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

**Fabrication and characterization of activated carbon and carbon nanoplatelets from Guadua angustifolia Kunth for their application in electronics**

Se fabricaron y caracterizaron muestras de carbón activado y nanoplaquetas de carbón obtenidas de Guadua angustifolia Kunth empleada como precursor para aplicaciones en electrónica flexible. El carbón activado se obtuvo en un sistema de pirólisis bajo atmósfera controlada de nitrógeno a una temperatura de 573 K durante una hora y las nanoplaquetas, a una temperatura de 973 K durante una hora. El carbón se activó empleando hidróxido de sodio e hidróxido de potasio con una temperatura de activación de 973 K. Las nanoplaquetas se obtuvieron mediante procesos de molienda mecánica en mortero y procesos de cavitación durante seis horas. Las muestras de carbón activado se caracterizaron mediante isotermas de adsorción y se encontró un área superficial de 408,0 m²/g y 308,9 m²/g para el carbón activado con hidróxido de sodio e hidróxido de potasio, respectivamente. Se utilizó la difracción de rayos X para determinar la presencia de electrólitos remanentes del proceso de activación. Las imágenes obtenidas con el microscopio electrónico de barrido revelaron la estructura porosa del carbón y la presencia de las sales electrolíticas remanentes. Mediante voltametría cíclica se determinó una capacitancia específica máxima de 111 F/g. El carbón activado se empleó en la fabricación de un supercondensador flexible y se logró una capacitancia de 7,9 mF. Las nanoplaquetas se caracterizaron mediante las técnicas de difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido, espectrometría infrarroja con transformada de Fourier y microscopía electrónica de transmisión, con las que se corroboró la presencia de nanoplaquetas de grafito oxidado con espesores inferiores a 13 nm; las curvas de intensidad-voltaje evidenciaron un comportamiento no lineal, atribuido a efectos de percolación de los portadores de carga eléctrica. Estos resultados sugieren que el carbón activado y las nanoplaquetas de carbón son excelentes candidatos para aplicaciones electrónicas.

We report the fabrication and characterization of activated carbon and carbon nanoplatelets obtained from Guadua angustifolia Kunth for their application in flexible electronics. The activated carbon samples were obtained in a controlled pyrolysis system under nitrogen atmosphere at a temperature of 573 K for one hour, and the nanoplatelets at 973 K for one hour. The charcoal was activated using potassium hydroxide and sodium hydroxide at an activation temperature of 973 K. The nanoplatelets samples were obtained by mechanical grinding in a mortar, and cavitation for six hours. The activated carbon samples were characterized by adsorption isotherms, and we found a surface area of 408.0 m²/g and 308.9 m²/g for the carbon activated with sodium hydroxide and potassium hydroxide, respectively. X-ray diffraction was performed and the presence of electrolytes remaining from the activation process was determined. Scanning electronic microscopy images showed the porous carbon structure and allowed to identify the presence of the remaining electrolyte salts. Cyclic voltammetry was performed and a maximum specific capacitance of 111 F/g was determined. The activated carbon was used in the manufacture of a flexible supercapacitor, achieving a capacitance of 7.9 mF. The nanoplatelets were characterized by X-ray diffraction, scanning electronic microscopy, transmission electron microscopy and Fourier transform infrared spectroscopy techniques, corroborating the presence of oxidized graphite nanoplatelets with thicknesses below 13 nm; using current-voltage curves we found a nonlinear behavior attributed to the percolation effects of the electric charge carriers. These results suggest that activated carbon and carbon nanoplatelets samples are excellent candidates for electronic applications.

Dark matter from scalar sector in a model

Considerando una extensión al modelo estándar de las partículas fundamentales del tipo SU(3)CSU(2)LU (1)YU(1)X, la cual contiene un escalar singlete como candidato a materia oscura, se estudian cotas a la masa de este escalar a partir de los datos de densidad reliquia para materia oscura provenientes del experimento Planck, los límites de la sección eficaz de dispersión DM-nucleón independiente de spin reportados por LUX, y las cotas de la fracción del ancho de decaimiento invisible del bosón de Higgs obtenidas en el colisionador LHC del CERN. Se obtienen regiones permitidas para la masa del escalar al considerar diferentes escenarios para el espacio de parámetros del modelo.

By considering an extension of the standard model of fundamental particles like SU(3)CSU(2)LU (1)YU(1)X, which contains a scalar singlet as a dark matter candidate, we study bounds to the mass of the scalar from the relic density data for dark matter from Planck experiment, the boundaries of the DM-nucleon spin independent scattering cross section reported by LUX, and bounds from the Higgs invisible decay width fraction obtained by the LHC collider at CERN. We obtain allowed regions for the mass of the scalar by consider different scenarios to model space parameters.

Butterflies diversity and their relationship to the landscape in the Lagunillas River basin in north Tolima, Colombia

El presente estudio se desarrolló al norte del departamento del Tolima con el objetivo de caracterizar las mariposas asociadas a fragmentos de bosque, matorral o rastrojo y pastos. Se registraron las coordenadas geográficas de los bordes de los hábitats encontrados en una parcela de 0,6 km de radio y se establecieron las correlaciones entre los atributos del paisaje y la comunidad de mariposas, representada por seis familias y 266 especies. Las diferencias estructurales entre los hábitats de estudio pueden ayudar a explicar las diferencias en la riqueza y la diversidad de mariposas debido a que las comunidades responden diferencialmente al hábitat.

The present study was conducted in north Tolima to characterize the butterflies associated with fragments of forest, brushwood/stubbles and grass. The geographical coordinates of the edges of every habitat in a smallholding of 0.6 km of radius were registered with the aim of finding the correlations between landscape attributes and the butterfly community represented by 266 species distributed in six families. Structural differences between the habitats can help explain the differences in the richness and diversity of butterflies because the communities respond differently to the habitat.

Orchids of the Gaira river, Sierra Nevada de Santa Marta, Colombia

Como resultado de un estudio de las Orchidaceae en la cuenca del río Gaira en la Sierra Nevada de Santa Marta, este ensayo registra 115 especies distribuidas en 64 géneros, 19 subtribus y nueve tribus. La cantidad de especies supera el total de registros conocidos hasta ahora para la Sierra, a pesar de provenir de un área equivalente al 1 % de su territorio. Epidendroideae, con 104 especies y 55 géneros, fue la subfamilia con mayor riqueza, en tanto que Pleurothallidineae se destacó como la más rica de las subtribus (22 especies y 11 géneros). De las especies presentes, 33,9 % se distribuyó en siete géneros, siendo Epidendrum el más rico (13 especies), mientras que 64,04 % de los géneros se registró como uniespecífico. Las especies epifíticas correspondieron a 77,39 % en la región estudiada, 21,73 % de las cuales era terrestre. Oncidium nevadense fue el único endemismo de la familia recolectado en la zona de estudio, que al igual que O. gloriosum y O. naevium se consideran especies amenazadas en el país.

As a result of a study of the Orchidaceae in the Gaira River basin, in the Sierra Nevada de Santa Marta, Colombia, this essay reports 115 species distributed in 64 genera, 19 subtribes and nine tribes. The number of species exceeds all known records so far for the Sierra, although they were collected in 1 % of its area. Epidendroideae, with 104 species and 55 genera, was the richest subfamily; Pleurothallidinae stood out as the subtribe encompassing the largest number of species (22 species and 11 genera). Of the species present, 33.9% were distributed in seven genera, Epidendrum being the richest with 13, while 64.04% of the genera were monospecific. Epiphytic species equaled 77.39% in the territory and 21.73% of them were terrestrial. Oncidium nevadense was the only endemic species collected in the study area, and together with O. gloriosum and O. naevium they are considered endangered species in the country.

**Diagnosis and observations of a hybrid hummingbird (Metallura tyrianthina x Aglaiocercus kingi) in the Eastern Andes of Colombia**

An unusual, strikingly colored male hummingbird present for several months in the Rogitama Biodiversity Reserve in Boyacá, Colombia created considerable media attention. It was initially suggested that the bird might represent the rediscovery of the Bogotá Sunangel, Heliangelus zusii. However, a later study of its DNA identified H. zusii as a member of a clade that includes Aglaiocercus and Taphrolesbia. Given the many differences in plumage from the Rogitama hummingbird, this hypothesis was rejected. Three hypotheses regarding its identity were examined in detail: it could represent an unusually colored male of Aglaiocercus kingi, a hybrid between two local species, or an undescribed species. We observed this bird's foraging and interactions with other hummingbirds, recorded its song and captured it to describe in detail its plumage and take morphological measurements, after which it was released. We rejected all hypotheses except that of a hybrid, and concluded that A. kingi and Metallura tyrianthina were its probable parents. In contrast to its plumage and morphometrics, its song was unlike those of its putative parents, possibly representing a transgressive character. The same may be true of the bluish coloration (termed "hybrid bluing") that characterized several hybrids between green-backed parental species, including the Rogitama hummingbird.

Un extraño colibrí macho de colores llamativos, presente durante varios meses en la Reserva Natural Rogitama Biodiversidad de Boyacá, Colombia, suscitó considerable atención en los medios de comunicación. Inicialmente se sugirió que este individuo representaba el redescubrimiento de Heliangelus zusii, pero un estudio reciente de su ADN reveló que H. zusii era una especie dentro del clado que incluye a Aglaiocercus y Taphrolesbia. Dadas las numerosas diferencias entre el plumaje del holotipo de H. zusii y el colibrí de Rogitama, se rechazó esta hipótesis. Entonces, se consideraron en detalle las siguientes tres hipótesis sobre su identidad: podría tratarse de un macho de Aglaiocercus kingi con un plumaje anormal; de un híbrido entre dos especies de la región, o de una especie nueva sin describir. Se observó su comportamiento de forrajeo y su interacción con otros colibríes, se grabó su canto y, con el fin de describir su plumaje y tomar medidas morfométricas, se le capturó y después se le soltó. Se rechazaron todas las hipótesis excepto la que postulaba que se trataba de un híbrido, y se concluyó que sus padres probablemente pertenecían a A. kingi y Metallura tyrianthina. A diferencia de su plumaje y morfometría, su canto era diferente al de las dos especies parentales y posiblemente representaba un carácter transgresivo. Lo mismo podría afirmarse del color azul del plumaje, característico de varios híbridos entre especies de dorso verde, incluido el colibrí de Rogitama.

**Population structure of the king crab Damithrax spinosissimus in the Colombian Caribbean region**

El estudio biológico y de población del cangrejo rey Damithrax spinosissimus es fundamental para establecer los planes de manejo de esta especie en el Caribe colombiano. Este estudio brinda información sobre las tallas, la proporción entre sexos y las relaciones biométricas de D. spinosissimus en tres islas del Caribe colombiano (Providencia, Rosario y Tintipán), la cual se recogió en muestreos mensuales llevados a cabo entre septiembre de 2011 y marzo de 2012. Se recolectaron 462 ejemplares en las islas. La proporción de sexos fue de 1:1, con 51,5 % de hembras y 48,4 % de machos. La proporción de hembras ovadas con respecto a las no ovadas también fue de 1:1. El promedio de la longitud del caparazón (LC) fue de 11,6 cm tanto en machos como en hembras, mientras que el ancho del caparazón (AC) fue de 11,9 cm en las hembras y de 12,1 cm en los machos. La longitud promedio del caparazón fue de 13,67±1,18 cm en Providencia, de 10,25±1,34 cm en Islas del Rosario y de 10,4 ± 1,14 cm en Tintipán. La relación entre la longitud y el ancho del caparazón se describió mediante la ecuación LC=-0,393186+1,06755*AC, mientras que la relación entre el peso total (P) y la longitud del caparazón se describió mediante la ecuación Ln P=-1,64254+3,36711 Ln LC.

The biological and population study of the king crab Damithrax spinosissimus is essential to establish management plans for this species in the Colombian Caribbean region. This study provides information on size, sex ratio and biometric relationships of D. spinosissimus in three Colombian Caribbean islands (Providencia, Rosario and Tintipán), based on monthly surveys conducted between September 2011 and March 2012. A total of 462 individuals were collected. The sex ratio was 1:1 with 51.5% of females and 48.4% of males. Similarly, the proportion of ovigerous and non-ovigerous females was 1:1. The average shell length (LC) was 11.6 cm for both males and females, while the width of the shell (AC) was 11.9 cm for females and 12.1 cm for males. The average shell length was 13.67±1.18 cm in Providence, 10.25±1.34 cm in Islas del Rosario and 10.4±1.14 cm in Tintipán. The relationship between carapace length and width was described by the equation LC=-0.393186+1.06755*AC, whereas the relationship between the total weight (P) and the carapace length was described by the equation Ln P=-1.64254+3.36711 Ln LC.

**Analysis of genetic variations in populations of domestic cats (Felis catus) by coat genes in Cartagena, Colombia**

El objetivo del estudio fue determinar la diversidad y la estructura genética de las poblaciones de gatos domésticos (Felis catus) mediante los genes del pelaje en Cartagena, Colombia. Se determinó el fenotipo de 472 gatos mediante observaciones directas en recorridos por las zonas urbanas de Cartagena utilizando la nomenclatura recomendada por el Committee on Standardized Genetic Nomenclature for Cats (1968) para los marcadores fenotípicos Orange, Agouti, Tabby, Dilution, Long hair, Spotting white y Dominant white. Se calcularon los parámetros genéticos de frecuencia alélica, diversidad genética, flujo génico, equilibrio de Hardy-Weinberg y distancia genética, y se infirieron las relaciones filogenéticas entre las poblaciones de gatos. El marcador non-Agouti fue el de mayor frecuencia, mientras que los genes Tabby blotched y Dominant white presentaron los valores más bajos. Se reportó la presencia del alelo Tabby abissynian en Cartagena. La mayor parte de la diversidad genética se encontró dentro de las poblaciones (), y fue poca entre las poblaciones (); se observó un elevado flujo génico y un exceso de heterocigotos, y no hubo equilibrio de Hardy-Weinberg. Las poblaciones estaban muy relacionadas genéticamente, y se evidenció, además, una posible selección natural y artificial de los marcadores non-Agouti y Tabby abissynian.

The aim of this work was to determine the diversity and genetic structure of domestic cat (Felis catus) populations by fur genes in Cartagena, Colombia. We established the phenotype of 472 cats through direct observations in Cartagena's urban area using the nomenclature recommended by the Committee on Standardized Genetic Nomenclature for Cats (1968) for the phenotype markers Orange, Agouti, Tabby, Dilution, Long hair, Spotting white y Dominant white. We determined the allelic frequencies, the genetic diversity, the gene flow, the Hardy-Weinberg equilibrium, and we inferred the phylogenetic relationships. The non-Agouti marker was the most frequent, while Tabby blotched and Dominant white had the lowest values. We reported the presence of the Tabby abissynian allele in Cartagena. Most of the genetic diversity was found within populations () and few between populations (), and we observed a high gene flow and an excess of heterozygotes in the population; there was no Hardy-Weinberg equilibrium. Populations were genetically correlated, and there was evidence of a possible natural and artificial selection of the non-Agouti and Tabby abissynian markers.

Differences in home range, activity patterns and diet of red howler monkeys in a continuous forest and a forest fragment in Colombia

Howler monkeys, genus Alouatta, are recognized as one of the most resistant primates to forest fragmentation. In this study a comparison of the home range, activity and diet of red howler monkeys (A. seniculus) was made between a continuous forest and a fragment in Meta, Colombia (Tinigua Park and Santa Rosa farm, respectively). Data was gathered on focal animals for 4-5 days per month, over 13 months in the continuous forest, and for six months in a 21-ha fragment. Home range areas were larger in the continuous forest. Resting was the most frequent activity in both places (58-59%), but individuals in the continuous forest moved more than those in the fragment (15 vs. 9%). In contrast, feeding was less frequent in the continuous forest (23 vs. 31%). Consumption of leaves was higher in the fragment (67%) than in the continuous forest (56%), contrasting with the pattern found for ripe fruit consumption (fragment: 32%, continuous forest: 44%). Results from phenological transects indicate that fruits were consumed in proportion to their abundance; however, the same was not true for young leaves. Due to increased production and tree species diversity, the number of fruit species consumed in the continuous forest was greater than in the fragment. No differences were found in feeding rates among group members, suggesting an egalitarian society in terms of resource acquisition. Results from this study show that fragmentation affects home range, moving patterns, and diet composition. Overall, the dietary and behavioral flexibility shown by howler monkeys allow them to live in fragments, and it is suggested that this is more likely in areas with high productivity and few competitors.

Los aulladores, género Alouatta, son reconocidos como los primates más resistentes a la fragmentación de bosques. En este estudio se comparan el rango de hogar, actividad y dieta de los aulladores rojos (A. seniculus) en bosque continuo y en un fragmento en el Meta, Colombia (Parque Nacional Tinigua y finca Santa Rosa, respectivamente). Se registró información con observaciones focales durante 4-5 días por mes (13 meses en el bosque continuo y 6 en un fragmento de 21-ha). El rango de hogar fue mayor en el bosque continuo. El descanso fue la actividad preponderante en ambos lugares (58-59%), pero el movimiento fue más frecuente en bosque continuo que en el fragmento (15% vs. 9%), contrario a lo encontrado para alimentación (23 vs. 31%). La proporción de hojas en la dieta fue mayor en el fragmento (67%) que en el bosque continuo (56%), y el patrón opuesto se registró para el consumo de frutos (fragmento: 32%, bosque continuo: 44%). De acuerdo a muestreos fenológicos, los frutos fueron consumidos en proporción a su abundancia, y esto no ocurrió para el consumo de hojas. Debido a la mayor productividad y diversidad en el bosque continuo, el número de especies consumidas fue mayor en el bosque continuo que en el fragmento. No se encontraron diferencias en las tasas de alimentación entre miembros del grupo, sugiriendo una sociedad igualitaria, en términos de adquisición de recursos. Se concluye que la fragmentación está asociada a cambios en el rango de hogar, patrones de movimiento y dieta de los monos aulladores. En general esta flexibilidad en dieta y comportamiento de estos primates facilita que ocurran en bosques perturbados y se sugiere que esto va a ser más probable en lugares productivos y con pocos competidores.

Amylolytic potential of microorganisms associated to rice crops cultured on starch from rice byproducts

El estudio evaluó el potencial amilolítico de microorganismos aislados de sustratos relacionados con el cultivo de arroz a partir de almidón extraído por el método alcalino en arroz de tercera de las variedades Índica y Fedearroz 60. El almidón se fermentó de forma directa con microorganismos aislados de los sustratos, se evaluó el efecto del tipo de microorganismo y del tiempo de fermentación (24, 48 y 72 h) en reactores de 50 ml suplementados con 20 g/l de almidón, y se midió la liberación de azúcares totales y azúcares reductores, así como la actividad amilolítica directa. Entre los microorganismos recuperados de los sustratos se destacaron los hongos Aspergillus spp., Rhizopus oryzae, Penicillum spp. y Candida krusei, por su mayor crecimiento en el medio suplementado con almidón y por su actividad amilolítica diferencial. Se observó una dependencia entre los factores evaluados y el potencial amilolítico. El organismo más eficiente fue Aspergillus spp., que liberó 2,85 g/l de azúcares a las 72 horas de fermentación con el almidón de la variedad Fedearroz 60, y el menos eficiente fue C. krusei, con 0,300 g/l de azúcares reductores en el mismo tiempo de fermentación y sin diferencia significativa debida al tipo de variedad, lo que Índica un apreciable potencial amilolítico en microrganismos nativos asociados al cultivo del arroz y un efecto importante de la estructura y la composición química de los almidones de las variedades estudiadas.

We evaluated the amylolytic potential of microorganisms isolated from substrates related to rice crops cultured on starch extracted by the alkaline method from third category Índica and Fedearroz 60 rice varieties. The starch was subjected to direct fermentation with microorganisms isolated from the substrates; we evaluated the effect of the type of microorganism and the fermentation time (24, 48 and 72 h) in 50 ml reactors supplemented with 20 g/l of starch, and we measured total sugars, reducing sugars and direct amylolytic activity. Among the microorganisms recovered from the substrates, Aspergillus spp., Rhizopus oryzae, Penicillium spp. and Candida krusei were especially efficient given their growth rate in the starch-supplemented medium, and their differential amylolytic activity. The most efficient organism was Aspergillus spp., releasing 2.85 g/l of reducing sugar at 72 h in starch from the Fedearroz 60 rice variety, and the least efficient was C. krusei, with 0.300 g/l of reducing sugars during the same fermentation time, apparently regardless of the variety. This Índicates a significant amylolytic potential of native microorganisms associated with rice crops and their significant effect on the structure and chemical composition of the starch varieties under study.

Suspended sediment load in Colombian Caribbean Rivers: Magnitude, trends and variability

Se analizaron series mensuales del transporte de sedimento en suspensión de siete ríos del Caribe colombiano, con el fin de proporcionar un estimativo actualizado, detectar los cambios recientes y los patrones de variabilidad del transporte de sedimento en suspensión. En su conjunto, estos ríos transportan un promedio de ∼146,3 x106 t a-1 de sedimentos en suspensión hacia el litoral Caribe colombiano. El mayor aporte proviene del río Magdalena, con 142,6 x106 t a-1, que corresponden a 38 % del total de los sedimentos en suspensión estimados para el litoral Caribe. La tasa anual del transporte de sedimentos en suspensión de estos sistemas fluviales ascendió hasta 36 % entre 2000 y 2010. El análisis espectral basado en la transformada de ondícula (wavelet) evidenció lapsos de intensa variabilidad entre los periodos 1987-1990 y 1994-2002, en los cuales las principales componentes oscilatorias aparecieron de manera simultánea. Las bandas anual, semianual y 'cuasi-decadal' aparecieron como las principales componentes oscilatorias en la variabilidad del transporte de sedimento en suspensión, mientras que las bandas 'cuasibienal' e interanual constituyeron una fuente de variabilidad de segundo orden. Se considera que los mecanismos forzadores climáticos y oceanográficos asociados con las oscilaciones detectadas mediante el análisis espectral definen un marco de variabilidad de mediano a largo plazo para el transporte de sedimentos en suspensión.

The data on the monthly average of suspended sediment load from seven rivers in northern Colombia (Caribbean alluvial plain) draining into the Caribbean Sea were analysed to quantify the magnitudes, to estimate long-term trends, and to evaluate the variability patterns. These rivers deliver an average of ∼146.3 x106 t yr-1 of suspended sediments to the Colombian Caribbean littoral. The largest sediment supply is provided by the Magdalena River, with a mean suspended sediment load of 142.6 x106 t yr-1, which is 38% of the total fluvial discharge estimated for the Caribbean littoral. Between 2000 and 2010, the annual suspended sediment load of these rivers increased to 36%. The wavelet spectral analyses highlighted periods of intense variability between the periods of 1987-1990 and 1994-2002, where the major oscillation processes appeared simultaneously. The semi-annual, annual and quasi-decadal bands were the main factors controlling the suspended sediment load variability of these fluvial systems, whereas the quasi-biennial and interannual bands constituted second order sources of variability. The climatic/oceanographic drivers associated to the oscillations identified through the wavelet spectral analyses defined a medium/long term framework of variability for the suspended sediment load.