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¿Qué índices podemos utilizar para describir paisajes de fitness?

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Por lo general, hablamos de un paisaje de fitness suave o accidentado.

  • ¿Existen índices (estándar) para medir la "estructura" de los paisajes de fitness?
    • Por ejemplo, se podrían considerar las interacciones epistáticas medias (sobre todas las combinaciones posibles de loci)

Este documento utiliza 4 métricas para paisajes discretos.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3240586/

Desviación de la aditividad: cuánto interactúan sus genes (normalizados). La aptitud en un paisaje puramente aditivo con tres genes, por ejemplo, es F = f (x) + g (y) + h (z) donde f, g y h son cada una funciones de una variable (la x, y y z "genes" / coordenadas). La desviación mide qué tan lejos de la aditividad está la aptitud. Más alto no siempre es más duro, pero es "más complicado", ya que los efectos de cambiar un gen dependen de otros genes.

Fracción de picos: el% de puntos que son picos locales (solo paisajes discretos), más alto es más áspero.

Componente del árbol: el% de puntos que tiene como máximo un vecino de mayor aptitud. Más bajo es más áspero e indica que hay una opción en cuanto a qué dirección viajar.

% de trayectos monotónicos: la fracción de trayectos (de todos posible más corto caminos desde un punto determinado hasta la cima) que no descienden. Este cálculo se promedia sobre todos los puntos de partida en el paisaje (excluyendo el pico). Más bajo es más áspero.


Biogeografía insular

La biogeografía insular (también llamada biogeografía insular) proporciona algunas de las mejores pruebas en apoyo de la selección natural y la teoría de la evolución. El término describe un ecosistema que está aislado al estar rodeado de diferentes ecosistemas. Para los propósitos de esta teoría, una isla se define como algo más que un pedazo de tierra rodeada de agua. Incluye picos de montañas, un lago rodeado por un desierto, un parche de bosque o incluso un parque nacional. La teoría proporciona un modelo para explicar la riqueza y singularidad de las especies, tanto vegetales como animales, que se encuentran en un área aislada.

Los dos eventos que determinan cuántas especies se encuentran en un ecosistema aislado son la inmigración y la extinción. Las investigaciones han demostrado que el tamaño de la isla y la distancia al continente tienen una gran influencia en el número (riqueza) de especies que se encuentran allí (ver imagen a continuación). Una vez que las especies se han establecido en una isla, la velocidad a la que se extinguirán depende del tamaño de la isla, y hay menos probabilidad de extinción en islas más grandes. A esto se le llama relación especie-área. Esta relación no solo es observable, sino que también se puede predecir matemáticamente. Según la misma teoría, cuanto más lejos está una isla del continente, menos especies tiende a tener. Esto se conoce como relación especie-distancia.


La imagen de arriba muestra cómo el tamaño de una isla y su distancia del continente interactúan con la inmigración (colonización, las líneas naranjas) y los eventos de extinción (líneas verdes) para influir en la riqueza de especies.


Un enfoque de la ecología del paisaje terrestre para la zona crítica

Aniela Chamorro,. Amy E. Price, en Desarrollos en los procesos de la superficie terrestre, 2015

Abstracto

La ecología del paisaje proporciona un marco importante para la investigación de la Zona Crítica a través de: (1) la integración de la dimensionalidad 3D en el análisis de los sistemas del paisaje (2) la contextualización de los procesos de la Zona Crítica tanto temporal como espacialmente y (3) la investigación de problemas relacionados con la escala. Los seres humanos y su entorno construido se consideran parte del paisaje. La perspectiva del sistema de ecología del paisaje analiza el paisaje en términos de composición, estructura y función. Comprender la complejidad de los sistemas naturales es un objetivo común de una variedad de disciplinas diversas en las ciencias de la Tierra y la interdisciplinariedad es imprescindible. La ecología del paisaje se centra en la distribución y los cambios en el plano horizontal, mientras que la investigación de la zona crítica parece centrarse más en las distribuciones y los cambios verticales. Un enfoque complementario sería combinar las dos perspectivas para formar una perspectiva que combine la horizontalidad de los paisajes con los procesos que ocurren en la dirección vertical. Por lo tanto, la atención debe centrarse en las propiedades del sistema de paisaje propiamente dicho en lugar de centrarse en los factores que actúan sobre la tierra. Por lo tanto, la investigación de la Zona Crítica y la ecología del paisaje son enfoques complementarios que brindan comprensión desde un enfoque de transdisciplinariedad.


Gestión de lagos y embalses

Turbiedad

La degradación del suelo, incluida la erosión y la pérdida de fertilidad, se considera el problema ambiental más importante en los países en desarrollo (Fig. 2.1). El aumento de la erosión, particularmente relacionado con las fuertes lluvias y la escorrentía, causa turbidez con varias consecuencias para la calidad del agua de los lagos y embalses, que incluyen:

Llenado mecánico de la cuenca del lago,

Mayor aporte de materia orgánica (las partículas de arcilla contienen materia orgánica sujeta a descomposición, tanto durante la suspensión como después de la sedimentación),

Aumento de la producción bacteriana y la formación de agregados de bacterias orgánicas de arcilla (Lind y Davalos-Lind, 1999),

Mayores cargas de fósforo, que representan la parte dominante de la suma de todas las fuentes de fósforo de la agricultura (por un lado, la turbidez contribuye a las concentraciones de fósforo en la columna de agua, por otro lado, las partículas de arcilla compiten con el plancton por el fósforo y pueden transportar fósforo a los sedimentos),

Aumento de las concentraciones de metales pesados, dependiendo de su presencia en el suelo debido a la aplicación de fertilizantes y de otras fuentes en la cuenca de drenaje,

Disminución de la disponibilidad de luz para la fotosíntesis del fitoplancton, lo que mejora la calidad del agua o al menos compensa la fotosíntesis resultante del aumento de las cargas de fósforo (Lind y Davalos-Lind, 1999).

Interferencia con las interacciones tróficas en el plancton de los lagos, en particular disminuyendo los rozadores visuales de los roedores visuales (Cuker, 1987).

Eisma (1992) describe la naturaleza general del material suspendido en el medio acuático.

La temperatura de verano y los perfiles de producción primaria de los lagos claros y turbios pueden ser bastante diferentes. La temperatura de la superficie de un lago turbio es más alta que la de un lago claro porque las partículas que causan la turbidez pueden adsorber la radiación solar entrante en las capas superiores. El agua limpia permite una penetración más profunda de la radiación solar en la columna de agua, lo que resulta en una ganancia de calor en los estratos de agua más profundos. En un lago turbio, el oxígeno se produce por fotosíntesis dentro de estratos de agua menos profundos que en un lago claro. Los estratos de agua que no presentan fotosíntesis, por lo tanto, son más extensos, extendiendo el déficit de oxígeno. Las condiciones de oxígeno son peores en aguas turbias debido al aumento de la carga de nutrientes y la producción de materia orgánica asociada con las partículas, así como a la disminución de la reoxigenación asociada con la fotosíntesis debido a la limitación de la producción primaria de luz. La penetración de la luz también es importante para la distribución de macrófitas en los lagos (Duarte y Kalff, 1987, 1990). La influencia de la turbidez en la calidad del agua del lago se resume en la Tabla 2.4.

Cuadro 2.4. Consecuencias de la gestión de la turbidez relacionada con las partículas inorgánicas

Los costos de producir agua de alta calidad son bajos, ya que las partículas floculan fácilmente.

Reducción del potencial de crecimiento de algas y macrófitas sumergidas

Mayor potencial pesquero debido a los aportes de nutrientes asociados

Mayor capacidad para transportar nutrientes y sustancias tóxicas.

Capacidad de almacenamiento reducida de embalses y embalses, como consecuencia de la sedimentación de material inorgánico suspendido en el río.

Potencial de pesca reducido, debido a los altos niveles sostenidos de turbidez, que provocan el pastoreo de grandes especies de zooplancton y restringen el litoral a una profundidad vertical pequeña

(modificado de Hart y Allanson, 1984)


¿Qué índices podemos usar para describir paisajes de fitness? - biología

Los biólogos usan la palabra aptitud para describir qué tan bueno es un genotipo en particular para dejar descendencia en la próxima generación en relación con lo buenos que son otros genotipos. Entonces, si los escarabajos marrones constantemente dejan más descendencia que los escarabajos verdes debido a su color, diría que los escarabajos marrones tienen una mayor aptitud.

Por supuesto, la aptitud es algo relativo. La aptitud de un genotipo depende del entorno en el que vive el organismo. El genotipo más apto durante una edad de hielo, por ejemplo, probablemente no sea el genotipo más apto una vez que la edad de hielo haya terminado.

La aptitud es un concepto útil porque agrupa todo lo que importa para la selección natural (supervivencia, búsqueda de pareja, reproducción) en una sola idea. El individuo más apto no es necesariamente el más fuerte, el más rápido o el más grande. La aptitud de un genotipo incluye su capacidad para sobrevivir, encontrar pareja, producir descendencia y finalmente dejar sus genes en la siguiente generación.



Cuidar a su descendencia (arriba a la izquierda) y producir miles de crías, muchas de las cuales no sobrevivirán (arriba a la derecha), y lucir elegantes plumas que atraen a las hembras (izquierda) son una carga para la salud y la supervivencia de los padres. . Sin embargo, estas estrategias aumentan la aptitud física porque ayudan a los padres a tener más descendientes en la próxima generación.

Puede ser tentador pensar en la selección natural actuando exclusivamente sobre la capacidad de supervivencia, pero, como muestra el concepto de aptitud, eso es solo la mitad de la historia. Cuando la selección natural actúa sobre la búsqueda de pareja y el comportamiento reproductivo, los biólogos lo llaman selección sexual.


Gráficos de barras

Los gráficos de barras se utilizan cuando:

  • La variable independiente es discontinua (es decir, las variables en el eje x están asociadas cada una con algo diferente)
  • Las variables independientes no son numéricas. Por ejemplo, al examinar el contenido de proteínas de varios tipos de alimentos, el orden de los tipos de alimentos a lo largo del eje horizontal es irrelevante.

Los gráficos de barras tienen las siguientes características:

  • Los datos se trazan como columnas o barras que no se tocan entre sí, ya que cada una trata con una característica diferente.
  • Las barras deben tener el mismo ancho y estar a la misma distancia entre sí.
  • Un gráfico de barras se puede mostrar vertical u horizontalmente.
  • Un gráfico de barras debe tener un título descriptivo y claro, que se escribe debajo del gráfico.

Gráfico de barras que muestra cuántos alumnos utilizan cada tipo de transporte


RESUMEN Y CONCLUSIÓN

Es hora de ir más allá del IMC como sustituto para determinar la masa de grasa corporal. Alternativamente, si se continúa utilizando el IMC, las categorías y definiciones deben cambiarse para reflejar la distribución actual de los IMC en la población general.

Evidentemente, sería deseable un medio mejor que el IMC para estimar el porcentaje de grasa corporal y su relación con la mortalidad y diversas morbilidades.

El IMC no se desarrolló originalmente para su uso específico como índice de gordura en estudios poblacionales. Sin embargo, se ha adoptado para este uso porque es una métrica de fácil obtención. Debe entenderse que el IMC tiene serias limitaciones cuando se usa como indicador del porcentaje de masa grasa corporal. De hecho, puede resultar engañoso a este respecto, especialmente en los hombres. La terminología utilizada actualmente también es perjudicial. Por definición, la mitad o más adultos en el pasado reciente y actualmente tienen sobrepeso (preobese) u obesidad en los países occidentales industrializados.

El sistema actual de clasificación del IMC también es engañoso con respecto a los efectos de la masa de grasa corporal en las tasas de mortalidad. El papel de la distribución de la grasa en la predicción de morbilidades importantes desde el punto de vista médico, así como en el riesgo de mortalidad, no se capta mediante el uso del IMC. Además, numerosas comorbilidades, problemas de estilo de vida, género, etnias, efectores de mortalidad determinados por la familia de importancia médica, la duración del tiempo que uno pasa en ciertas categorías de IMC y la acumulación esperada de grasa con el envejecimiento probablemente afecten significativamente la interpretación de los datos del IMC, particularmente en con respecto a las tasas de morbilidad y mortalidad. Tales factores de confusión, así como la agrupación conocida de obesidad en las familias, el fuerte papel de los factores genéticos en el desarrollo de la obesidad, la ubicación en la que se acumula el exceso de grasa, su papel en el desarrollo de la diabetes tipo 2 y la hipertensión, etc., necesitan para ser considerado antes de la promulgación de políticas de salud pública que están diseñadas para aplicarse a la población en general y se basan únicamente en datos de IMC.

Claramente, la obesidad, determinada por el IMC, no es una condición monotípica invariable con la edad que requiere un enfoque de salud pública general & # x0201cpreventivo & # x0201d. Una categorización de un individuo determinada por el IMC no debe usarse exclusivamente en el asesoramiento o en el diseño de un régimen de tratamiento. Además, al considerar los regímenes de pérdida de peso, las variaciones en el peso corporal atribuidas a la pérdida de peso y al ciclo dietético pueden ser peligrosas.116 & # x02013120 Se han asociado con una mayor tasa de mortalidad.116,117,119,121 & # x02013124 El concepto de obesidad asociada al hambre125,126 también debe tenerse en cuenta.

Prevención y / o tratamiento del sobrepeso u obesidad determinados por el IMC

Es evidente que los regímenes de inanición episódica o de semiestarvación no son la respuesta, 127 ni tampoco los esfuerzos basados ​​en la población para aumentar las frutas y verduras frescas y gravar las gaseosas, etc. En mi opinión, el enfoque principal en la prevención y el tratamiento debería estar en aquellos desafortunados individuos que son extremadamente obesos, mecánicamente comprometidos y que tienen un riesgo muy alto de muerte.128 La intervención quirúrgica gastrointestinal ha demostrado ser al menos parcialmente exitosa para mejorar el combustible. regulación y almacenamiento.129,130 ​​Es de esperar que se desarrollen medicamentos que restablezcan un sistema regulador de combustible metabólico que evite la acumulación incesante de grasa corporal, que es característica de las personas extremadamente obesas. Para otros, una mejora en la aptitud física puede ser beneficiosa.

Una perspectiva personal sobre la epidemia de obesidad

Actualmente existen 4 verdades con respecto a los cambios históricos en el peso corporal y la prevalencia de la obesidad. Las personas de origen europeo occidental son en promedio (1) más pesadas, (2) más altas y (3) más propensas a tener & # x0201coverweight & # x0201d o & # x0201cobese & # x0201d según lo definido por los estándares actuales de IMC que los de otras partes del país. mundo. Sin embargo, (4) también cabe señalar que son más saludables y viven más que en cualquier período anterior de la historia131,132.

A partir del siglo XVII61, el tema general subyacente en todos los estudios realizados sobre el aumento de peso en las poblaciones es un aumento tanto de la estatura como del peso. Es probable que estos cambios se deban a un aumento de las proteínas alimentarias de alta calidad (productos animales), así como a una mayor disponibilidad de energía alimentaria total en la dieta. Es decir, no solo hubo un aumento en la disponibilidad y variedad de alimentos, sino también un aumento en la calidad de los alimentos.133 La casi eliminación de las enfermedades infecciosas agudas crónicas y graves también puede haber jugado un papel, al igual que la dramática disminución en el consumo de cigarrillos y sus graves consecuencias médicas.

El efecto neto de lo anterior es que las enfermedades crónicas del envejecimiento se han convertido en un problema de salud pública, pero hay mejores tratamientos disponibles. La prevalencia de la diabetes tipo 2 ha aumentado, pero en general la tasa de mortalidad cardiovascular ha disminuido drásticamente. La tasa de mortalidad por neoplasias malignas está disminuyendo y ha habido una mejora notable en la longevidad, que continúa.131 Es probable que esta última también continúe en el futuro.131,132

Algunos ven la tendencia secular en la población de los Estados Unidos durante los últimos 40 años como una en la que la población en general es & # x0201c más obesa, más diabética, más artrítica, más discapacitada y más medicada & # x0201d pero viviendo más tiempo.134 A menos Otros señalan una opinión optimista.135 Muchos consideran que la sobreabundancia de alimentos procesados ​​y densos en calorías, la disponibilidad de gaseosas, 136 y la presencia de restaurantes de comida rápida y porciones grandes de comida son fuertes, patogénicas, obesidad -factores inductores, 137 o más ampliamente, consideran que la obesidad se debe a un suministro de alimentos & # x0201ctóxico & # x0201d o & # x0201cpoisono & # x0201d.138 Algunos también están preocupados de que el aumento de la obesidad (definida por el IMC) supere cualquier ganancia en salud y esperanza de vida observada en las últimas décadas, es decir, nos espera un Apocalipsis139. Yo y otros140,141 no compartimos este pesimismo.

Finalmente, me gustaría que los activistas políticos y los profetas del fin del mundo cuyas carreras profesionales parecen depender de asustar al público e inducir a los políticos a aprobar leyes restrictivas sin valor probado, conozcan los comentarios proféticos hechos por A. E. Harper133 hace 33 años. Está claro que actualmente tenemos un caso de & # x0201cd & # x000e9j & # x000e0 vu nuevamente. & # X0201d

En lo que respecta a predecir el futuro, una persona sabia cuyo nombre no recuerdo, dijo de manera profética & # x0201c Predecir el futuro es un tonto & # x02019s patio de recreo & # x0201d, dijo el físico Neils Bohr, & # x0201c La predicción es muy difícil, especialmente sobre el futuro, & # x0201d o como dijo ese sabio del mundo del béisbol, Yogi Berra, & # x0201c El futuro no es & # x02019t lo que solía ser & # x0201d Bertrand Russell dijo, & # x0201c Los tontos y fanáticos siempre están tan seguros de sí mismos, pero la gente más sabia están tan llenos de dudas. & # x0201d El verdadero científico siempre debe ser escéptico.


Aptitud física

"Estamos disfrazando la aptitud", dijo Brett Fuller, presidente de la junta directiva nacional de SHAPE y especialista en planes de estudios para la salud y la educación física en las Escuelas Públicas de Milwaukee.

Los espectadores y amigos han tomado nota del hábito de transportar basura de Adams, incluido su entrenador físico, Jamie Bredbenner.

Entonces, a medida que la condición física mejora con el tiempo, WHOOP tiene los datos para demostrarlo.

Los números superaron las expectativas de Wall Street y no muestran signos de desaceleración, y se espera otro trimestre masivo para la marca de fitness conectado.

Lieberman sabe cómo hacer que la ciencia y la fisiología sean accesibles y tiene una visión compasiva de aquellos de nosotros que luchamos por mantener una rutina de ejercicios.

Las comodidades incluyen una sala de fitness, una sauna, un salón de belleza y un karaoke.

Claro, tu compañero de cubículo, vecino y tía tienen un rastreador de ejercicios Fitbit o JawBone.

El ejercicio mejora no solo la condición física y la salud, sino también el estado de ánimo y la cognición.

“LCDR Peters es un destacado oficial del Cuerpo de Suministros…” dice un informe de aptitud física de 2004.

La NFL, por ejemplo, tiene una campaña de acondicionamiento físico diseñada para abordar la obesidad infantil.

Una garantía implícita en cuanto a la calidad o idoneidad para un propósito particular también puede ser anexada por el uso del comercio.

Podía esgrimir, montar y llevarse el premio en juegos que requerían destreza física y aptitud mental.

Ida y Carry estaban empeñados en vestirse igual, algo que no era fácil de hacer, en consonancia con sus percepciones de los colores y la forma física.

La especial idoneidad de la notación para las escalas del género Enharmonic puede considerarse como una indicación más de su fecha.

La estrecha asociación de Parpon y Valmond ... eso era divertido, pero también tenía una especie de aptitud, apenas sabía por qué.


Desastres naturales y provocados por el hombre y su impacto en el medio ambiente

Los terremotos, inundaciones y deslizamientos de tierra, etc. son peligros ambientales naturales de consecuencias desastrosas.

En los últimos años, estos peligros cobraron miles de vidas y provocaron una destrucción masiva de propiedades.

Estos han afectado negativamente los sectores vitales de nuestro desarrollo como la agricultura, la comunicación, el riego, los proyectos de energía y los asentamientos rurales y urbanos.

El tiempo y los costos excesivos en algunos casos han sido enormes, pero su impacto indirecto en nuestra economía nunca se ha calculado. India se encuentra entre las áreas más propensas a desastres del mundo y una gran parte del país está expuesta a peligros naturales, que a menudo se convierten en desastres que causan pérdidas de vidas y propiedades. Las condiciones geo-climáticas únicas han expuesto a este país a catástrofes naturales.

Los desastres pueden definirse como un evento repentino y accidental de gran magnitud que causa daños considerables a la vida y la propiedad. Son repentinos, drásticos y normalmente ocurren sin ninguna alarma o advertencia. Algunos desastres pueden ser de corta duración, como los terremotos, y otros pueden ser de larga duración, como las inundaciones.

Sin embargo, independientemente de la duración de un desastre, los daños en forma de muertes, lesiones y pérdidas de propiedad son inmensos. La magnitud de los desastres se puede juzgar por el hecho de que solo durante las últimas dos décadas, los sucesos de inundaciones, terremotos, deslizamientos de tierra, ciclones, etc. han causado la muerte de varios millones de personas.

La mayoría de los desastres tienen un origen natural, sin embargo, algunos desastres también son provocados por el hombre. Sobre esta base, los desastres pueden clasificarse ampliamente en dos grupos:

Cuando ocurren desastres debido a fuerzas naturales se les llama desastres naturales, sobre los cuales el hombre apenas tiene control. Algunos desastres naturales comunes son terremotos, deslizamientos de tierra, inundaciones, sequías, ciclones, etc. Los tsunamis, erupciones volcánicas e incendios forestales también se incluyen en desastres naturales. Estos desastres causan enormes pérdidas de vidas y propiedades.

Cuando los desastres se deben al descuido de los humanos o al mal manejo de equipos peligrosos & # 8217, se denominan desastres provocados por el hombre. Ejemplos comunes de estos desastres son accidentes de trenes, accidentes de aviones, derrumbes de edificios, puentes, minas, túneles, etc.

Desastres naturales:

A continuación se analizan algunos de los desastres naturales comunes, su impacto en el medio ambiente y su prevención, control y mitigación:

Terremotos:

Un terremoto es el temblor de la superficie terrestre # 8217s causado por el movimiento rápido de la corteza terrestre o capa externa. Desde que nació hace 4.600 millones de años, la Tierra ha sido un sistema dinámico y en evolución. La posición de los diferentes continentes y océanos que vemos hoy, ha cambiado varias veces en la historia de la tierra.

La tierra se compone principalmente de tres capas:

La capa o corteza exterior de la Tierra está formada por una serie de piezas en zig-sierra como estructuras que se entrelazan entre sí. Estas piezas se denominan placas tectónicas. Estas placas están en movimiento continuo sobre el manto, lo que se conoce como movimientos tectónicos. Estos procesos tectónicos también son responsables de los procesos de construcción de montañas.

Las placas que se mueven una sobre otra se ralentizan por la fricción a lo largo de sus límites. Debido a esto, las rocas están bajo tensión. Cuando la tensión sobre las rocas excede ciertos límites, las rocas se rompen y forman una falla a lo largo de la cual las rocas se desplazan durante los movimientos tectónicos. Esta ruptura repentina de las rocas libera energía en forma de ondas sísmicas (Fig. 18.1).

Por lo tanto, el terremoto es una forma de energía, que se transmite a la superficie de la tierra en forma de ondas llamadas ondas sísmicas. El estudio de los terremotos y las ondas que crean se llama sismología (del griego seismos, & # 8220to sacudir & # 8221). Los científicos que estudian los terremotos se llaman sismólogos. El instrumento que registra las ondas sísmicas se llama sismógrafo.

El lugar exacto debajo de la superficie terrestre en el que se origina un terremoto se llama foco o hipocentro. El punto de la superficie terrestre por encima del foco se llama epicentro. La escala de Richter se utiliza para medir la intensidad de los terremotos. La intensidad se mide en una escala de 0 a 8 y superior (Tabla 18.1).

Impacto del terremoto en el medio ambiente:

La destrucción que causa un terremoto depende de su magnitud y duración o de la cantidad de temblores que se produzcan. En los últimos 500 años, los terremotos en todo el mundo han causado la muerte de varios millones de personas. El terremoto es uno de los desastres naturales más catastróficos. Se producen pérdidas masivas de vidas y propiedades debido al colapso de edificios. Además, carreteras, puentes, canales, postes eléctricos, etc. están gravemente dañados. Ciertas regiones de la tierra son más propensas a los terremotos.

Estos son lugares ubicados en las regiones inestables de la corteza terrestre, que están sujetos a actividades tectónicas. Países como Japón, partes del sudeste asiático, Turquía, Irán, México, etc. se ven afectados por terremotos severos. En la India, toda la región del Himalaya, partes de la llanura del Ganges, Kutch y las islas Andaman y Nicobar se encuentran en la zona de peligro sísmico (Tabla 18.2).

Los principales impactos de los terremotos son los siguientes:

Sacudida del suelo y ruptura de la superficie:

Esta es la principal causa de destrucción en la que se dañan edificios, puentes, carreteras, canales y otras estructuras.

Los terremotos hacen que las arenas y los sedimentos se transformen de un estado sólido a líquido. Esto también resulta en el colapso del edificio.

Los terremotos de alta intensidad a menudo provocan muchos deslizamientos de tierra en las regiones montañosas.

Es un peligro importante asociado con los terremotos. Los temblores del suelo y los daños en los edificios a menudo rompen las tuberías de gas y las líneas eléctricas que provocan incendios.

Cambios en la elevación del terreno:

La topografía de la superficie de una región y las condiciones del agua subterránea se alteran después de un terremoto.

Es un término japonés que significa & # 8216 olas del puerto & # 8217. Los tsunamis son olas marinas masivas que se deben principalmente a terremotos en el fondo del océano o posiblemente a un deslizamiento de tierra submarino o erupción volcánica. Cuando el fondo del océano se inclina o se desplaza durante un terremoto, se crea un conjunto de ondas similares a las ondas concéntricas generadas por un objeto que cae al agua.

Estas olas son masivas en tamaño y ganan altura a medida que se acercan a la orilla del mar. Se registran tsunamis de hasta 30 m de altura (Fig. 18.2). Los tsunamis son los más catastróficos entre los desastres naturales, ya que afectan a un área geográfica muy amplia. El tsunami del 26 de diciembre de 2004 mató a alrededor de tres lakh de personas y afectó partes de Indonesia, las islas Andaman y Nicobar en India, Sri Lanka e incluso Somalia.

Prevención y Mitigación:

A pesar de los avances realizados por la ciencia moderna, no se puede predecir el momento y el lugar exactos donde puede ocurrir un terremoto. Por lo tanto, no se puede prevenir la ocurrencia de un terremoto. Sin embargo, hay ciertas regiones que son propensas a los terremotos, por lo que la administración debe trabajar de antemano para minimizar los daños por ocurrencia de terremotos en dichas áreas. Las medidas de control y mitigación en regiones propensas a terremotos incluyen programas de reducción de peligros, desarrollo de instalaciones críticas y planificación adecuada del uso de la tierra.

Programas de reducción de peligros:

Estos incluyen los siguientes:

I. Planes de evacuación y educación sobre terremotos.

ii. Uso de material de construcción adecuado que no sea perjudicial incluso si las estructuras colapsan.

iii. Construcción de edificios resistentes a terremotos con un diseño estructural adecuado.

Desarrollo de instalaciones críticas:

Estos incluyen los siguientes:

I. Establecimiento de agencias reguladoras de terremotos para un alivio rápido.

ii. Establecimiento de unidades de salud específicas para el tratamiento de lesiones por terremoto. Planificación adecuada del uso del suelo.

iii. Mapeo de fallas y zonas débiles en áreas propensas a terremotos.

iv. Los edificios como escuelas, hospitales, oficinas, etc. deben estar en áreas alejadas de fallas activas.

Inundaciones:

Las inundaciones se refieren a la & # 8216 inundación de grandes partes de tierra que de otra manera permanecerían secas por el agua durante algún tiempo & # 8217. Las inundaciones son uno de los desastres naturales más comunes que ocurren en muchas partes del mundo cada año. Las inundaciones ocurren debido a fuertes lluvias dentro de un período corto de tiempo en una región en particular, lo que hace que los ríos y arroyos se desborden.

Dado que la mayor parte de la precipitación ocurre en un lapso de dos a tres meses durante la temporada de lluvias, la mayoría de las inundaciones ocurren durante ese tiempo. Las inundaciones en las regiones montañosas debidas a lluvias torrenciales o represas de arroyos se denominan inundaciones repentinas. En las inundaciones repentinas, el agua se drena rápidamente, pero solo después de causar daños importantes. Las llanuras de una región que son drenadas por varios ríos, son los lugares más afectados por las inundaciones.

En la India, estados como Assam, Bihar y partes del Gangetic Uttar Pradesh son bastante propensos a sufrir inundaciones durante la temporada de lluvias (Fig. 18.3). Los ríos Ganges y Brahmaputra y sus afluentes son los más susceptibles a las inundaciones. Sin embargo, las fuertes lluvias provocan inundaciones ocasionales en partes de Gujarat, Maharashtra, Karnataka y Tamil Nadu. Las inundaciones, en India, son un problema importante y una parte u otra se ve afectada por la furia de las inundaciones, generalmente durante los meses de julio a septiembre.

Las inundaciones causan incalculables sufrimientos a las regiones afectadas en forma de enormes pérdidas de vidas y propiedades. Existe un gran daño a la agricultura y la ganadería. Las áreas afectadas por las inundaciones enfrentan una aguda escasez de alimentos y agua potable. Además, las inundaciones provocan una serie de enfermedades transmitidas por el agua como diarrea, gastroenteritis, ictericia, malaria, etc.

Impacto en el medio ambiente:

Aunque las pérdidas de vidas en las inundaciones pueden no ser tan elevadas como en el caso de terremotos o ciclones, el daño al medio ambiente es inmenso. El problema se agrava aún más si las inundaciones duran más tiempo.

Las inundaciones no solo dañan la propiedad y ponen en peligro la vida de humanos y animales, sino que también tienen otros efectos, como:

1. Las inundaciones provocan la propagación de muchas enfermedades epidémicas.

2. La rápida escorrentía provoca la erosión del suelo.

3. El hábitat de la vida silvestre y los bosques a menudo se destruyen.

4. Las estructuras artificiales como edificios, puentes, carreteras, líneas de alcantarillado, líneas eléctricas, etc. están dañadas.

5. Las inundaciones causan daños generalizados a los cultivos en pie y degradan las tierras agrícolas.

6. Las zonas afectadas por las inundaciones se enfrentan a una grave escasez de alimentos y agua potable.

Prevención, Control y Mitigación:

Aunque las inundaciones son un peligro natural, a veces se intensifican debido a actividades humanas indeseables. Las medidas que se pueden tomar para controlar el alcance de los daños por inundaciones incluyen la planificación del uso de la tierra, la construcción de barreras físicas, la prevención de la invasión humana y el uso de tecnología para el socorro.

La planificación adecuada del uso de la tierra en áreas propensas a inundaciones incluye:

1. Demarcación de las áreas propensas a inundaciones que se inundan por primera vez durante las inundaciones.

2. Deben evitarse los trabajos de construcción y la concentración de población humana en las llanuras aluviales.

3. Forestación en los tramos superiores del río (áreas de captación) para controlar la erosión del suelo y la escorrentía excesiva.

Construcción de barreras físicas:

Las inundaciones se pueden prevenir construyendo ciertas estructuras, como:

1. Terraplenes a lo largo de las riberas de los ríos en áreas densamente pobladas.

2. Construcción de reservorios para recoger el exceso de agua durante las inundaciones.

3. La construcción de canales que desvíen las crecidas.

Prevención de la invasión humana:

Se debe evitar la invasión humana en las siguientes áreas:

1. Llanuras aluviales y áreas de captación.

2. Esto controlaría la deforestación y la erosión del suelo, lo que evitaría la escorrentía excesiva.

Uso de tecnología para el alivio:

La tecnología avanzada se puede utilizar de las siguientes formas:

1. Técnicas de comunicación avanzadas para la predicción y alerta de inundaciones.

2. Rápida evacuación de personas.

3. Brindar relevo en albergues temporales.

4. Suministro inmediato de medicamentos, agua potable, alimentos y ropa.

5. Las enfermedades epidémicas deben controlarse mediante fumigación, vacunación, etc.

Sequía:

La sequía es una condición de clima anormalmente seco dentro de una región geográfica. La sequía se refiere a la falta o insuficiencia de lluvia durante un período prolongado de tiempo en una región específica. During droughts, rainfall is less than normal causing a water imbalance and resultant water shortage. It occurs when the rate of evaporation and transpiration exceeds precipitation for a considerable period. Drought should not be confused with dry climate, as in the Sahara or Thar Desert. It is marked by an unusual scarcity of water and food for the humans as well as animals.

Certain regions of the world, such as parts of Central Africa, are characterized by low amount of rainfall resulting in perennial drought-like conditions. Some part of India is often affected by drought even during the rainy season. As India is primarily an agricultural country, droughts cause untold miseries to the common people.

Many Indian farmers are still totally dependent on rainfall for irrigation and because of abnormally dry spells there is extensive crop damage. The main drought prone areas of the country are parts of Rajasthan, Maharashtra, Karnataka, Orissa, Tamil Nadu and Chhattisgarh. However, sometimes drought-like conditions also prevail in the Gangetic Plain also.

Impact on the Environment:

The severity of the drought is gauged by the degree of moisture deficiency, its duration, and the size of the area affected. If the drought is brief, it is known as a dry spell or partial drought.

Drought causes serious environmental imbalances, which are summarized below:

1. Water-supply reservoirs become empty, wells dry up and there is acute water shortage.

2. Groundwater level is also depleted because of less recharge.

3. Soil degradation and erosion occurs. Soil cracks because of shrinkage during desiccation (Fig. 18.4).

4. There is extensive crop damage.

5. People become impoverished and there are diseases due to malnutrition.

6. Widespread damage to flora and fauna air including domestic animals.

Prevention, control and mitigation:

Rains are caused by a number of natural factors like air currents, wind direction, etc. Thus, droughts are a natural phenomenon, beyond human control and prevention. Though, global warming may have changed the pattern of rainfall in the recent times. In modem times, by the use of satellites, we can predict the weather pattern over a particular area. Drought-like conditions can be overcome by better water harvesting techniques. Certain precautions can be taken in drought prone areas, which relate to management of water resources, proper agricultural techniques and relief by different agencies.

Management of water resources:

Estos incluyen los siguientes:

1. Conservation of water through rainwater harvesting, building check dams, bunds, etc.

2. Construction of reservoirs to hold emergency water supplies.

Proper agricultural techniques:

Estos incluyen los siguientes:

1. Increased use of drought resistant crops.

2. Proper irrigation techniques, such as drip and trickle irrigation that minimize the use of water.

3. Over-cropping and overgrazing should be avoided.

Immediate relief to the drought-affected people should be provided in the form of:

1. Employment generation programmes, like ‘food for work’ in the drought affected areas.

2. To provide fodder for domestic animals.

Cyclones:

Cyclone is an area of low atmospheric pressure surrounded by a wind system blowing in anti-clockwise direction, formed in the northern hemisphere. In common terms, cyclone can be described as a giant circular storm system. In a cyclone, the wind speed must be more than 119 km/hr. Cyclones generate in the seas and oceans and move with a very high speed towards the land.

Cyclones form when moisture evaporates from the warm oceans during the hot season. The air rises, condenses and gathers momentum as it moves over the ocean. Due to the extreme low pressure in the centre, more and more air rushes inwards and it grows to a considerable size and intensity.

It strikes the land with a devastating force and gradually withers off on land when they are cut from their source of ocean moisture. Cyclones are named variously depending on their source of origin. They are called hurricanes in the Atlantic, typhoons in the Pacific, cyclones in the Indian Ocean and willy-willies aroimd Australia.

Impact on the Environment:

Cyclones are quite common in the Bay of Bengal and often cause much damage in Bangladesh and coastal areas of West Bengal, Orissa, Andhra Pradesh and Tamil Nadu. Bangladesh has been devastated by cyclones a number of times. In November 1970, a severe cyclone caused a 6 m rise in sea-level and the consequent flooding killed approximately three lakh people.

Another cyclone in 1971 killed more than one lakh people. The cyclone that hit Orissa in 1999, is the worst recorded natural disaster in India. Even an advanced country like America recorded more than 10,000 deaths and huge financial losses when New Orleans was hit by a hurricane named Katrina, during August 2005. Cyclones cause devastation when they hit the landmass in the form of very strong winds, heavy rains and storm tides.

The impact on the environment is severe, some of which are as under (Fig. 18.5):

1. The coastal low lying areas are most affected.

2. The affected areas are inundated both with rainfall and the surge of seawater.

3. Devastation is also increased due to the accompanying high velocity winds.

4. Widespread damage in the form of uprooted trees, blown-off roof tops, standing crops, injuries and death to humans and animals.

5. Many shipwrecks occur during cyclonic storms.

6. The affected areas are impoverished and are followed by spread of epidemic and diseases.

Prevention, Control and Mitigation:

The occurrence of cyclones is a natural phenomenon, over which humans have no control, hence it cannot be prevented. However, some scientists have speculated that rise in global warming may cause an increased occurrences of cyclones. The devastating effects of cyclones can only be controlled and mitigated through some effective policies such as use of advanced technology, hazard reduction initiatives and relief measures.

Use of Advanced Technology:

1. Satellites can easily forecast the origin of cyclones in advance.

2. Satellite images can track the movement and intensity of cyclones.

3. Installation of early warning systems in the coastal areas.

Hazard reduction initiatives:

1. Increasing public awareness regarding cyclones.

2. Increasing the public response to cyclone warnings through training.

3. Development of underground shelter belts in the cyclone prone areas.

1. Rushing relief to the affected areas in the form of medicines, food, clothes, etc.

2. Checking the spread of epidemic water borne diseases as cyclones are generally accompanied by flooding.

Landslides:

Landslides refer to a rapid down-slope movement of rocks or soil mass under the force of gravity. It is also known as slope failure and mass wasting. Landslides may be typed as mudflow where there is down-slope movement of soil and debris flow, which is the down-slope movement of coarse material and rocks. Landslides may occur when water from rain and melting snow, seeps through the earth on a sloppy surface and encounters a layer of loose, unstable material such as clay.

Landslides mostly occur on unstable hillsides by the action of rain or snow that seep through the soils and rocks (Figs. 18.6 and 18.7). This results in the sliding of earth and rock masses down the hill slopes. These are further triggered due to deforestation and human encroachment on unstable slopes. All the hilly regions of our country are prone to landslides.

The important factors responsible for landslide occurrence are as follows:

2. The type of earth and rock material

4. The role of ground water conditions and precipitation

5. Presence of streams, etc.

It is a type of landslide involving a large mass of snow, ice and rock debris that slides and fall rapidly down a mountainside. Avalanches are initiated when a mass of snow and ice begins to rapidly move downhill because of the overload caused due to a large volume of new snowfall. This result in internal changes of the snow pack, producing zones of weakness along which fissure occurs.

Impact on the Environment:

Landslides, though local in nature, occur quite often in many parts of the world. Landslides occur in the hilly regions the Himalayan region in India is particularly prone to landslides. Every year landslides occur, especially during the monsoon season and cause much damage to life and property. For example, Malpa landslide in 1999 in the Kumaon hills, took the lives of many pilgrims who were going to Mansarovar in Tibet.

The impact on the environment is manifested in the form of:

1. Uprooted trees and degraded soil

2. Buried building and settlements

3. Damage to crops and plantation

4. Frequent roadblocks in the hilly areas

5. Injuries and death to humans and animals

Prevention, Control and Mitigation:

Though landslides are a natural phenomenon and may occur without human interference, in certain cases human activities like deforestation, mining, etc. can also induce landslides. Landslides can be controlled, to some extent, by adopting initiatives, such as providing slope support and minimizing human encroachment.

Providing slope support:

I. By building retaining walls made of concrete, gabions (stone filled wire blocks) and wooden and steel beams, etc.

ii. By providing drainage control measures so that water may not infiltrate into the slope

Minimizing human encroachment:

I. Mining activities should be monitored in the hilly, unstable regions.

ii. Plantation of trees should be undertaken on the unstable hilly slopes.

iii. By preventing human encroachment in the form of buildings, roads, agriculture, grazing, etc. on unstable slopes.

Man-Made Disasters:

Man-made disasters are the result of carelessness or human errors during technological and industrial use. The disasters are in the form of accidents, which occur all of a sudden and take a huge toll on life and property. Mostly such disasters cause injuries, diseases and casualties where they occur.

Man-made disasters are mainly of two types:

Local disasters:

These are small-scale disasters such as train accidents, plane crashes and shipwrecks.

Industrial and technological disasters:

These are much larger in scale and are the result of technology failures or industrial accidents. Such disasters affect both local population and may even cover a much larger area. Industrial disasters result due to accidental leakage of water or air pollutants. Many of the chemicals are extremely toxic and carcinogenic which affect the human population in an adverse way. Some people die instantly while others are crippled for whole life in the form of blindness, paralysis and many other chronic diseases.

Impact on the environment:

Leakage of toxic chemicals from the industries and accidents in the nuclear reactors has short-term and long-term effects on the environment and human health. Short-term effects on human health relate to casualties and diseases like blindness, cancer, paralysis, heart trouble, gastric and respiratory abnormalities. Long-term effects include genetic imbalances in humans and its impact on the future generations. Soil and water sources also remain polluted for long durations of time.

Prevention, control and mitigation:

Man-made disasters can be minimized to a large extent by adopting the following measures:

1. Proper training of personnel working in the hazardous industries.

2. Proper maintenance and care of safety measures.

3. Removing human encroachments around hazardous industries.

4. Making the people aware about the first-aid methods in case of accidents.

5. Applying wet cloth over the mouth and nose in case of gas leakages minimizes the health hazards.

6. Remaining indoors in case of radioactive accidents.

7. Providing the people with proper medical care, in some cases throughout their life.

8. Providing adequate compensation to the affected people by way of money and employment.

Bhopal Gas Tragedy (BGT):

The most serious industrial disaster occurred on December 3, 1984 at Bhopal, India, which is known as the Bhopal Gas Tragedy (BGT). The Bhopal gas tragedy occurred due to leakage of methyl isocyanide (MIC) gas from the factory of Union Carbide of India Ltd. MIC gas is used as an ingredient in pesticides.

It leaked from the factory and formed the deadly cloud over Bhopal. People living in slums in the vicinity of the factory were the most affected and more than 5000 people were killed, half of them due to direct exposure and other half due to after affects. MIC is a colourless gas which causes severe irritation, violent coughing, swelling of the lungs, bleeding and death due to direct inhalation. It also caused loss of eye-sight in more than 1000 people. More than 50,000 people were affected with respiratory, eye, gastric, neurological and gynaecological problems (Figs. 18.8 and 18.9).

Another technological disaster is due to the potential damages of nuclear fallout. An example is the Chernobyl Nuclear Disaster.

Chernobyl Nuclear Disaster:

This nuclear disaster occurred at the Chernobyl Nuclear Power Plant, which was one of the largest power plants in the Ukrainian Republic of erstwhile USSR, on April 26, 1986. It is the worst nuclear disaster recorded in a nuclear power plant. This nuclear power plant had four reactors of 1000 megawatt each for electricity generation. A sudden power surge resulted in two explosions, which destroyed the reactor core and blasted a large hole in the roof of the reactor building.

The Radioactive debris moved up through that hole to heights of 1 km. Approximately 100 to 150 million curies of radiation (radioactive isotopes of iodine and caesium) escaped into the atmosphere. To reduce emissions, the rescue team bombarded the reactor with 5,000 metric tonnes of shielding material consisting of lead, boron, sand and clay. Soviet officials placed the toll of human lives to 31.

However, according to western estimates, 2000 people were killed. Large areas of the Ukrainian, Byelorussia Republics of the USSR and even parts of Poland, Denmark and Sweden were contaminated. Around 200,000 people had to be evacuated and resettled. The after affects lasted for many years and a rise in the incidence of thyroid and blood cancer has been observed in a wide group of people. Other affects on the human health included skin diseases, hair loss, nausea, anemia, respiratory and reproductive diseases.


We want to understand how cells process information during immune response. NF-kB is an important innate immune pathway that integrates hundreds of signals including cytokines and pathogens, and controls the expression of thousands of inflammatory genes. We investigated NF-kB dynamics at the single-cell level using high-throughput microfluidic live-cell microscopy and quantitative gene expression (Nature , 2010 eLife 2014 Cell 2015 Cell Systems 2017). We discovered that single-cell responses are highly heterogeneous and are digital, both in cell activation probability and dynamics of the NF-kB transcription factor, as well as downstream gene expression dynamics. To understand the underlying mechanisms and to predict complex signaling scenarios, we developed a stochastic computer model of the NF-kB pathway based on our comprehensive single-cell data. This comprehensive mathematical model reproduces great majority of the observed characteristics under all input signal levels. We are expanding this model and using it as an in silico test-bed for future experiments and discoveries.

Current directions in signaling include the investigation of the mechanisms behind stochastic and digital activation, and the emergent properties of this complex signaling scheme in pathogen-host interactions and tissue inflammation. For this effort, we combine one of the most powerful arsenal of single-cell analytical tools in the world, namely high-throughput automated microfluidic cell culture, automated live cell imaging and tracking, high-throughput single-cell gene expression (qPCR) and digital-PCR, RNA sequencing, single-cell digital protein counting, and single cell multiplexed proteomics. This pipeline, applied to cells expressing fluorescent fusion proteins and reporters, can generate terabytes of dynamic single-cell data every week, with unprecedented degree of control, accuracy and reproducibility. Using these tools and modeling, we are investigating the spatio-temporal emergent properties cell signaling in cell populations and intact tissue. We are trying to understand how NF-kB integrates signals from multiple inputs during virus infection using microfluidic combinatorics and machine learning. We are exploring how environmental and pathway noise influences signal transduction. We discovered that intrinsic noise and cell-to-cell variability actually help NF-kB signaling under dynamical inputs (Cell, 2015). We would like to know if noise in the input also helps signal transduction via stochastic resonance. New technologies based on microfluidics y optogenetics are being developed to test these signaling scenarios. ​