Isótopos Estables en Ecología

jueves, 13 de agosto de 2015

Paper Nuevo: Los isótopos dicen la verdad!!

Hace mucho que no escribo aquí y debo un par de posts, entre ellos una descripción de como salio la edición 2015 del curso de isótopos estables en Arqueología y Ecología que dictamos el pasado Abril.

Pero este post es para presentar un paper recientemente publicado en el journal Elements. Para este mes, Agosto, la edición Elements tiene como tema “El impacto Social y Económico de la Geoquimica”.

En este paper presentamos brevemente algunas de las aplicaciones del uso de isótopos estables en adulteración y trazabilida de región de origen de alimentos, en casos forenses y en estimaciones de diferencias dietarias entre y dentro de distintas sociedades. Es un lindo paper y de lectura sencilla, apuntando a un publico no experto en isótopos estables.

Stable Isotopes Trace the Truth: From Adulterated Foods to Crime Scenes

James R. Ehleringer, Lesley A. Chesson, Luciano O. Valenzuela,

Brett J. Tipple, and Luiz A. Martinelli

Stable isotopes are valuable biogeochemical markers for solving problems

faced by society today, such as distinguishing authentic from adulterated

foods and beverages or tracing the origins of illicit drugs. Hydrogen and

oxygen isotopes in water exhibit distinct continental patterns (isoscapes),

which provide useful region-of-origin information. We ourselves reflect the

stable isotope ratios of the water we drink and the food we eat: our hair

records any isotopic changes to our diets, which can often be related to

location. This latter aspect can be of interest to law enforcement in deter-

mining the origins and travel histories of unidentified murder victims.

DOI: 10.2113/gselements.11.4.259

Vol:11, Num:4, Pages:259-265

viernes, 24 de octubre de 2014

Paper Nuevo: Patrones de uso de agua local y no local

En este paper publicado en Water Resources Research evaluamos los patrones de uso de agua local y no local en el oeste de EEUU, la trasferencia e importación de agua entre estados así como también del uso de acuíferos profundos.

Este paper representa una colaboración entre hidrólogos, geólogos, biólogos y antropólogos forenses interesados en entender mejor la señal isotópica del agua para consumo humano en EEUU.

Patterns of local and nonlocal water resource use across the western U.S. determined via stable isotope intercomparisons
Stephen P. Good, Casey D. Kennedy, Jeremy C. Stalker, Lesley A. Chesson, Luciano O. Valenzuela, Melanie M. Beasley, James R. Ehleringer, Gabriel. J. Bowen.

Abstract:

In the western U.S., the mismatch between public water demands and natural water availability necessitates large interbasin transfers of water as well as groundwater mining of fossil aquifers. Here we identify probable situations of nonlocal water use in both space and time based on isotopic comparisons between tap waters and potential water resources within hydrologic basins. Our approach, which considers evaporative enrichment of heavy isotopes during storage and distribution, is used to determine the likelihood of local origin for 612 tap water samples collected from across the western U.S. We find that 64% of samples are isotopically distinct from precipitation falling within the local hydrologic basin, a proxy for groundwater with modern recharge, and 31% of samples are isotopically distinct from estimated surface water found within the local basin. Those samples inconsistent with local water sources, which we suggest are likely derived from water imported from other basins or extracted from fossil aquifers, are primarily clustered in southern California, the San Francisco Bay area, and central Arizona. Our isotope-based estimates of nonlocal water use are correlated with both hydrogeomorphic and socioeconomic properties of basins, suggesting that these factors exert a predictable influence on the likelihood that nonlocal waters are used to supply tap water. We use these basin properties to develop a regional model of nonlocal water resource use that predicts (r2 = 0.64) isotopically inferred patterns and allows assessment of total interbasin transfer and/or fossil aquifer extraction volumes across the western U.S.

DOI: 10.1002/2014WR015884

viernes, 17 de octubre de 2014

Paper Nuevo: Isótopos Estables, dieta y antropometría

En este paper publicado en el American journal of Human Biology presentamos un estudio sobre las diferencias en la dieta, las medidas corporales (obesidad) y los isótopos estables en mujeres de distintos estratos socio-económicos de Cali, Colombia, y evaluamos las relaciones entre estas variables.

Este trabajo forma parte de la tesis doctoral de Richard Bender y es su primer artículo publicado como primer autor! Análisis preliminares de estos datos fueron presentados en dos oportunidades en las reuniones de la American Association of Physical Anthropologists y en una oportunidad Richard ganó el premio "The Juan Comas Prize" (Stable isotopes (13C and 15N) track socioeconomic differences among urban Colombian women) otorgado por la mencionada asociación.

"Stable isotopes (carbon, nitrogen, sulfur), diet, and anthropometry in urban Colombian women: Investigating socioeconomic differences"

Richard L. Bender, Darna L. Dufour, Luciano O. Valenzuela, Thure E. Cerling, Matt Sponheimer, Julio C. Reina, James R. Ehleringer.

Abstract:
We conducted stable isotope and dietary analyses of women from higher and lower socioeconomic status (SES) groups in Cali, Colombia. The objectives were to test between-group differences in stable isotope, dietary, and anthropometric characteristics, and to evaluate relationships between diet and stable isotope values. Hair samples from 38 women (mean age 33.4) from higher and lower SES groups were analyzed for δ¹³C, δ¹⁵N, and δ³⁴S values. Dietary intake was assessed via 24-h recalls. Anthropometric variables measured were body mass index, five body circumferences, and six skinfold thicknesses. Mean δ¹³C and δ¹⁵N values of the higher SES group (−16.4 and 10.3‰) were significantly greater than those of the lower SES group (−17.2 and 9.6‰; P < 0.01), but mean δ34S values did not differ significantly between groups (higher SES: 4.6‰; lower SES: 5.1‰). The higher SES group consumed a greater percentage of protein than the lower SES group (14% vs. 12% of energy; P = 0.03), but the groups did not differ in other dietary characteristics or in anthropometric characteristics. δ¹³C, δ¹⁵N, and δ³⁴S values were not correlated with intake of the dietary items predicted (sugars, animal-source protein, and marine foods, respectively). The lower SES group was more variable in all three stable isotope values (P < 0.05), mirroring a trend toward greater dietary variability in this group. Stable isotope values revealed a difference between SES groups that was not explained by the dietary data. The relationship between diet and stable isotope composition is complex.

lunes, 14 de julio de 2014

Curso de Isótopos Estables en la UEUQ

En el mes de junio pasado realizamos en la Unidad de Enseñanza Universitaria Quequén (UEUQ), Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires (UNCPBA) el curso Isótopos Estables en Arqueología y Ecología. El mismo estaba enmarcado en el Doctorado en Arqueología de la Facultad de Ciencias Sociales (UNCPBA).

De este curso participaron 26 estudiantes provenientes de Argentina, Chile, Colombia y Uruguay. Estos representaban numerosas disciplinas (Arqueología, Ecología, Ingeniería Agronómica, etc.) y muchas etapas en el desarrollo de un científico, desde estudiantes de Doctorado iniciando sus proyectos hasta postdocs y jóvenes investigadores.

Participantes y colaboradores

Desde mi punto de vista el curso fue muy bueno, he aprendido mucho y se que cosas hay que mejorar para una edición futura. El entusiasmo de los estudiantes fue muy bueno, tanto para hacer preguntas como para interactuar entre ellos. Sin lugar a dudas la energía que trajeron me sirve para motivarme a ofrecer este curso otra ves y para desarrollar algún otro, sea en el mismo formato o en algún formato mas corto e interactivo (tipo taller o simposio).

Durante una clase teórica

Observando la toma de muestras de esmalte dental

Procesando apatita

Quiero resaltar el apoyo del Doctorado en Arqueología (especialmente a Marcos Rodriguez) y de la UEUQ, pero principalmente de los miembros del Laboratorio de Ecología Evolutiva Humana (LEEH) quienes hicieron posible todo la logística del curso; Pamela García Laborde, Marilina Martucci, Josefina Motti, Manuel D’Angelo y Ricardo Guichón. Muchas gracias!

Además quiero agradecer a todos los estudiantes que confiaron su tiempo y recursos en mí y en este curso!! Muchas gracias!!!

Los estudiantes trabajaron en grupo y el último día

realizaron presentaciones de sus trabajos grupales

Evaluación

Los estudiantes contestaron, en forma anónima, una encuesta para el Doctorado en Arqueología, a continuación escribo a modo de síntesis algunas de sus opiniones sobre el curso:

Clases teóricas	Muy Bueno	Bueno	Regular	Malo	ns/nc
Desarrollo de los contenidos	23	2
Desarrollo de las clases	24	1
Comprensión de las consignas	19	6
Acceso a la bibliografía	23	2
Actitud del Docente	25	0
Medios audiovisuales	19	6
Salidas de campo (si las hubo)					5
Otros			1		2

En cuanto a las dificultados que se presentaron durante el curso, ocho estudiantes dijeron que la falta de accesos a internet fue un problema, tres que era necesario una base en el tema (isótopos estables) o en química, y uno que la temática fue muy amplia.

Además, en los comentarios algunos estudiantes sugirieron tener una clase completa de uso del software (n =1), mejorar la sección practica (n = 1), realizar practicas especificas con formulas y cálculos (n = 2) e incluir el curso como nuclear en el segundo cuatrimestre (n = 2, esto último no lo entendí muy bien, por que no fueron muy claros si hablaban de este curso o en general de cursos para el Doctorado en Arqueología).

Sobre como se habían enterado del curso:

Por correo institucional de FACSO: 6

Por la página web del Doctorado: 7

Por otro medio: 12 (5 Facebook, 3 Agenda CONICET, 4 por difusión del docente)

Por comentario de otra persona: 7

Espero tener pronto noticias sobre la organización de una nueva edición de este curso o de algún otro similar!

lunes, 9 de junio de 2014

Paper Nuevo: Deconvolución de señales isotópicas

En este paper publicado en Oecologia describimos el problema asociado al analizar múltiples pelos en un mechón, y como la señal isotópica de cada pelo se "mezcla" para generar una señal promedio dependiente de la etapa de crecimiento de cada pelo y de su tasa de crecimiento. Presentamos un modelo matemático de deconvolución para recuperar la señal "original" en equilibrio. Este modelo es aplicable a otros tipos de muestra, no solo pelos, y también a otros tipos de señales como la concentración de drogas y metabolitos, por ejemplo.

Este trabajo fue parte de la tesis doctoral de Chris Remien, dentro del programa de Doctorado de Matemática aplicada a la Biología (Graduate Studies in Mathematical Biology) de la Universidad de Utah, y representa una de las tantas colaboraciones multidisciplinarias del laboratorio del Dr. Jim Ehleringer.

Remien, Christopher H., Frederick R. Adler, Lesley A. Chesson, Luciano O. Valenzuela, James R. Ehleringer, and Thure E. Cerling. “Deconvolution of Isotope Signals from Bundles of Multiple Hairs.” Oecologia, May 3, 2014, 1–9. doi:10.1007/s00442-014-2945-3.

Abstract
Segmental analysis of hair has been used in diverse fields ranging from forensics to ecology to measure the concentration of substances such as drugs and isotopes. Multiple hairs are typically combined into a bundle for segmental analysis to obtain a high-resolution series of measurements. Individual hair strands cycle through multiple phases of growth and grow at different rates when in the growth phase. Variation in growth of hair strands in a bundle can cause misalignment of substance concentration between hairs, attenuating the primary body signal. We developed a mathematical model based on the known physiology of hair growth to describe the signal averaging caused by bundling multiple hairs for segmental analysis. The model was used to form an inverse method to estimate the primary body signal from measurements of a hair bundle. The inverse method was applied to a previously described stable oxygen isotope chronology from the hair of a murder victim and provides a refined interpretation of the data. Aspects of the reconstruction were confirmed when the victim was later identified.

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