ECOLOGÍA

La ecología es la disciplina de la biología que se encarga de estudiar las interacciones que se dan entre los organismos y su ambiente, e igualmente ha descrito los componentes que se encuentran en los ecosistemas:

Elementos abióticos: agua, temperatura, humedad,  sales minerales y otros factores, incluyendo la energía que fluye a través del sistema.

Elementos bióticos : Organismos productores o autótrofos, formados por los vegetales que son los organismos especializados en captar la energía luminosa del sol y transformarla mediante el proceso de fotosíntesis en energía química y en alimentos.

Organismos consumidores o heterótrofos: son aquellos incapaces de elaborar su propio alimento y se ven en la necesidad de conseguirlo en su medio ambiente. Entre ellos se encuentran los animales herbívoros y carnívoros.

Descomponedores: son organismos que descomponen la materia orgánica muerta como troncos, hojas secas y restos de animales, entre otros. Entre ellos se encuentran los hongos y las bacterias.

HÁBITAT Y NICHO ECOLÓGICO

Dos conceptos en estrecha relación con el de ecosistema son el de hábitat y el de nicho ecológico porque permiten describir dónde vive un organismo y lo que hace como integrante de su ecosistema.

El hábitat de un organismo es el lugar donde vive, su área física, alguna parte específica de su ambiente abiótico. El hábitat puede ser muy amplio como un lago o muy restringido como un tronco podrido o el intestino de un rumiante. El hábitat es como el hogar de un determinado organismo dentro del ecosistema.

El nicho ecológico describe la función del organismo dentro del ecosistema, es el modo en que un organismo se relaciona con los factores bióticos y abióticos de su ambiente. Incluye las condiciones físicas, químicas y biológicas que una especie necesita para vivir y reproducirse en un ecosistema. Se dice que el nicho ecológico es la profesión del organismo dentro de su ecosistema.

LA BIÓSFERA

Se designa con el nombre de biosfera a toda la zona de aire, tierra y agua de la superficie terrestre ocupada por seres vivientes, la biosfera corresponde a la esfera de los seres vivos. Está constituida por zonas de la litosfera, la hidrosfera y la atmósfera, donde es posible la vida.

CARACTERIZACIÓN DE LA BIÓSFERA

En el planeta tierra se pueden diferenciar tres geósferas, cada una de ellas con características propias y que se relacionan entre sí: Litósfera, Hidrósfera y Atmósfera. El fenómeno de la vida imprime características particulares a las regiones de la tierra donde se desarrolla, formando así una nueva geósferas llamada Biosfera (de Bio que significa vida y de esfera).

La biosfera constituye una delgada capa de dimensiones irregulares, la cual se extiende hasta unos 10 Kilómetros sobre el nivel del mar y algunos metros por debajo del nivel del suelo hasta donde penetran las raíces de los árboles y plantas y existen microorganismos. Comprende además las aguas superficiales y las profundidades oceánicas. Fuera de esta capa no existen formas de vida terrícolas.

La vida en la biosfera no se presenta como una capa continua sino que se manifiesta en numerosos individuos pertenecientes a unas dos millones de especies conocidas

La biosfera es un claro ejemplo de lo que constituye un sistema, porque está integrada por un conjunto de componentes que se relacionan entre sí y, a su vez, influyen sobre elementos que no pertenecen al conjunto, y reciben información de ellos.

En la biosfera también existen factores bióticos representados por las comunidades de seres vivos: productores, consumidores y descomponedores.

Los factores abióticos están representados por el medio fisicoquímico: oxígeno, agua, temperatura, iluminación, etc. El conjunto de estos factores, bióticos y abióticos, constituyen el ambiente.

CADENAS ALIMENTARIAS

Las relaciones más importantes que se establecen entre las poblaciones de un ecosistema tienen como finalidad principal obtener alimento, estas relaciones reciben el nombre de cadenas alimenticias. Una cadena alimenticia es una representación simplificada de la interacción que se establece en la naturaleza de la acción de comer, en la cual la materia y la energía se van traspasando de un organismo a otro.

En el funcionamiento de los ecosistemas no ocurre desperdicio alguno: todos los organismos, muertos o vivos, son fuente potencial de alimento para otros seres. Un insecto se alimenta de una hoja, un ave come el insecto y está es a la vez devorada por un ave rapaz u otro animal carnívoro.

El flujo de energía: corresponde a la energía que se va transportando desde los vegetales hacia los otros seres vivos, animales herbívoros y de aquellos carnívoros que se alimentan  su vez de los  herbívoros.

Circulación de materia: en las cadenas alimentarias, la materia se traspasa de un organismo a otro  por la interacción que se produce entre ellos.

Al morir los organismos, éstos son consumidos por los descomponedores que los transformarán en sustancias inorgánicas. Estas sustancias serán aprovechadas nuevamente por diferentes individuos de la población lo que garantiza que el ciclo o cadena no se rompa. Cada individuo que conforma una población es un eslobón de la cadena alimenticia . Estas relaciones entre los distintos individuos de un ecosistema constituyen la cadena alimentarla.  Cada una de las diferentes poblaciones que forman una cadena alimentaria es un eslabón de dicha cadena.

Los eslabones

La cadena alimenticia tiene distintos eslabones, cada uno de estos eslabones recibe un nombre, dependiendo del rol que cumple en ella. Siempre el primer eslabón corresponde a los vegetales ya que ellos son organismos autótrofos, porque son capaces de fabricar su propio alimento. Por lo tanto se denominan también productores. Estos seres vivos elaboran sus alimentos con la energía solar, sales minerales del suelo y agua.

El segundo eslabón corresponde a los animales herbívoros, que consumen vegetales. Por ser los primeros animales que se alimentan en la cadena, se denominan consumidores primarios y están representados por los animales que se alimentan exclusivamente de plantas como las vacas, los conejos, venados, cebras, calamares, tortugas.

El tercer eslabón se denomina carnívoro. Como es el primer organismo que se alimenta de carne, se llama carnívoro de primer orden; y como es el segundo animal en la cadena, se le denomina consumidor de segundo orden. Estos animales se alimentan de otros animales  por lo general herbívoros. También se les denominan depredadores, pues deben cazar su presa para poder sobrevivir. Como ejemplo tenemos el tigre, el gato, el león, las serpientes, etc.

Para cerrar la cadena y asegurar el flujo de la materia y energía, existe un eslabón muy importante: los descomponedores, organismos que viven en el suelo  y que están encargados de descomponer o degradar a los organismos muertos o los restos de ellos para reintegrar al ambiente las sustancias que los forman. Son descomponedores los hongos y bacterias.

ESQUEMA DE LA CADENA ALIMENTARIA

REDES ALIMENTARIAS

La cadena alimenticia es una representación, pero en la realidad lo que existe son redes de cadenas que se entrecruzan. Una red alimenticia es un conjunto de cadenas alimenticias que se entrecruzan porque tienen eslabones comunes. De la imagen a la izquierda se puede deducir que la interacción es muy compleja porque un mismo individuo puede servir de alimento a varios animales.

Interrelaciones de los seres vivos

Las poblaciones tienen distintos tipos de interacciones. En algunas de ellas ambos seres u organismos salen beneficiados, en otras una tiene beneficios y la otra no. En las

distintas comunidades se pueden dar diversas categorías de relaciones con el fin de satisfacer necesidades básicas como por ejemplo la alimentación, el abrigo y el transporte. A continuación se verán algunas.

Competencia: Es la disputa que se produce entre dos o más seres vivos por algo que no se encuentra en cantidades suficientes para todos en la naturaleza. En los vegetales la competencia se produce por el agua, sales minerales y además por la luz, factor fundamental para su vida. En los animales la competencia puede ocurrir por el alimento, la hembra, agua, lugar donde vive, entre otros. Generalmente, como resultado final de la competencia un individuo se beneficia y el otro sale perjudicado. Con el símbolo “+” se identifica al ganador y con el “-” al perdedor.

Predación o depredación: Corresponde a una relación que se establece entre dos especies, donde una de ellas persigue, caza y mata a la otra especie. El primero se llama depredador o predador y el segundo corresponde a la víctima o presa. Este tipo de relación es violenta y en este caso siempre existe un ganador (+) y un perdedor (-). En la naturaleza este tipo de relación establece un control natural en relación con el número de individuos de cada especie. Como ejemplo de esto en el mundo animal están los depredadores como: el león, lobo, coyote, perro salvaje, puma y tigre. Y se definen como presas a los ciervos, conejos, antílopes, cebras, venados, gacelas y las crías de cualquier animal. En estos casos, el depredador es un animal carnívoro, es decir, se alimenta de carne.

Parasitismo: Relación que se establece entre un individuo que vive dentro o fuera de otro organismo, causándole daño, pero no necesariamente la muerte. El organismo que se alimenta se llama parásito y el organismo al cual se le causa daño se llama huésped. En esta relación, el parásito sale beneficiado de la relación (+) que para el huésped es negativa (-). Existen parásitos que viven fuera del organismo y se llaman ectoparásitos, otros lo hacen en el interior del huésped y se llaman endoparásitos. Se consideran ectoparásitos la pulga, zancudo, garrapata. Endoparásitos: la triquina, lombriz solitaria y las tenias. En la vida doméstica se encuentra mucho el parasitismo, por ejemplo, perros y gatos son parasitados por pulgas, garrapatas o parásitos internos.

Mutualismo: Tal como su nombre lo indica, en este tipo de interacción las dos especies viven juntas y se ayudan mutuamente. Como resultado de esta interacción la relación se simboliza positivo (+) para ambas especies. Algunos ejemplos de este tipo de relación son:1. Los líquenes: organismos que viven adheridos a las grietas de las rocas o

bien en las cortezas de los árboles. Su organismo está formado por la asociación obligatoria de un alga con un hongo. El alga realiza fotosíntesis y elabora el alimento el cual es útil también para el hongo, por su parte, el hongo aporta la protección y un medio estable para crecer. La relación entre las plantas y animales domésticos con el ser humano. Esta relación es beneficiosa para ambos organismos. El ser humano cuida de ellos y ellos le proporcionan al hombre alegría y compañía, y en algunos casos protección.

Comensalismo: Relación que se establece entre individuos de especies diferentes, en la cual uno de ellos resulta beneficiado y al otro no le afecta. La relación que existe entre los pájaros y los árboles es un ejemplo de comensalismo. Los pájaros se benefician porque pueden construir sus nidos en los árboles y los árboles no se ven afectados en forma significativa. En este tipo de interacción el individuo que sale beneficiado se llama comensal. La relación resulta positiva (+) para el comensal, y neutra ( 0 ) para el otro participante.

NIVELES DE ORGANIZACIÓN BIÓTICA

La biosfera representa la totalidad de la vida organizada en poblaciones, comunidades  y ecosistemas. Por lo general, los seres vivos no viven aislados, sino en grupos, por esto en la naturaleza existen distintos niveles de organización. Algunos de estos niveles son población, comunidad biológica y ecosistema.

Población: Cuando los organismos de una especie determinada (plantas, animales, entre otros) se asocian en un tiempo y espacio comunes, constituyen el nivel de organización conocido como población. Por eso, al referirse a una población, se debe determinar el lugar donde se encuentra y el tiempo de existencia de dicha población. Así se tiene la población de manglares del Parque Nacional Morrocoy del año 2001, la población de pinos de la zona central del año 1981, la población de peces de Bahía de Cata del año 1998, la población de frailejones del Parque Nacional Sierra Nevada del año 1970, entre muchos otros

Comunidad biológica: Cada población interactúa con otras poblaciones y con el medio, esto determina una nueva organización, que se denomina comunidad. Una comunidad biológica incluye todas las poblaciones de organismos de distintas especies: animales y plantas que interactúan en un ambiente común, por ejemplo, un prado, un bosque, un estanque.

Ecosistema: La comunidad biológica interactúa con el ambiente abiótico (agua, luz, temperatura, aire, entre otros)  para formar un sistema equilibrado denominado ecosistema. Esto quiere decir, que un ecosistema es el conjunto de factores abióticos y bióticos de una determinada zona, y la interacción que se establece entre ellos. Las diferentes poblaciones que viven en un ecosistema dependen unas de otras y también del ambiente físico que las rodea. La interacción entre el medio abiótico y biótico se produce cada vez que un animal se alimenta y después elimina sus desechos, cada vez que ocurre fotosíntesis, al respirar y así sucesivamente. Esta interacción de los componentes bióticos y abióticos del ecosistema significa un intercambio continuo de energía entre los seres vivos y su ambiente. Un ejemplo de ecosistema en el que puede verse claramente los elementos comprendidos en la definición, es la selva tropical. Allí coinciden millares de especies vegetales, animales y microbianas que habitan el aire y el suelo, además, se producen millones de interacciones entre los organismos, y entre éstos y el medio físico. La extensión de un ecosistema es siempre relativa, no constituye una unidad funcional indivisible y única, sino que es posible subdividirlo en infinidad de unidades de menor tamaño. Por ejemplo, el ecosistema selva abarca, a su vez, otros ecosistemas más específicos como el que constituyen las copas de los árboles o un tronco caído.

Materia

Definición: Materia es todo lo que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. La Química es la ciencia que estudia su naturaleza, composición y transformación. Si la materia tiene masa y ocupa un lugar en el espacio significa que es cuantificable, es decir, que se puede medir. Todo cuanto podemos imaginar, desde un libro, un auto, el computador y hasta la silla en que nos sentamos y el agua que bebemos, o incluso algo intangible como el aire que respiramos, está  hecho de materia. Los planetas del Universo, los seres vivos como los insectos y los objetos inanimados como las rocas, están también hechos de materia.

De acuerdo a estos ejemplos, en el mundo natural existen distintos tipos de materia, la cual puede estar constituida por dos o más materiales diferentes, tales como la leche, la madera, un trozo de granito, el azúcar, etc. Si un trozo de granito se muele, se obtienen diferentes tipos de materiales

La cantidad de materia de un cuerpo viene dada por su masa, la cual se mide normalmente en kilogramos o en unidades múltiplo o submúltiplo de ésta (en química, a menudo se mide en gramos). La masa representa una medida de la inercia o resistencia que opone un cuerpo a acelerarse cuando se halla sometido a una fuerza. Esta fuerza puede derivarse del campo gravitatorio terrestre, y en este caso se denomina peso.  (La masa y el peso se confunden a menudo en el lenguaje corriente; no son sinónimos).

Volumen de un cuerpo: Es el lugar o espacio que ocupa. Existen cuerpos de muy diversos tamaños. Para expresar el volumen de un cuerpo se utiliza el metro cúbico (m³) y demás múltiplos y submúltiplos.

Composición de la materia

La materia está integrada por átomos, partículas diminutas que, a su vez, se componen de otras aún más pequeñas, llamadas partículas subatómicas, las cuales  se agrupan para constituir los diferentes objetos.

Un átomo es la menor cantidad de un elemento químico que tiene existencia propia y puede entrar en combinación.  Está constituido por un núcleo, en el cual se hallan los protones y neutrones y una corteza, donde se encuentran los electrones.  Cuando el número de protones del núcleo es igual al de electrones de la corteza, el átomo se encuentra en estado eléctricamente neutro. 

Se denomina número atómico al número de protones que existen en el núcleo del átomo de un elemento.  Si un átomo pierde o gana uno o más electrones adquiere carga positiva o negativa, convirtiéndose en un ion.  Los iones se denominan cationes si tienen carga positiva y aniones si tienen carga negativa.

La mayoría de los científicos cree que toda la materia contenida en el Universo se creó en una explosión denominada Big Bang, que desprendió una enorme cantidad de calor y de energía.  Al cabo de unos pocos segundos, algunos de los haces de energía se transformaron en partículas diminutas que, a su vez, se convirtieron en los átomos que integran el Universo en que vivimos.

En la naturaleza los átomos se combinan formando las moléculas. Una molécula es una agrupación de dos o más átomos unidos mediante enlaces químicos.  La molécula es la mínima cantidad de una sustancia que puede existir en estado libre conservando todas sus propiedades químicas.

Todas las sustancias  están formadas por moléculas. Una molécula puede estar formada por un átomo (monoatómica), por dos átomos (diatómica), por tres átomos (triatómica) o más átomos (poliatómica)

Las moléculas de los cuerpos simples están formadas por uno o más átomos idénticos (es decir, de la misma clase). Las moléculas de los compuestos químicos están formadas al menos por dos átomos de distinta clase (o sea, de distintos elementos).

Continuidad de la materia

Si se tiene una determinada cantidad de una sustancia cualquiera, como por ejemplo, de agua y se desea dividirla lo más posible, en mitades sucesivas, llegará un momento en que no podrá dividirse más, ya que se obtendría la cantidad más pequeña de agua.

 Esta mínima cantidad de agua,  tal como se dijo anteriormente, corresponde a una molécula. Si esta molécula se dividiera aún más, ya no sería agua lo que se obtendría, sino que átomos de hidrógeno y de oxígeno que son los constituyentes de la molécula de agua.

 Por lo tanto, una molécula es la partícula de materia más pequeña que puede existir como sustancia compuesta. Cuando la molécula de agua: (H2O) se divide en dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno, la sustancia dejó de ser agua.

Los científicos han demostrado que la materia, sea cual fuere su estado físico, es de naturaleza corpuscular, es decir, la materia está compuesta por partículas pequeñas, separadas unas de otras.

Elementos, compuestos y mezclas

Las sustancias que conforman la materia se pueden clasificar en elementos, compuestos y mezclas.

Los elementos son sustancias que están constituidas por átomos iguales, o sea de la misma naturaleza. Por ejemplo: hierro, oro, plata, calcio, etc. Los compuestos están constituidos por átomos diferentes.

El agua y el hidrógeno son ejemplos de sustancias puras. El agua es un compuesto mientras que el hidrógeno es un elemento. El agua está constituida por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno y el hidrógeno únicamente por dos átomos de hidrógeno.

 Si se somete el agua a cambios de estado, su composición no varía porque es una sustancia pura, pero si se somete a cambios químicos el agua se puede descomponer en átomos de hidrógeno y de oxígeno. Con el hidrógeno no se puede hacer lo mismo. Si se somete al calor, la molécula seguirá estando constituida por átomos de hidrógeno. Si se intenta separarla por medios químicos siempre se obtendrá hidrógeno.

En la naturaleza existen más de cien elementos químicos conocidos (Ver Tabla Periódica de los Elementos) y más de un millón de compuestos.

Las mezclas se obtienen de la combinación de dos o más sustancias que pueden ser elementos o compuestos. En las mezclas no se establecen enlaces químicos entre los componentes de la mezcla. Las mezclas pueden ser homogéneas o heterogéneas.

Las mezclas homogéneas son aquellas en las cuales todos sus componentes están distribuidos uniformemente, es decir, la concentración es la misma en toda la mezcla, en otras palabras en la mezcla hay una sola fase. Ejemplos de mezclas homogéneas son la limonada, sal disuelta en agua, etc. Este tipo de mezcla se denomina solución o disolución.

Las mezclas heterogéneas son aquellas en las que sus componentes no están distribuidos uniformemente en toda la mezcla, es decir, hay más de una fase; cada una de ellas mantiene sus características. Ejemplo de este tipo de mezcla es el agua con el aceite, arena disuelta en agua, etc; en ambos ejemplos se aprecia que por más que se intente disolver una sustancia en otra siempre pasado un determinado tiempo se separan y cada una mantiene sus características.

Propiedades de la materia

Las propiedades de la materia corresponden a las características específicas por las cuales una sustancia determinada puede distinguirse de otra. Estas propiedades pueden clasificarse en dos grupos:

Propiedades físicas: dependen fundamentalmente de la sustancia misma. Pueden citarse como ejemplo el color, el olor, la textura, el sabor, etc.

Las propiedades físicas pueden clasificarse a su vez en dos grupos:

1. Propiedades físicas extensivas: dependen de la cantidad de materia presente. Corresponden a la masa, el volumen, la longitud.

2. Propiedades físicas intensivas: dependen sólo del material, independientemente de la cantidad que se tenga, del volumen que ocupe, etc. Por ejemplo, un litro de agua tiene la misma densidad que cien litros de agua.

Propiedades químicas: dependen del comportamiento de la materia frente a otras sustancias. Por ejemplo, la oxidación de un clavo (está constituido de hierro).

Estados físicos de la materia

En condiciones no extremas de temperatura, la materia puede presentarse en tres estados físicos diferentes: estado sólido, estado líquido y estado gaseoso.

Los sólidos poseen forma propia como consecuencia de su rigidez y su resistencia a cualquier deformación.  La densidad de los sólidos es en general muy poco superior a la de los líquidos, de manera que no puede pensarse que esa rigidez característica de los sólidos sea debida a una mayor proximidad de sus moléculas; además, incluso existen sólidos como el hielo que son menos densos que el líquido del cual provienen. Además ocupan un determinado volumen y se dilatan al aumentar la temperatura.

Esa rigidez se debe a que las unidades estructurales de los sólidos, los átomos, moléculas y iones, no pueden moverse libremente en forma caótica como las moléculas de los gases o, en menor grado, de los líquidos, sino que se encuentran en posiciones

fijas y sólo pueden vibrar en torno a esas posiciones fijas, que se encuentran distribuidas, de acuerdo con un esquema de ordenación, en las tres direcciones del espacio.

La estructura periódica a que da lugar la distribución espacial de los elementos constitutivos del cuerpo se denomina estructura cristalina, y el sólido resultante, limitado por caras planas paralelas, se denomina cristal.  Así, pues, cuando hablamos de estado sólido, estamos hablando realmente de estado cristalino.

Los líquidos se caracterizan por tener un volumen propio, adaptarse a la forma de la vasija en que están contenidos, poder fluir, ser muy poco compresibles y poder pasar al estado de vapor a cualquier temperatura. Son muy poco compresibles bajo presión, debido a que, a diferencia de lo que ocurre en el caso de los gases, en los líquidos la distancia media entre las moléculas es muy pequeña y, así, si se reduce aún más, se originan intensas fuerzas repulsivas entre las moléculas del líquido.

El hecho de que los líquidos ocupen volúmenes propios demuestra que las fuerzas de cohesión entre sus moléculas son elevadas, mucho mayores que en el caso de los gases, pero también mucho menores que en el caso de los sólidos. Las moléculas de los líquidos no pueden difundirse libremente como las de los gases, pero las que poseen mayor energía cinética pueden vencer las fuerzas de cohesión y escapar de la superficie del líquido (evaporación).

Los gases se caracterizan porque llenan completamente el espacio en el que están encerrados.  Si el recipiente aumenta de volumen el gas ocupa inmediatamente el nuevo espacio, y esto es posible sólo porque existe una fuerza dirigida desde el seno del gas hacia las paredes del recipiente que lo contiene.  Esa fuerza por unidad de superficie es la presión.

Los gases son fácilmente compresibles y capaces de expansionarse indefinidamente.

Los cuerpos pueden  cambiar de estado al variar la presión y la temperatura. El agua en la naturaleza cambia de estado al modificarse la temperatura; se presenta en estado sólido, como nieve o hielo, como líquido y en estado gaseoso como vapor de agua (nubes).

Materia viva e inerte

La Tierra alberga a muchos seres vivos, como son las plantas y animales.  Una mariposa parece algo muy distinto de una piedra; sin embargo, ambas están compuestas de átomos, aunque éstos se combinan de manera diferente en uno y otro caso. Lamayor parte de la materia es inanimada; es decir, no crece, ni se reproduce, ni se mueve por sí misma.  Un buen ejemplo de materia inanimada lo constituyen las rocas que componen la Tierra.

Cambios de la materia

Los cambios que puede experimentar la materia se pueden agrupar en dos campos:

Cambios físicos: Los cambios físicos son aquellos en los que no hay ninguna alteración o cambio en la composición de la sustancia. Pueden citarse como cambios físicos los

cambios de estado (fusión, evaporación, sublimación, etc.), y los cambios de tamaño o forma. Por ejemplo, cuando un trozo de plata se ha transformado en una anillo, en una bandeja de plata, en unos aretes, se han producido cambios físicos porque la plata mantiene sus propiedades en los diferentes objetos.

En general, los cambios físicos son reversibles, es decir, se puede volver a obtener la sustancia en su forma inicial

Cambios químicos: Los cambios químicos son las transformaciones que experimenta una sustancia cuando su estructura y composición varían, dando lugar a la formación de una o más sustancias nuevas. La sustancia se transforma en otra u otras sustancias diferentes a la original.

El origen de una nueva sustancia significa que ha ocurrido un reordenamiento de los electrones dentro de los átomos, y se han creado nuevos enlaces químicos. Estos enlaces químicos determinarán las propiedades de la nueva sustancia o sustancias.

La mayoría de los cambios químicos son irreversibles. Ejemplos: al quemar un papel no podemos obtenerlo nuevamente a partir de las cenizas y los gases que se liberan en la combustión; el cobre se oxida en presencia de oxígeno formando otra sustancia llamada óxido de cobre. Sin embargo, hay otros cambios químicos en que la adición de otra sustancia provoca la obtención de la sustancia original y en este caso se trata de un cambio químico reversible; así, pues, para provocar un cambio químico reversible hay que provocar otro cambio químico.

CAMBIOS FÍSICOS DE LA MATERIA

Todos los días ocurren cambios en la materia que nos rodea. Algunos hacen cambiar el aspecto, la forma, el estado. A estos cambios los llamaremos cambios físicos de la materia. Entre los cambios físicos más importantes tenemos los cambios de estado, que son aquellos que se producen por acción del calor. Podemos distinguir dos tipos de cambios de estado según sea la influencia del calor: cambios progresivos y cambios regresivos.

Cambios progresivos son los que se producen al aplicar calor sublimación progresiva, fusión y evaporación.

1. Sublimación progresiva: Es la transformación directa, sin pasar por otro estado intermedio, de una materia en estado sólido a estado gaseoso al aplicarle calor. Ejemplo: Hielo (agua en estado sólido) + temperatura = vapor (agua en estado gaseoso)

2. Fusión: Es la transformación de un sólido en líquido al aplicarle calor. Es importante hacer la diferencia con el punto de fusión, que es la temperatura a la cual ocurre la fusión. Esta temperatura es específica para cada sustancia que se funde. Ejemplos: Cobre sólido + temperatura = cobre líquido. Cubo de hielo (sólido) + temperatura = agua (líquida). El calor acelera el movimiento de las partículas del hielo, se derrite y se convierte en agua líquida.

3. Evaporación: Es la transformación de las partículas de superficie de un líquido, en gas, por la acción del calor.

Este cambio ocurre en forma normal, a temperatura ambiente, en algunas sustancias líquidas como agua, alcohol y otras. Ejemplo. Cuando te lavas las manos y las pones bajo la máquina que tira aire caliente, éstas se secan. Sin embargo si le aplicamos mayor temperatura la evaporación se transforma en ebullición.

4. Ebullición: Es la transformación de todas las partículas del líquido en gas por la acción del calor aplicado. En este caso también hay una temperatura especial para cada sustancia a la cual se produce la ebullición y la conocemos como punto de ebullición. Ejemplos: El agua tiene su punto de ebullición a los 100º C, alcohol a los 78º C. (el término hervir es una forma común de referirse a la ebullición).

Cambios regresivos: Estos cambios se producen por el enfriamiento de los cuerpos y también distinguimos tres tipos que son: sublimación regresiva, solidificación, condensación.

1. Sublimación regresiva: Es el cambio de una sustancia de estado gaseoso a estado sólido, sin pasar por el estado líquido.

2. Solidificación: Es el paso de una sustancia en estado líquido a sólido. Este cambio lo podemos verificar al poner en el congelador un vaso con agua, o los típicos cubitos de hielo.

3. Condensación: Es el cambio de estado de una sustancia en estado gaseoso a estado líquido. Ejemplo: El vapor de agua al chocar con una superficie fría, se transforma en líquido. En invierno los vidrios de las micros se empañan y luego le corren "gotitas"; es el vapor de agua que se ha condensado. En el baño de la casa cuando nos duchamos con agua muy caliente y se empaña el espejo, luego le corren las "gotitas " de agua. Ejemplos "El roce de los esquíes produce fusión de la nieve, formando una capa de agua que favorece el deslizamiento"

Cambios de Volumen: Los cambios de volumen se refieren a los cambios que sufre la materia en relación al espacio que ocupan. Por ejemplo, un cuerpo aumenta su volumen si aumenta el espacio que ocupa y, por el contrario, si reduce su volumen significa que disminuye el espacio que ocupa.

Los cambios de volumen son dos: contracción y dilatación.

Contracción: Es la disminución de volumen que sufre un cuerpo al enfriarse. Por ejemplo, los zapatos te quedan más "sueltos " en invierno; al poner un globo inflado en un tiesto con agua fría disminuye su tamaño. La contracción se entiende porque al enfriarse los cuerpos, las partículas están más cercanas unas de otras, disminuye su movimiento y como consecuencia disminuye su volumen.

Dilatación: Es el aumento de volumen que experimentan los cuerpos al contacto con la temperatura. Por ejemplo, el Mercurio del termómetro se dilata con facilidad y por eso es capaz subir por un capilar pequeño e indicar el alza de temperatura.

Este fenómeno no afecta sólo a los líquidos o sólidos también a los gases. Al recibir un aumento de calor, las partículas se separan entre sí, permitiendo que el gas se torne más liviano y se eleve. Ejemplo de esto es lo que hace posible que los "globos aerostáticos" se puedan elevar y desplazar.

Pero toda regla tiene su excepción y es el agua en este caso quién confirma la regla, porque al calentarse entre los 0º C y los 4º C, se contrae y al enfriarse se dilata. Se conoce este fenómeno como la dilatación anómala del agua.

NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA

La materia viva e inerte se puede encontrar en diversos estados de agrupación diferentes. Esta agrupación u organización puede definirse en una escala de organización que sigue de la siguiente manera de menor a mayor organización.

Subatómico: este nivel es el más simple de todo y está formado por electrones, protones y neutrones, que son las distintas partículas que configuran el átomo.

Atómo: es el siguiente nivel de organización. Es un átomo de oxígeno, de hierro, de cualquier elemento químico.

Moléculas: las moléculas consisten en la unión de diversos átomos diferentes para fomar, por ejemplo, oxígeno en estado gaseoso (O2), dióxido de carbono, o simplemente carbohidratos, proteínas, lípidos...

Celular: las moléculas se agrupan en unidades celulares con vida propia y capacidad de autorreplicación.

Tisular: las células se organizan en tejidos: epitelial, adiposo, nervioso, muscular... Organular: los tejidos están estructuras en órganos: corazón, bazo, pulmones,

cerebro, riñones... Sistémico o de aparatos: los órganos se estructuran en aparatos digestivos,

respiratorios, circulatorios, nerviosos... Organismo: nivel de organización superior en el cual las células, tejidos, órganos y

aparatos de funcionamiento forman una organización superior como seres vivos: animales, plantas, insectos,...

Población: los organismos de la misma especie se agrupan en determinado número para formar un núcleo poblacional: una manada de leones, o lobos, un bosque de arces, pinos...

Comunidad: es el conjunto de seres vivos de un lugar, por ejemplo, un conjunto de poblaciones de seres vivos diferentes. Está formada por distintas especies.

Ecosistema : es la interacción de la comunidad biológica con el medio físico, con una distribución espacial amplia.

Paisaje: es un nivel de organización superior que comprende varios ecosistemas diferentes dentro de una determinada unidad de superficie. Por ejemplo, el conjunto de vid, olivar y almendros características de las provincias del sureste español.

Región: es un nivel superior al de paisaje y supone una superficie geográfica que agrupa varios paisajes.

Bioma: Son ecosistemas de gran tamaño asociados a unas determinadas características ambientales: macroclimáticas como la humedad, temperatura, radiación y se basan en la dominancia de una especie aunque no son

homogéneos. Un ejemplo es la taiga que se define por las coníferas que es un elemento identificador muy claro pero no homogéneo, también se define por la latitud y la temperatura.

Biosfera: es todo el conjunto de seres vivos y componentes inertes que comprenden el planeta tierra, o de igual modo es la capa de la atmósfera en la que existe vida y que se sustenta sobre la litosfera.

Cada nivel de organización engloba a los niveles inferiores anteriores. Por ejemplo, un elefante tiene un sistema respiratorio que consta de órganos como son los pulmones, que a su vez están compuestos de tejidos como el tejido respiratorio, el epitelial, que a su vez lo conforman células, y así sucesivamente.

Por otra parte se encuentran los niveles de organización morfológicos, especialmente en los vegetales que se agrupan en diferentes niveles de acuerdo a su estructura.

LA TEMPERATURA: BIOMAS Y ESPECIES

La temperatura es una manifestación de la Energía calorífica. Ésta se puede medir en intensidad siendo la temperatura y en cantidad siendo el calor (cal/g).

Una caloría es la cantidad de calor necesario para pasar un gramo de agua de 14,5 ºC a 15,5 ºC a una atmósfera de presión.

1 cal = 4,1855 J = 4,1855 · 10 (7) ergios

La fusión de un gramo de hielo a 0ºC y una atmósfera se produce a 79,7 cal ( T ª constante). Un gramo de agua a 100 ºC y una atm se convierte en vapor absorbiendo 540 cal a T ª constante.

La temperatura es un factor limitante que cumple las dos leyes: tolerancia y mínimo.

La temperatura de la tierra proviene del sol y del interior de la Tierra en forma de calor empírico (fuentes termales, vulcanismo, fermentaciones) y reacciones nucleares.

La temperatura tampoco es igual en todos lados, depende de la circulación atmosférica y oceánica. Las áreas con mayor rango de temperatura son los continentes por cada 100 metros la temperatura puede variar entre 0,4 y 0,7 ºC, aunque puede variar en función de la humedad relativa porque el agua absorbe el calor, así las zonas húmedas tienden a no perder calor es lo que se conoce como GRADIENTE ADIABÁTICO.

Las variaciones de temperatura se producen en función de:

Altitud Latitud Grado de continentalidad Estaciones Efectos microclimáticos Profundidad

La temperatura influye en la distribución de los organismos. Existe una norma de que a medida que aumenta la temperatura aumentan las actividades pero a partir de una cierta temperatura se dan límites subletales. La temperatura multiplica por un factor de 2-4 las reacciones. El límite superior produce la desnaturalización de las proteínas, aunque algunos organismos pueden llegar a vivir a 110 ºC. El límite inferior es la congelación del agua, se evita con anticongelantes en el fluido corporal.

Vivir en el límite implica un gasto de energía pero poca competencia. Para esto se necesitan adaptaciones considerables para poder sobrevivir.

A bajas temperaturas, viven determinados protozoos en estado latente siempre y cuando estén deshidratados ya que después se rehidratan. Si el agua cristaliza rápidamente (5 grados/min) los cristales son más pequeños y más plásticos con lo no rompen los tejidos. Si cristaliza lentamente (grado/min) los cristales son grandes y rompen los tejidos.

El agua sólida modifica el pH con lo que puede haber desnaturalización de proteínas con lo que la supervivencia depende de la cantidad de agua líquida para mantener el mínimo de electrolitos que no alteren el pH. Para ello muchos insectos tienen glicerol (anticongelante) en la hemolinfa.

La vegetación también puede estar adaptada a bajas temperaturas recubriendo las yemas.

Si la temperatura es elevada se produce la deshidratación y la desnaturalización de proteínas y enzimas. Si analizamos proteínas importantes como la hemoglobina para organismos distintos que viven en distintos ambientes tienen resistencias distintas. La selección natural actúa sobre las proteínas seleccionando a los individuos que presentan mayor resistencia a la desnaturalización.

Temperaturas letales son aquellas en los que los organismos no pueden sobrevivir. Así diferentes organismos tienen diferentes grados de adaptación.

La temperatura influye en las catenas que son formas de distribución de las especies y comunidades en zonas concretas como la ladera de una montaña. También influye en la disposición de los biomas junto con las precipitaciones. Los biomas son unidades biológicas que ocupan grandes extensiones y son más o menos homogéneos.

TUNDRA

Por encima de los 70 º N. Son nieves perpétuas que alcanzan su temperatura máxima en verano que no sobrepasa los 10 ºC. El suelo está permanentemente congelado con una capa permafrost que no permite el desarrollo de raíces. Dominan los musgos y los líquenes, tienen dos estaciones: cortos veranos y largos inviernos. En verano se producen ciertos deshielos que producen charcos donde pueden reunirse insectos. Los herbívoros son lemings, alces, liebres árticas y los depredadores son el búho nival, zorro ártico.

TAIGA

Alrededor de los 60 º N. Es el bosque de coníferas, especies de hoja acicular que soportan fríos. Hay un sotobosque de arbustos y turberas de musgo. La fauna es la

misma que en la tundra. Se producen grandes migraciones procedentes de la tundra en invierno.

BOSQUE CADUCIFOLIO

Se da en las latitudes medias. Es clima oceánico con cierta regulación térmica. Se dan árboles caducifolios como robles, hayas y castaños. Producen mucho humus cuando caen las hojas. En la primavera surgen especies herbáceas antes que las hojas de los árboles tapen la luz.

ESTEPAS Y SABANAS

Están en el interior de los continentes y les corresponde un clima continental. Se dan entonces extremos de temperatura. Dominan los estratos herbáceos. En la estepa la latitud es similar a la de los bosques caducifolios y hay veranos calurosos e inviernos fríos mientras que en la sabana hay una estación seca y otra lluviosa y los inviernos y veranos están más solapados. Están los grandes mamíferos.

BOSQUE MEDITERRÁNEO

Se da en las regiones templadas de baja pluviosidad, con inviernos suaves y veranos calurosos. Hay un estrato herbáceo, otro arbustivo conocido como maquia o matorral o chaparral y arbóreo de encinar y carrascal. Cuando el bosque es cerrado hay poco estrato herbáceo y sí lianas.

SELVA TROPICAL

Es muy lluviosa y muy cálida. Hay una gran diversidad y hay tres estratos arbóreos y uno arbustivo. También se encuentra el estrato epífito y lianoide. Los animales se pueden separar por el estrato en que viven.

DESIERTOS

Hay una ausencia de precipitaciones, por debajo de 125 mm y más de 40 ºC durante el día y durante la noche menos de 0 ºC. La vegetación es escasa siendo la que hay xerófitos. Están adaptadas para hacer mínima la pérdida de agua y absorber el rocío, tienen también grandes raíces. La fauna también está adaptada presentando una piel dura para evitar la transpiración y una orina muy concentrada.

MEDIO ACUÁTICO

La temperatura también influye. Se dan movimientos de agua en función de las estaciones que se dan en función de la temperatura. En invierno la temperatura se estratifica. En un lago hay una capa congelada, otra de 2 ºC y las demás de 4 ºC. En primavera debido al viento la temperatura se unifica por la turbulencia del agua. En verano las temperaturas son altas y en otoño se unifica la temperatura. Los organismos tienen que adaptarse a estas modificaciones.

En el mar ocurre algo similar pero el agua no llega a congelarse.

ORGANISMOS Y TEMPERATURA

La forma de los organismo está determinada en parte por la temperatura. Por ejemplo en la tundra no hay árboles, porque exponer el cuerpo en altura es peor, cuanto más alto más frio, además las temporadas frías son más largas y se necesitan especies que crezcan rápidamente. Las plantas no se mueven y tienen que adaptarse a las condiciones. Los animales pueden buscar las zonas con mejor temperatura.

Aclimatación : los animales se adaptan a unas determinadas temperaturas durante cierto tiempo. En el caso de musgos, a temperaturas más bajas, crecen más pero en temperaturas más altas crecen menos; pero si están criados a temperaturas mayores crecen más. Hay una respuesta posterior a como ha sido criado el individuo. Cuanto más se aumenta la temperatura más aumenta la velocidad de los cambios y a menor tamaño más velocidad. La aclimatación se produce en determinados momentos e incluso una reclimatación.

Hay dos grandes bloques de organismos en relación a la temperatura: sangre fría y sangre caliente. Otras clasificaciones son homeotermos o endotermos y poiquilitermos o ectotermos.

Otra clasificación más general es entre estenotermos y euritermos que se basa en el rango de temperatura en que viven.

POIQUILOTERMOS O ECTOTERMOS: Integran la temperatura que les llega del exterior, poseen un control sobre su T ª interna menos eficaz que los homeotermos.

HOMEOTERMOS O ENDOTERMOS: Regulan su temperatura mediante la producción de calor, son capaces de mantener una temperatura corporal constante, necesitan consumir mucha energía y por tanto mucho alimento.

ESTENOTERMOS: Seleccionan mucho la temperatura a la que viven, viven en rangos muy pequeños a los que están muy bien adaptados.

EURITERMOS: Seleccionan muy poco la temperatura, son capaces de vivir en un amplio rango de temperaturas.

ACLIMATACIÓN Y HOMEOTERMOS

Los homeotermos mantienen su temperatura independientemente del exterior. A medida que la temperatura aumenta disminuye el consumo de oxígeno, hay una zona neutra que es el rango de temperaturas preferidas.

Cuando las temperaturas son muy bajas los homeotermos pueden disminuir su temperatura y su actividad bajo mínimos (hibernación) pero no puede hacerse indefinidamente. Otra estrategia es el aislamiento de la zona exterior con plumas, pelos y capas de grasa.

Los ectotermos tienen una estrategia de bajo coste y los endotermos en su temperatura óptima también pero crece mucho cuando se sale de ella. Ambos tienen temperaturas letales inferiores y superiores.

MECANISMOS DE REGULACIÓN EN LOS ENDOTERMOS: RELACIONES SUPERFICIE/VOLUMEN

REGLA DE BERGMANN Los animales con una vasta distribución con más grandes en las zonas frías. Porque la superficie tiene que cubrirse de pelos, pero los animales más pequeños tienen relativamente más piel que los grandes y pierden más calor.

REGLA DE ALLEN: Los endodermos de los climas más frios poseen extremidades más cortas. En este caso la explicación también es la de tener menor superficie en relación a volumen del cuerpo y así reducir la pérdida de calor.

REGLA DE GLOBER: Un organismo oscuro absorbe más radiación que uno claro. Sin embargo, el color blanco es una adaptación defensiva en la nieve y reduce las pérdidas por radiación.

CICLOS DE LA MATERIA

Los materiales necesarios para la vida en los ecosistemas se transfieren en ciclos cerrados, que permiten a los organismos vivientes utilizarlos una y otra vez, ya que se reciclan constantemente.

Para comprender mejor cómo operan estos ciclos, se debe saber que en la fotosíntesis las plantas verdes toman del ambiente abiótico (no vivo) sustancias inorgánicas, de bajo nivel energético, y las transforman en compuestos orgánicos, que sirven como fuente principal de energía y de materiales para construir el cuerpo de cualquier ser viviente.

En la trama alimentaria de un ecosistema, la materia orgánica generada por los productores (organismos fotosintetizadores) se transfiere, sucesivamente, a través de los diferentes niveles tróficos ocupados por los consumidores.

Cuando tales organismos mueren (o eliminan sus desechos), las sustancias orgánicas presentes en los restos cadavéricos (o en los desechos) son desintegradas por los descomponedores, hasta reducirlas a moléculas inorgánicas simples, que pueden ser tomadas por otros organismos capaces de incorporarlas a su propio organismo.

En síntesis, dentro de un ecosistema y también entre ecosistemas, la materia prima con que se construye el ser vivo circula: desde los componentes inanimados (ambiente abiótico) a los organismos vivos, luego regresa a lo inerte, de ahí a los seres vivientes y así, sucesivamente.

Este tipo de circulación se conoce como ciclo de la materia o biogeoquímico.

Si la materia no repitiera sus ciclos, ninguna forma viviente sobreviviría en la actualidad, porque los cadáveres y desechos orgánicos acumularían indefinidamente la materia prima que permite estructurar al organismo biológico.

La Tierra  no recibe del espacio exterior, ni pierde hacia él, cantidades significativas de materia. En consecuencia, los seres vivos tienen que satisfacer sus necesidades de sustancias orgánicas e inorgánicas utilizando, exclusivamente, la materia confinada dentro de sus propios límites.

De las sustancias inorgánicas que se mueven cíclicamente en los ecosistemas, algunas son requeridas en grandes cantidades por los organismos vivientes, razón por la cual se denominan macronutrientes; los ejemplos más importantes incluyen al agua, carbono, nitrógeno y fósforo.  Otras materias inorgánicas también son necesarias para los seres vivos, pero sólo en cantidades muy pequeñas; se trata de micronutrientes como, por ejemplo, fierro, cobre, cloro, zinc y yodo.

FOTOSÍNTESIS

La fotosíntesis es un proceso en virtud del cual los organismos con clorofila, como las plantas verdes, las algas y algunas bacterias, capturan energía en forma de luz y la transforman en energía química.

Prácticamente toda la energía que consume la vida de la biósfera terrestre —la zona del planeta en la cual hay vida— procede de la fotosíntesis.

La fotosíntesis se realiza en dos etapas: una serie de reacciones que dependen de la luz y son independientes de la temperatura, y otra serie que dependen de la temperatura y son independientes de la luz.

La velocidad de la primera etapa, llamada reacción lumínica, aumenta con la intensidad luminosa (dentro de ciertos límites), pero no con la temperatura. En la segunda etapa, llamada reacción en la oscuridad, la velocidad aumenta con la temperatura (dentro de ciertos límites), pero no con la intensidad luminosa.

Fase primaria o lumínica

La fase lumínica de la fotosíntesis es una etapa en la que se producen reacciones químicas con la ayuda de la luz solar y la clorofila.

La clorofila es un compuesto orgánico, formado por moléculas que contienen átomos de carbono, de hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y magnesio.

Estos elementos se organizan en una estructura especial: el átomo de magnesio se sitúa en el centro rodeado de todos los demás átomos.

La clorofila capta la luz solar, y provoca el rompimiento de la molécula de agua (H2O), separando el hidrógeno (H) del oxígeno (O); es decir, el enlace químico que mantiene unidos al hidrógeno y al oxígeno de la molécula de agua, se rompe por efecto de la luz.

El proceso genera oxígeno gaseoso que se libera al ambiente, y la energía no utilizada es almacenada en moléculas especiales llamadas ATP. En consecuencia, cada vez que la luz esté presente, se desencadenará en la planta el proceso descrito.

Fase secundaria u oscura

La fase oscura de la fotosíntesis es una etapa en la que no se necesita la luz, aunque también se realiza en su presencia. Ocurre en los cloroplastos y depende directamente de los productos obtenidos en la fase lumínica.

En esta fase, el hidrógeno formado en la fase anterior se suma al dióxido de carbono gaseoso (CO2) presente en el aire, dando como resultado la producción de compuestos orgánicos, principalmente carbohidratos; es decir, compuestos cuyas moléculas contienen carbono, hidrógeno y oxígeno.

Dicho proceso se desencadena gracias a una energía almacenada en moléculas de ATP que da como resultado el carbohidrato llamado glucosa (C6HI2O6), un tipo de compuesto similar al azúcar, y moléculas de agua como desecho.

Después de la formación de glucosa, ocurre una secuencia de otras reacciones químicas que dan lugar a la formación de almidón y varios carbohidratos más.

A partir de estos productos, la planta elabora lípidos y proteínas necesarios para la formación del tejido vegetal, lo que produce el crecimiento.

Cada uno de estos procesos no requiere de la participación de luz ni de la clorofila, y por ende se realiza durante el día y la noche. Por ejemplo, el almidón producido se mezcla con el agua presente en las hojas y es absorbido por unos tubitos minúsculos que existen en el tallo de la planta y, a través de éstos, es transportado hasta la raíz donde se almacena. Este almidón es utilizado para fabricar celulosa, el principal constituyente de la madera.

El resultado final, y el más trascendental, es que la planta guarda en su interior la energía que proviene del Sol.  Esta condición es la razón de la existencia del mundo vegetal porque constituye la base energética de los demás seres vivientes.

Por una parte, las plantas son para los animales fuente de alimentación, y, por otra, mantienen constante la cantidad necesaria de oxígeno en la atmósfera permitiendo que los seres vivos puedan obtener así la energía necesaria para sus actividades.

Si los químicos lograran reproducir la fotosíntesis por medios artificiales, se abriría la posibilidad de capturar energía solar a gran escala. En la actualidad se trabaja mucho en este tipo de investigación. Todavía no se ha logrado sintetizar una molécula artificial que se mantenga polarizada durante un tiempo suficiente para reaccionar de forma útil con otras moléculas, pero las perspectivas son prometedoras.

IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LA FOTOSÍNTESIS

La fotosíntesis es seguramente el proceso bioquímico más importante de la biósfera por varios motivos:

1. La síntesis de materia orgánica a partir de la materia inorgánica se realiza fundamentalmente mediante la fotosíntesis; luego irá pasando de unos seres vivos a otros mediante las cadenas tróficas, para ser transformada en materia propia por los diferentes seres vivos.

2. Produce la transformación de la energía luminosa en energía química, necesaria y utilizada por los seres vivos

3. En la fotosíntesis se libera oxígeno, que será utilizado en la respiración aerobia como oxidante.

4. La fotosíntesis fue causante del cambio producido en la atmósfera primitiva, que era anaerobia y reductora.

5. De la fotosíntesis depende también la energía almacenada en combustibles fósiles como carbón, petróleo y gas natural.

6. El equilibrio necesario entre seres autótrofos y heterótrofos no sería posible sin la fotosíntesis.

Se puede concluir que la diversidad de la vida existente en la Tierra depende principalmente de la fotosíntesis.

CICLO DEL AGUA: ESQUEMA

El agua existe en la Tierra en tres estados: sólido (hielo, nieve), líquido y gas (vapor de agua). Océanos, ríos, nubes y lluvia están en constante cambio: el agua de la superficie se evapora, el agua de las nubes precipita, la lluvia se filtra por la tierra, etc. Sin embargo, la cantidad total de agua en el planeta no cambia. La circulación y conservación de agua en la Tierra se llama ciclo hidrológico, o ciclo del agua.

Representación esquemática del ciclo del agua

1. Precipitación: Transporte a través de la atmósfera de las nubes hacia el interior con un movimiento circular, como resultado de la gravedad, y perdida de su agua cae en la  tierra. Este fenómeno se llama lluvia o precipitación.

2. Infiltración: El agua de lluvia se infiltra en la tierra y se hunde en la zona saturada, donde se convierte en agua subterránea. El agua subterránea se mueve lentamente desde lugares con alta presión y elevación hacia los lugares con una baja presión y elevación. Se mueve desde el área de infiltración a través de un acuífero y hacia  un área de descarga, que puede ser un mar o un océano.

3. Transpiración: Las plantas y otras formas de vegetación toman el agua del suelo y la excretan otra vez como vapor de agua. Cerca del 10% de la precipitación que cae en la tierra se vaporiza otra vez a través de la transpiración de las plantas, el resto se evapora de los mares y de los océanos.

4. Salida superficial: El agua de lluvia que no se infiltra en el suelo alcanzará directamente el agua superficial, como salida a los ríos y a los lagos. Después será transportada de nuevo a los mares y a los océanos. Esta agua es llamada agua de salida superficial.

5. Evaporación: Debido a la influencia de la luz del sol el agua en los océanos y los lagos se calentará. Como resultado de esto se evaporará y será transportada de nuevo a la atmósfera. Allí formará las nubes que con el tiempo causarán la precipitación devolviendo el agua otra vez a la tierra. La evaporación de los océanos es la clase más importante de evaporación.

6. Condensación: En contacto con la atmósfera el vapor de agua se transformará de nuevo a líquido, de modo que sea visible en el aire. Estas acumulaciones de agua en el aire son lo que llamamos las nubes. Se completa así un ciclo de transferencia del agua que se conoce también como ciclo hidrológico.

CICLO DEL CARBONO

El ciclo del carbono es un ciclo biogeoquímico por el cual el carbono se intercambia entre la biosfera, la litosfera, la hidrosfera y la atmósfera de la Tierra. Los conocimientos sobre esta circulación de carbono posibilitan apreciar la intervención humana en el clima y sus efectos sobre el cambio climático.

El carbono (C) es el cuarto elemento más abundante en el Universo, después del hidrógeno, el helio y el oxígeno (O). Es el pilar de la vida que conocemos. Existen básicamente dos formas de carbono: orgánica (presente en los organismos vivos y muertos, y en los descompuestos) y otra inorgánica, presente en las rocas.

En el planeta Tierra, el carbono circula a través de los océanos, de la atmósfera y de la superficie y el interior terrestre, en un gran ciclo biogeoquímico. Este ciclo puede ser dividido en dos: el ciclo lento o geológico y el ciclo rápido o biológico.

Suele considerarse que este ciclo está constituido por cuatro reservorios principales de carbono interconectados por rutas de intercambio. Los reservorios son la atmósfera, la biosfera terrestre (que, por lo general, incluye sistemas de agua dulce y material orgánico no vivo, como el carbono del suelo), los océanos (que incluyen el carbono inorgánico disuelto, los organismos marítimos y la materia no viva), y los sedimentos (que incluyen los combustibles fósiles). Los movimientos anuales de carbono entre reservorios ocurren debido a varios procesos químicos, físicos, geológicos y biológicos. El océano contiene el

fondo activo más grande de carbono cerca de la superficie de la Tierra, pero la parte del océano profundo no se intercambia rápidamente con la atmósfera.

El balance global es el equilibrio entre intercambios (ingresos y pérdidas) de carbono entre los reservorios o entre una ruta del ciclo específica (por ejemplo, atmósfera - biosfera). Un examen del balance de carbono de un fondo o reservorio puede proporcionar información sobre si funcionan como una fuente o un almacén para el dióxido de carbono.