groups, since it is useful to design and implement their management programs. Both have a common interest on ecosystem management practices beyond de NPA borders. Been natural ecosystems a necessary reference for sustainability, this LTER/NPA relationship is enhanced by the long term understanding of ecological dynamics, since it is the key to design and implement sustainable ecosystem management practices