Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales

Environmental variables during coral bleaching in the Colombian Caribbean

Aunque la temperatura superficial del mar se ha considerado como la variable ambiental con mayor incidencia en el blanqueamiento coralino, se ha encontrado que otras variables también intervienen en este fenómeno, modificando la susceptibilidad de los arrecifes y generando diferencias espaciales. En el Caribe colombiano se estudiaron las variables de temperatura superficial del mar, clorofila, turbidez, caudal de ríos, vientos y nubosidad durante los blanqueamientos coralinos en cuatro localidades. Mediante análisis multivariados y de valores extremos, se encontró que los blanqueamientos han ocurrido principalmente en el segundo semestre del año a nivel de cuenca, de costa continental y local. En los arrecifes costeros, la turbidez del agua por la entrada de agua dulce ha sido determinante en el blanqueamiento, mientras que en los oceánicos lo ha sido el aumento de temperatura. Así, fenómenos macroclimáticos como La Niña influyen en la ocurrencia de los blanqueamientos cerca de la costa. Los datos muestran que es necesario monitorizar de forma más continua el blanqueamiento y que las zonas más expuestas son las Islas del Rosario y San Bernardo.

While sea surface temperature has been considered the environmental variable with the greatest impact on coral bleaching, other variables also modify the susceptibility of reefs and generate spatial differences of this phenomenon. In four locations in the Colombian Caribbean, sea surface temperature, chlorophyll, turbidity, flow of rivers, winds and clouds were studied during coral bleaching. Using a principal components and maximum values analysis, we found that bleaching occurred mainly in the second half of the year, at three spatial levels: basin, coastal zone and local. In the coastal reefs, water turbidity by freshwater input was determinant in bleaching, while in the open ocean, temperature was the determinant variable. Thus, macroclimatic phenomena like La Niña influence the occurrence of bleaching near the coast. The data backed the need to increase the frequency of bleaching monitoring and showed that the most exposed areas are El Rosario and San Bernardo islands.

Chemical and ethnobotanical study of Croton leptostachyus

En este estudio se estableció el uso tradicional que la comunidad del municipio de Gigante, Huila, da a la especie vegetal Croton leptostachyus, llamada comúnmente "mosquero". Igualmente, se confrontó la información obtenida con el estudio fitoquímico de la planta. Se seleccionaron diez veredas, situadas entre los 0 y los 1.200 msnm, en las que se aplicó el instrumento estadístico y se recolectó el material vegetal utilizado en la determinación de los principales grupos de metabolitos secundarios, así como de la bioactividad. Se encontró que C. leptostachyus bioacumula fitofenoles, saponinas y carbohidratos en sus estructuras vegetales: las hojas parecen ser centros de acopio, principalmente de compuestos de naturaleza terpénica, saponósidos y flavonoides, en tanto que la raíz es bioacumuladora de iridoides y alcaloides. El etanol resultó ser el solvente más adecuado para extraer los fitoconstituyentes. Bajo las condiciones aplicadas, los extractos de la planta no evidenciaron actividad frente a las bacterias Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Salmonella tiphymurium, Staphylococcus aureus y la levadura Candida albicans; sin embargo, el extracto etanólico del tallo inhibió el crecimiento de Fusarium oxysporum en un 58,6 % en 10.000 mg/l, y el de la raíz en un 97,5 %. Por otra parte, el extracto etanólico del tallo y de la raíz inhibió de manera apreciable el crecimiento radial de Aspergillus niger, con concentraciones inhibitorias (CI50) de 11.883 ± 1.132 y de 935 ± 30 mg/l, respectivamente, observándose daños incluso en las estructuras fúngicas.

In this study we established the traditional use given by the community of the municipality of Gigante, Huila, Colombia, to the plant species Croton leptostachyus, known by the common name of "mosquero". We also checked the information from the phytochemical study of the plant. Ten villages located between 0 and 1200 MASL were selected to implement the statistical tool, as well as to collect plant material used in the determination of the major groups of secondary metabolites and bioactivity. We found that C. leptostachyus bioaccumulates phytophenols, saponins and carbohydrates in the different plant structures: Leaves appear to be collection centers mainly of terpenoid, flavonoid and saponin compounds while the root bioaccumulates iridoids and alkaloids. Ethanol was the most suitable solvent to extract the phytoconstituents. The plant extracts did not show activity against the bacteria species Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Salmonella stiphymurium, Staphylococcus aureus and the yeast Candida albicans; however, the ethanol extract of the stem inhibited the growth of Fusarium oxysporum by 58.6% to 10,000 mg/L, and the root extract by 97.5%. On the other hand, the ethanol extract of the stem and root significantly inhibited the radial growth of Aspergillus niger, with inhibitory concentration (IC50) of 11,883 ± 1,132 and 935 ± 30 mg/L, respectively, and caused damage even in the fungal structures.

**Pollen catalog for Apis mellifera honey from coffee regions in the Sierra Nevada de Santa Marta, Magdalena, Colombia**

Se presentan las descripciones morfológicas y fotografías de los granos de polen de 122 especies distribuidas en 54 familias, correspondientes a morfotipos encontrados en miel de Apis mellifera producida en la Sierra Nevada de Santa Marta. Se incluye información adicional sobre nombres comunes, presencia de nectarios, rangos de abundancia en la miel y observaciones ecológicas complementarias. Las familas que aportan el mayor número de especies son las siguientes: Asteraceae, Fabaceae, Malvaceae, Euphorbiaceae, Melastomataceae, Myrtaceae, Poaceae y Sapindaceae. Entre las especies nectaríferas predominantes en la miel se encuentran Austroeupatorium inulifolium, Critonia morifolia, Bursera simaruba, Croton hirtus (Croton spp.), Gliricidia sepium, Inga oerstediana, Adenaria floribunda, Heliocarpus americanus, Muntingia calabura, Rubus urticifolius (Rubus spp.), Coffea arabica y Vitis tiliifolia. Entre las especies no productoras de néctar aparecen como predominantes Astronium graveolens, Carludovica palmata, Begonia guaduensis (Begonia spp.), Trema micrantha, Hediosmum racemosum, Doliocarpus dentatus, Mimosa albida, Mimosa pudica, Poulsenia armata (Moraceae spp.), Piper aduncum (Piper spp.) y Cecropia peltata. Este trabajo se realizó con el fin de aportar una herramienta para los trabajos en melisopalinología que se vienen desarrollando en las regiones cafeteras de la Sierra Nevada de Santa Marta y otras zonas de Colombia.

We present pollen grain morphological descriptions and photographies of 122 species distributed in 54 families, corresponding to morfotypes found in Apis mellifera honey produced in the Sierra Nevada de Santa Marta. Additional information about common names, presence of necteries, abundance range and complementary ecological observations is included. The families with the most number of species were Asteraceae, Fabaceae, Malvaceae, Euphorbiaceae, Melastomataceae, Myrtaceae, Poaceae and Sapindaceae. Preponderant nectar species were Austroeupatorium inulifolium, Critonia morifolia, Bursera simaruba, Croton hirtus (Croton spp.), Gliricidia sepium, Inga oerstediana, Adenaria floribunda, Heliocarpus americanus, Muntingia calabura, Rubus urticifolius (Rubus spp.), Coffea arabica and Vitis tiliifolia. Major nectarless species were Astronium graveolens, Carludovica palmata, Begonia guaduensis (Begonia spp.), Trema micrantha, Hediosmum racemosum, Doliocarpus dentatus, Mimosa albida, Mimosa pudica, Poulsenia armata (Moraceae spp.), Piper aduncum (Piper spp.) and Cecropia peltata.This catalog was done with the aim of providing a work tool for melisopalynological analysis undertaken in the Sierra Nevada de Santa Marta and other coffee-growing regions in Colombia.

**Evaluation of the nosZ-type denitrifier community in Isla del Sol water column, Prado reservoir, Tolima**

En este trabajo se evaluó la diversidad genética de las comunidades desnitrificantes relacionadas con el reciclaje del gas invernadero óxido nitroso (N2O) en la columna de agua de Isla del Sol, en el embalse de Prado, mediante el análisis del polimorfismo de los fragmentos de restricción terminal del gen funcional nosZ, que codifica para la reducción de N2O a N2 durante la desnitrificación. Este es el primer reporte que demuestra la presencia de microorganismos desnitrificantes tipo nosZ en un ecosistema acuático colombiano. Los resultados indicaron que la digestión con la enzima MspI generó un mejor perfil de la comunidad nosZ (expresado en una mayor riqueza de fragmentos de restricción terminal, FRT), que el obtenido con la enzima HhaI. Además, la comunidad de tipo nosZ presentó mayor riqueza y diversidad (índice de Shannon - H'=0,9) de FRT en la profundidad (9m) a la cual se encontraron condiciones subóxicas (1,1 mg/l de O2) y altos niveles de nitrato (0,78 mg/l), lo cual podría favorecer la reducción de N2O a N2. Estos resultados son la base para el desarrollo de investigaciones futuras que permitan establecer la funcionalidad y significancia de estas comunidades en la regulación de las emisiones de N2O desde esta hidroeléctrica.

In the present study the genetic diversity of denitrifying communities related to the recycling of greenhouse gas nitrous oxide (N2O) in Isla del Sol water column, Prado dam (Tolima), was analyzed using the terminal restriction fragment lenght polymorphism analysis of the nosZ functional gene, which encodes the N2O reduction to N2 during denitrification. This is the first report demonstrating the presence of nosZ-type denitrifying microorganisms in a Colombian acquatic ecosystem. The results indicated that digestion with the MspI enzyme generated a better nosZ community profile (expresed in an increase of terminal restriction fragments - TRF) than the HhaI enzyme. Besides, the nosZ community had a higher TRF richness and diversity (Shannon index - H'=0.9) at the depth (9m) where suboxic conditions (1.1 mg/L O2), as well as high nitrate levels (0.78 mg/L) were found, which could favoured N2O reduction to N2. These results are the base for future studies on the functionality and significance of such communities for the regulation of N2O emissions from this dam.

**Effect of waterlogging stress on the growth, development and symptomatology of cape gooseberry (Physalis peruvianaL.) plants**

Climate change has altered normal rainfall cycles; causing the flooding of arable land and, thus, affecting agricultural production in Colombia. Two-month-old cape gooseberry plants, propagated by seeds, were subjected to different durations of continuous waterlogging in a greenhouse: 0, 2, 4, 6 and 8 days, with evaluations up to 50 days. The plants were placed in ditches covered with polyethylene and filled with water up to 5 cm above the substrate surface of the pots. The parameters evaluated were: plant height, leaf area, stem diameter, dry weight of the aerial part, root and reproductive organs, and general symptoms following a wilting scale. The 6 and 8-day-waterlogged plants were the most affected by the flooding conditions, presenting the lowest values for all the measured variables. Due to the oxygen stress in the root zone, the plants showed yellowing, epinasty, necrosis and abscission of the leaves, more so in the 8-day-waterlogged plants.

El cambio climático ha alterado el ciclo normal de las lluvias, inundando así las tierras arables y afectando la producción agrícola en Colombia. Plantas de uchuva, de 2 meses de edad, y propagadas por semilla, fueron sometidas bajo invernadero a diferentes duraciones de anegamiento continuo: 0, 2, 4, 6 y 8 días y evaluaciones hasta 50 días. Las plantas se colocaron en zanjas cubiertas con polietileno que se llenaron con agua hasta 5 cm por encima de la superficie del sustrato contenido en las macetas. Los parámetros evaluados fueron: altura de planta, área foliar, diámetro del tallo, pesos secos de parte aérea, raíz y órganos reproductivos y escala de síntomas generales de marchitamiento. Las plantas anegadas durante 6 y 8 días presentaron los valores más bajos para todas las variables evaluadas. Debido al estrés por falta de oxígeno en la rizósfera las plantas mostraron amarillamiento, epinastia, necrosis y abscisión de hojas, sobre todo en las de 8 días anegadas.

Characterization of Al-Zr, Al-Hf and Al-Ce-pillared vermiculites by X-ray photoelectron spectroscopy

X-ray photoelectron spectroscopy was used to establish the relative concentration and the chemical environment of modifying species in a series of vermiculites pillared with mixed precursors of Al-Zr, Al-Hf and Al-Ce. The binding energies observed provided evidence that zirconium and hafnium are most likely found as Zr-O(H)- and/or Zr-Si- and HfO2, displaying a larger dispersion on the vermiculite surface compared with cerium species (Ce2O3), which are mainly found inside clay aggregates. On the one hand, the chemical analysis showed that with Al-Hf and Al-Zr solutions, the introduction of hafnium and zirconium was complete within the range of 0.5 - 2 mmol g-1 of clay, but the efficiency was reduced with larger quantities. On the other hand, the introduction of cerium in the Al-Ce solutions can be considered to be complete within the range assessed.

Se utilizó la espectroscopia de fotoelectrones emitidos por rayos-X para establecer la concentración relativa y el ambiente químico de las especies introducidas en una serie de vermiculitas pilarizadas con precursores mixtos de Al- Zr, Al-Hf y Al-Ce. Las energías de enlace observadas evidenciaron que es más probable encontrar zirconio y hafnio como Zr-O(H) - o Zr-Si-y HfO2, y que estos exhiben, además, una mayor dispersión en la superficie de la vermiculita en comparación con las especies de cerio (Ce2O3), las cuales se encuentran principalmente en el interior de las láminas de arcilla. Por un lado, el análisis químico mostró que con las soluciones de Al-Hf y Al-Zr, la introducción de hafnio y de zirconio era completa dentro del rango de 0,5 a 2 mmol g-1 de arcilla, pero que la eficacia se reducía con cantidades más grandes. Por otro lado, la introducción de cerio en las soluciones de Al-Ce pudo considerarse completa dentro del rango evaluado.

Reconstruction of the concentrations of organic matter and nutrients using spectrometry and diatom analysis in three reservoirs in Antioquia, Colombia

Las técnicas de espectrometría y el análisis de las diatomeas permitieron excelentes ajustes para la estimación de la variación de las concentraciones de materia orgánica mediante el método de pérdida por ignición y la determinación de fósforo total y nitrógeno total Kjeldahl durante el tiempo de operación de los embalses de La Fe (37 años), Ríogrande II (21 años) y Porce II (9 años), localizados en Antioquia, Colombia. Los cambios en la paleo-geoquímica de los embalses no se acercaron al comportamiento esperado en los lagos, es decir, a una disminución exponencial en relación con la profundidad, lo cual se debe, en parte, a factores como la diagénesis tardía del sedimento y a la operación o manejo de los embalses. Sin embargo, las diatomeas presentes en el sedimento, así como la diversidad y el promedio anual del pH en la columna de agua, mostraron cambios significativos con respecto al llenado inicial del embalse y hasta el 2010 (año de recolección de los datos). En los embalses de La Fe y Ríogrande II se observó una disminución en la buena calidad inicial del agua, mientras que en Porce II estos indicadores mostraron una permanente eutrofización del sistema.

We present the results of a multiproxy reconstruction of the variation of organic matter using the loss-on-ignition method, and total phosphorus and Kjeldahl nitrogen during the operation of La Fe (37 years), Ríogrande II ( 21 years) and Porce II (9 years) reservoirs in Antioquia, Colombia, based on the analysis of diatoms and using near- infrared spectroscopy. Changes in reservoir paleo-geochemistry did not approach the expected behavior for lakes, i.e., an exponential decrease with depth, due in part to factors such as a late diagenesis and the management of the reservoirs. However, diatoms present in the sediment, along with diversity and the annual average pH of the water column, showed significant changes from the initial filling of the reservoirs until 2010 (year in which the data were collected). In La Fe and Ríogrande II reservoirs, a decrease in water quality was observed, whereas in Porce II reservoir these indicators showed the continuing eutrophication of the system.

First report and significance of the staurolite metabasites associated to a sequence of calc-silicate rocks from the Silgará Formation at the central Santander Massif, Colombia

The Silgará Formation metamorphic rocks have been affected by a Barrovian-type of metamorphism, which has occurred under medium-pressure and high-temperature conditions. Scarce intercalations of metabasites from millimeter up to centimeter scale occur in reaction bands observed in the gradational contact between garnet-bearing pelitic and calc-silicate rocks. In this study, we report for the first time the presence of staurolite metabasites in the Santander Massif (Colombian Andes), which is of particular interest since it is an unusual occurrence, taking into account that staurolite is most commonly regarded as an index mineral in metapelites and is not very well known from other bulk compositions and pressure and temperature conditions. Staurolite metabasites contain plagioclase, hornblende and staurolite, suggesting a history of prograde metamorphism up to amphibolite facies conditions. The origin of staurolite can be associated to aluminium-rich metabasites and, therefore, it is strongly affected by bulk rock chemistry. Taking into account mineral assemblages and geothermobarometric calculations in pelitic rocks, we suggest that the staurolite + hornblende association can be formed at least at 400 to 600 °C and 6 kbar at the peak of prograde metamorphism. Retrograde reactions suggest that these rocks experienced nearly isobaric cooling accompanied by retrograde metamorphism.

Las rocas metamórficas de la Formación Silgará fueron afectadas por un metamorfismo tipo barroviense en condiciones de presión media y alta temperatura. Las intercalaciones de anfibolitas en escala milimétrica a centimétrica son escasas en las bandas de reacción del contacto gradacional entre rocas pelíticas con granate y rocas calcosilicatadas. En el presente trabajo se reporta por primera vez la presencia de metabasitas con estaurolita en el Macizo de Santander (Andes colombianos), lo cual es de particular interés por lo inusual de su ocurrencia y porque la estaurolita comúnmente se considera más como un mineral índice en metapelitas y no se conoce muy bien a partir de otras rocas de diferente composición y condiciones de presión y temperatura. Las metabasitas con estaurolita contienen plagioclasa, hornblende y estaurolita, lo que sugiere una historia que abarca desde el metamorfismo prógrado hasta las condiciones de la facies anfibolita. El origen de la estaurolita puede asociarse a metabasitas ricas en aluminio, por lo cual está fuertemente afectada por el quimismo de la roca. Teniendo en cuenta las paragénesis minerales y los cálculos geotermobarométricos en rocas pelíticas, los autores proponen que la asociación estaurolita + hornblenda puede formarse al menos a 400-600 °C y 6 kbar en el pico de metamorfismo prógrado. Las reacciones retrógradas sugieren que estas rocas experimentaron un enfriamiento casi isobárico acompañado de metamorfismo retrógrado.