¿Qué son las geosferas?
Se conocen como geosferas las 4 capas envolventes en las cuales está dividida la Tierra. Las geosferas están relacionadas entre sí de manera armónica y articulada. Nombra y define las geosferas de la Tierra. Estas cuatro capas que forman la Tierra son: La Atmósfera que es una envoltura gaseosa que rodea totalmente la Tierra.
o céanos. La Hidrosfera que es una capa liquida formada por ríos, mares y océanos. La Litosfera que es la envoltura sólida que está extremadamente representada por relieve
terrestre. La biosfera que ocupa una estructura restringida y es donde se hace posible la existencia de los
seres vivos. Geosfera
Estudio de la Atmósfera. La atmósfera corresponde a la capa gaseosa que envuelve a la tierra. También la llamamos aire. Es transparente e impalpable. El aire puro, que se caracteriza por no tener sabor, olor ni color. ¿Cómo está compuesta? Químicamente, la atmósfera está formada por una serie de gases, donde cada uno tiene una función importante. Los componentes atmosféricos son: Anhídrido carbónico o dióxido de carbono: es un gas se encuentra en un porcentaje muy bajo en la atmósfera. Sin embargo, es de vital importancia para que los vegetales puedan realizar la fotosíntesis y de este modo fabricar su alimento. Los seres vivos retornan este gas al ambiente a través de la respiración. El anhídrido carbónico permite también retener el calor en la atmósfera. Oxígeno: es un elemento de suma importancia para que la vida en el planeta sea posible, ya que es respirado por todos los seres vivos. Permite la combustión de las materias para obtener energía, y es fuente de purificación del aire y de las aguas, entre otras funciones. Nitrógeno: al combinarse con otras sustancias, este gas forma excelentes fertilizantes, que permiten el crecimiento de los vegetales. Sin embargo, su rol más importante es hacer respirable el oxígeno, ya que lo diluye.
Vapor de agua: estado gaseoso del agua que es fundamental para la formación de las nubes. Cuando el vapor de agua precipita, en forma de lluvia u otras, es utilizado por los animales y vegetales. Además, retiene el calor en la atmósfera. Su concentración en ella es variable, y depende de la cercanía que exista al mar y de la altitud. Ozono: cumple una función muy importante, ya que sirve de filtro de la radiación solar, absorbiendo la radiación ultravioleta. El paso de estas radiaciones hasta la tierra provoca muchos problemas a los seres vivos, como mayor daño óptico (al ojo), cáncer a la piel y destrucción de los vegetales. El ozono se representa como O3 (molécula). Asimismo, en la atmósfera se encuentran los gases inertes, en cantidades muy pequeñas. Dependiendo del lugar, también hay otros componentes como son: polvo, humo, cenizas, polen, sales marinas, etcétera. ¿Cuál es su espesor aproximado? El espesor total de la atmósfera como capa ha sido difícil de determinar, sin embargo, se acepta que este varía entre 1.000 y 1.300 kilómetros. La atmósfera puede tener teóricamente, hasta 32000 km de espesor, porque la gravedad terrestre tiene fuerza suficiente para retener el aire hasta esa distancia. ¿Cuál es su peso aproximado? El peso de la atmósfera es de aproximadamente 5000 billones de toneladas. Describe las siguientes capas de la atmósfera. Troposfera, capa inferior de la atmósfera terrestre y escenario de todo los procesos meteorológicos. La troposfera se extiende hasta una altitud de unos 11 km sobre las zonas polares y hasta unos 16 km sobre las regiones ecuatoriales. La tropopausa es la frontera entre la troposfera y la estratosfera. La troposfera contiene el 80% de toda la masa de gases de la atmósfera y el 99% de todo el vapor de agua. En general, la temperatura de la troposfera decrece con la altitud a razón de 5 y 6 °C/km. En la troposfera, los intercambios de calor se producen por turbulencia y por el viento, y los intercambios de agua por evaporación y precipitación. La intensidad de los vientos crece con la altura, y las nubes más altas alcanzan una altitud de 10 km. Estratosfera, capa superior de la atmósfera que empieza a una altitud entre los 12,9 y 19,3 km y que se extiende 50 km hacia arriba. En su parte inferior, la temperatura permanece casi invariable con la altitud, pero a medida que se asciende aumenta muy deprisa porque el ozono absorbe la luz solar. La estratosfera carece casi por completo de nubes u otras formaciones meteorológicas. Mesosfera, capa de la atmósfera terrestre situada entre 50 y 80 km por encima de la superficie. Está por encima de la estratosfera y por debajo de la ionosfera (esta capa también se conoce como termosfera). La estratosfera y la mesosfera reciben a veces el nombre de atmósfera media. La
interfase entre estratosfera y mesosfera se llama estratopausa, y mesopausa la que separa la mesosfera de la termosfera. Pese a que la mesosfera contiene sólo cerca del 0,1% de la masa total de la atmósfera por debajo de 80 km, es importante por la ionización y las reacciones químicas que ocurren en ella. La atmósfera media está formada por los mismos componentes que la troposfera (sobre todo nitrógeno y oxígeno), pero también contiene algunos gases menores muy importantes, en especial ozono, que, pese a que alcanza su máxima concentración en la estratosfera, a una altitud inferior, provoca el máximo calentamiento solar cerca de la estratopausa. La mesosfera es distinta de la estratosfera, sobre todo porque el calentamiento del ozono disminuye con la altura desde su valor máximo cerca de la estratopausa y, por tanto, también disminuye la temperatura mesosférica. Esta reducción rápida de la temperatura con la altitud es la principal característica diferencial de la mesosfera. La disminución de la temperatura combinada con la baja densidad del aire en la mesosfera (aproximadamente de 1 gm-3 en la estratopausa, mil veces menos que a nivel del mar y 100 veces menos que en la mesopausa) determinan la formación de turbulencias y ondas atmosféricas que actúan a escalas espaciales y temporales muy grandes. Estos movimientos son importantes, no sólo por la mezcla de compuestos químicos que causan, sino también porque la mesosfera es la región de la atmósfera donde las naves espaciales que vuelven a la Tierra empiezan a notar la estructura de los vientos de fondo, y no sólo el freno aerodinámico. Algunos de los vientos a pequeña escala inducen un flujo estacional medio que va hacia arriba desde la parte inferior de la mesosfera en el verano polar a través del ecuador y desciende hacia la estratosfera en el invierno polar. En verano, la rapidez con que desciende la temperatura a medida que el calentamiento del ozono se reduce con la altitud se combina con el mayor enfriamiento debido al movimiento de elevación medio de fondo. Esto hace que en el verano local la mesopausa polar sea el lugar más frío de la Tierra; la temperatura normal es de sólo -110 ºC, y se han registrado valores inferiores a -140 ºC. A veces estas bajas temperaturas parecen asociarse con la formación de delgados estratos nubosos, que se ven mejor durante el crepúsculo (cuando la mesosfera está aún iluminada por el Sol, mientras que la superficie está ya en la oscuridad). Estas nubes se llaman noctilúcidas. La mesosfera contiene la parte de la ionosfera llamada región D, donde la ionización de oxígeno molecular (O2) y atómico (O) libera electrones. La ionización es sobre todo una respuesta a la radiación solar, y desaparece durante la noche; esto explica por qué la recepción de radio mejora cuando se pone el Sol. Los componentes menores de la atmósfera media, incluidos los compuestos químicos naturales y antropogénicos (es decir, debidos a la actividad humana) se transportan desde las regiones de penetración en esta región atmosférica (por lo general, la estratosfera ecuatorial inferior) hasta la mesosfera, desde donde pueden desplazarse rápidamente (en menos de seis meses) hasta cualquier latitud. Debido a los rápidos movimientos y a las bajas densidades naturales de la
mesosfera, éste es el primer lugar en que se dejan sentir los efectos de cantidades pequeñas de algunos compuestos antropogénicos. Ionosfera, nombres dados a una o varias capas de aire ionizado en la atmósfera que se extienden desde una altura de casi 80 km sobre la superficie terrestre hasta 640 km o más. A estas distancias, el aire está enrarecido en extremo, presenta una densidad cercana a la del gas de un tubo de vacío. Cuando las partículas de la atmósfera experimentan una ionización por radiación ultravioleta, tienden a permanecer ionizadas debido a las mínimas colisiones que se producen entre los iones. La ionosfera ejerce una gran influencia sobre la propagación de las señales de radio. Una parte de la energía radiada por un transmisor hacia la ionosfera es absorbida por el aire ionizado y otra es refractada, o desviada, de nuevo hacia la superficie de la Tierra. Este último efecto permite la recepción de señales de radio a distancias mucho mayores de lo que sería posible con ondas que viajan por la superficie terrestre. Sin embargo, estas ondas refractadas alcanzan el suelo sólo a determinadas distancias definidas del transmisor; la distancia depende del ángulo de refracción y de la altura. Así, una señal de radio puede no ser detectable a 100 km de la fuente, pero sí a 500 km. Este fenómeno se conoce como skip. En otras zonas, las señales terrestres y las refractadas por la ionosfera pueden alcanzar el receptor e interferir una con otra produciendo el fenómeno llamado fading. Ondas; para frecuencias muy altas es casi inexistente. Por lo tanto, la transmisión a larga distancia de ondas de radio de alta frecuencia se limita a la línea del horizonte. Este es el caso de la televisión y de la radio de frecuencia modulada (FM), donde las transmisiones de larga distancia sólo pueden producirse en línea recta, como entre la tierra y un satélite de telecomunicaciones; la señal se puede enviar entonces desde el satélite hasta algún punto lejano en tierra. La ionosfera suele dividirse en dos capas principales: la inferior, designada como capa E (a veces llamada capa de Heaviside o de Kennelly-Heaviside) que se sitúa entre 80 y 112 km sobre la superficie terrestre y que refleja las ondas de radio de baja frecuencia; y la superior, F o de Appleton, que refleja ondas de radio con frecuencias mayores. Esta última se divide además en una capa F1, que empieza a unos 180 km sobre la tierra; y la capa F2, que surge a unos 300 km de la superficie. La capa F se eleva durante la noche, por tanto cambian sus características de reflexión. Exosfera: Es la capa más lejana y extensa de la atmósfera. A este nivel casi no existe oxígeno ni nitrógeno, pero sí gran cantidad de hidrógeno y helio. La densidad de esta capa es muy baja, por la poca cantidad de partículas que en ella existen. Define los siguientes términos relacionados con la atmósfera. Humedad atmosférica: medida del contenido de agua en la atmósfera. La atmósfera contiene siempre algo de agua en forma de vapor. La cantidad máxima depende de la temperatura; crece al aumentar ésta: a 4,4 °C, 1.000 kg de aire húmedo contienen un máximo de 5 kg de vapor; a 37,8 °C
1.000 kg de aire contienen 18 kg de vapor. Cuando la atmósfera está saturada de agua, el nivel de incomodidad es alto ya que la transpiración (evaporación de sudor corporal con resultado refrescante) se hace imposible. Humedad absoluta: el peso del vapor de agua contenido en un volumen de aire se conoce como humedad absoluta y se expresa en kg de agua por kg de aire seco. Los científicos se refieren a estas medidas con gramos de vapor de agua por metro cúbico. Humedad relativa: dada en los informes meteorológicos, es la razón entre el contenido efectivo de vapor en la atmósfera y la cantidad de vapor que saturaría el aire a la misma temperatura. Tropopausa: zona de altitud variable comprendida entre la troposfera y la estratosfera. Ozonósfera: Capa atmosférica situada entre los 15 y los 60 kms. de altitud, que comprende parte de la estratosfera y la mesosfera, caracterizada por la presencia de ozono. Estratopausa: Zona de separación entre la estratosfera y la mesosfera. Termosfera: f. Ionosfera. Ionosfera: (de ion + gr. sfaira, esfera) Capa elevada de la atmósfera situada entre los 80 y los 400 km. de altura, y en la cual se reflejan las ondas hertzianas. Estudio de la litosfera. Geosfera La litosfera es la envoltura rocosa que constituye la corteza exterior sólida del globo terrestre. Menciona las zonas que se consideran para el estudio de la composición interna de la Tierra Corteza terrestre: porción en la cual se encuentra un lecho rocoso y duro, constituido por distintos tipos de rocas. Su espesor varía entre 6 y 65 kilómetros. En ella se distinguen la corteza continental -que corresponde a los continentes y montañas- y la corteza oceánica -que es la tierra cubierta por los mares y océanos-. Manto terrestre: está inmediatamente después de la corteza oceánica, su espesor es de unos 2.800 kilómetros. Las rocas que lo forman pueden desplazarse lentamente una sobre otra. Núcleo terrestre: parte más profunda de la geosfera, en la que se distingue el núcleo externo, de unos 2.000 kilómetros de espesor. Su temperatura es altísima, y se cree que estaría formado por hierro. También se distingue el núcleo interno, que tiene un espesor de 1500 kilómetros. Se piensa que este estaría constituido por hierro con otros metales y no metales. Al núcleo interno estaría asociado el magnetismo de la tierra.
El suelo En la corteza terrestre, existe una capa superficial y delgada llamada suelo. Este es fundamental para el desarrollo de los vegetales y gran cantidad de organismos, incluyendo bacterias, insectos, hongos, vertebrados (reptiles, mamíferos, etcétera). Los suelos están formados por materia orgánica -cuyo origen son los restos de animales muertos, que son descompuestos por hongos y bacterias- e inorgánica. La presencia y concentración de ambas materias va a depender de la profundidad del suelo. Capas A pesar de lo delgado que es el suelo, en él se pueden distinguir distintas capas u horizontes, que son: Horizonte A: corresponde a la primera capa del suelo, es rica en humus o materia orgánica descompuesta. En ella se desarrollan los vegetales. Horizonte B: en este se encuentran restos de materia orgánica y también materia inorgánica, que permite el crecimiento de las plantas. También se le llama subsuelo. Horizonte C: está formado por rocas fragmentadas de distintos tamaños. Es el soporte de las dos capas anteriores. Horizonte R: Se puede llamar Roca Madre u Horizonte D. Corresponde a la última capa del suelo y está formada por roca sin alteración física ni química. Tipos de suelo Los suelos pueden tener distintos contenidos de piedras, arena, arcilla y humus. Según el contenido se pueden clasificar en: Suelos agrícolas: son los de mayor importancia para el hombre. Se caracterizan por tener: - Partículas pequeñas de arcilla y limo. Retienen la humedad necesaria para el crecimiento de los vegetales. -Partículas de mayor tamaño que las anteriores, como arena y piedras. Dan más porosidad a estos suelos, característica que permite la entrada de oxígeno, facilitando el crecimiento de las r aíces. -Sustancias químicas. Sirven de nutrientes a los vegetales, al adicionar abonos como salitre (nitrato de sodio), urea, guano, etcétera, que aumentan el contenido nutritivo de estos suelos.
Suelos pardos de praderas: se observan en regiones con lluvias moderadas. Son adecuados para el cultivo de granos -trigo, cebada, etcétera-. También, en estos suelos se cultivan pastizales, que facilitan la crianza de ganado. Suelos de las montañas: aptos para el desarrollo de árboles y hierbas en distintas proporciones. Entre las montañas generalmente se forman valles con suelos muy fértiles, utilizados por el hombre para alimentar animales para engorda. Cuidados Como los suelos son tan útiles para el hombre, se deben cuidar para impedir su agotamiento. Algunas formas son: Rotación de cultivos: significa que en una época se hacen cultivos con plantas que consumen nitrógeno del suelo, y en la época siguiente se cultivan plantas que son capaces de fijarlo. Utilizar fertilizantes: a los suelos se le proporcionan elementos fosfatados, nitrogenados y potásicos, necesarios para el crecimiento de los vegetales. Utilizar abonos: implica agregar a los suelos materias orgánicas en descomposición, esenciales para los cultivos. Define los siguientes términos relacionados con la composición interna de la Tierra Litosfera: Envoltura rocosa que constituye la corteza exterior sólida del globo terrestre. Sial: En la corteza terrestre, parte superficial y sólida, formada esp. por rocas cristalinas, y que tiene unos 100 km. de espesor. Cima: Lo más alto de una montaña o de un árbol. ¿Por qué es importante la litosfera? La importancia del suelo es enorme , ya que el hombre obtiene del suelo la mayor parte de sus alimentos y otras materias primas necesarias para satisfacer sus necesidades fundamentales. Los suelos tienen gran importancia económica ya que son la base de la agricultura, y la agricultura es la principal actividad que se dedica el hombre en toda la Tierra, se calcula que el 80% de los hombres que trabajan están dedicados a la agricultura. Los países que, como Inglaterra, tienen una proporción muy pequeña de suelo fértil en producción, necesitan importar sus alimentos de otras naciones con la que intercambian su producción industrial por productos de la agricultura y de la ganadería.
El hombre obtiene del suelo no solo la mayor parte de sus alimentos, sino también fibras, madera y otras materias primas. También dependen del suelo los animales útiles que el hombre cría, tales como vacas, cerdos, ovejas y aves de corral. Estudio de la hidrosfera ¿Qué es la hidrosfera? La hidrosfera: básica para la vida Geosfera La hidrosfera corresponde a la gran masa de agua que forma parte del planeta, y cubre las tres cuartas partes de la tierra. Ella es la base para el desarrollo de los seres vivos sobre el planeta, tanto así que existen evidencias de que la vida se originó en el agua. El agua se encuentra desigualmente distribuida sobre la tierra. Los porcentajes son los siguientes: -Aguas oceánicas: 97,41 por ciento. -Aguas dulces: 2,59 por ciento. Del este total, solo un 0,014 por ciento se encuentra disponible para el hombre y los demás seres vivos. El resto se encuentra formando parte de los glaciares, casquetes polares o como aguas subterráneas. Fuentes de agua Ríos y lagos: su agua requiere de un proceso de purificación, para el uso del ser humano. Vertientes: agua que sufre un primer proceso de purificación en la tierra, por lo tanto es más fácil limpiarlas. Son aguas claras, frescas, bien aireadas, y ricas en sales minerales. Norias: agua generalmente contaminada, ya que llegan hasta ella filtraciones de alcantarillas, pozos negros y otros. No es aconsejable beberla sin antes hervirla. Lluvia: entrega agua bien aireada. Contiene ciertas sustancias presentes en la atmósfera. Aguas de deshielo: aguas bastante puras y frías, pero a las que les falta aire. El ciclo del agua Geosfera Todas las fuentes de aguas se mantienen relativamente constantes en la naturaleza, a través del ciclo del agua. Este consiste en que, por efecto de los rayos solares, se produce una constante evaporación del agua desde la superficie de los mares, ríos y lagos. Lo anterior provoca vapor de agua, el que -por ser más liviano que el aire- pasa a formar parte de la atmósfera (nubes). Por efecto del viento, este vapor es trasladado por la atmósfera; y cuando llega a zonas más frías, se condensa y precipita a la tierra en forma de lluvia, nieve o granizo, cerrándose el ciclo.
¿Qué sucede con el agua que queda en el suelo? Existen tres posibilidades: -El agua queda en la superficie de la tierra, y se evapora nuevamente para iniciar otro ciclo del agua. -Otro porcentaje se desplaza por la inclinación del terreno y forma parte de los ríos, lagos, etcétera. -La tercera posibilidad es que el agua llegue a capas del suelo que impiden que siga escurriendo, y forme corrientes o napas subterráneas. Condiciones El agua es una sustancia muy importante, y corresponde a un medio en el cual viven muchos seres vivos tales como: peces, algas, crustáceos, anfibios, aves y mamíferos. Es posible que esto se deba a: Temperatura: es un factor de vital importancia para el desarrollo de los seres vivos. La temperatura que alcance una masa de agua depende de la inclinación con que lleguen los rayos solares a ella. Habrá mayor temperatura en la superficie que en las zonas más profundas. En los mares y océanos, el agua se calienta y enfría muy lentamente, con lo cual no hay cambios bruscos de temperatura, lo que favorece el desarrollo de una gran variedad de seres vivos. Luminosidad: a mayor luminosidad, más organismos que realizan fotosíntesis, y esto implica mayor cantidad de animales. Salinidad: en los mares y océanos, la cantidad de cloruro de sodio (Nacl) o sal también determina los tipos de organismos que se desarrollan. Por ejemplo, el Mar Muerto tiene grandes cantidades de sales y esto no permite que se desarrollen seres vivos fácilmente. Utilidades El agua es uno de los reactantes en el proceso de fotosíntesis que realizan los vegetales clorofilados. Permite producir energía eléctrica a partir de la energía hidráulica (energía del agua). Tiene usos medicinales, específicamente en homeopatía y medicina naturista. Es un excelente solvente y, además, forma parte de la mayoría de los líquidos internos del organismo, como la linfa, la sangre, etcétera. Uso doméstico, en la preparación de los alimentos, riego, lavados, etcétera.
Estudio de la biosfera ¿Qué es la biosfera? La biosfera es una capa relativamente delgada de aire, tierra y agua capaz de dar sustento a la vida, que abarca desde unos 10 km Geosfera de altitud en la atmósfera hasta el más profundo de los fondos oceánicos. En esta zona la vida depende de la energía del Sol y de la circulación del calor y los nutrientes esenciales. La biosfera ha permanecido lo suficientemente estable a lo largo de cientos de millones de años como para permitir la evolución de las formas de vida que hoy conocemos. Las divisiones a gran escala de la biosfera en regiones con diferentes patrones de crecimiento reciben el nombre de regiones biogeográficas. Biomas. Las grandes unidades de vegetación son llamadas formaciones vegetales por los ecólogos europeos y biomas por los de América del Norte. La principal diferencia entre ambos términos es que los biomas incluyen la vida animal asociada. Los grandes biomas, no obstante, reciben el nombre de las formas dominantes de vida vegetal. Bajo la influencia de la latitud, la elevación y los regímenes asociados de humedad y temperatura, los biomas terrestres varían geográficamente de los trópicos al Ártico, e incluyen diversos tipos de bosques, praderas, monte bajo y desiertos. Estos biomas incluyen también las comunidades de agua dulce asociadas: corrientes, lagos, estanques y humedales. Los medios ambientes marinos, que algunos ecólogos también consideran biomas, comprenden el océano abierto, las regiones litorales (aguas poco profundas), las regiones bentónicas (del fondo oceánico), las costas rocosas, las playas, los estuarios y las llanuras mareales asociadas. Ecosistemas. Resulta más útil considerar a los entornos terrestres y acuáticos, ecosistemas, término acuñado en 1935 por el ecólogo vegetal sir Arthur George Tansley para realzar el concepto de que cada hábitat es un todo integrado. Un sistema es un conjunto de partes interdependientes que funcionan como una unidad y requiere entradas y salidas. Las partes fundamentales de un ecosistema son los productores (plantas verdes), los consumidores (herbívoros y carnívoros), los organismos responsables de la descomposición (hongos y bacterias), y el componente no viviente o abiótico, formado por materia orgánica muerta y nutrientes presentes en el suelo y el agua. Las entradas al ecosistema son energía solar, agua, oxígeno, dióxido de carbono, nitrógeno y otros elementos y compuestos. Las salidas del ecosistema incluyen el calor producido por la respiración, agua, oxígeno, dióxido de carbono y nutrientes. La fuerza impulsora fundamental es la energía solar.
Energía y nutrientes. Los ecosistemas funcionan con energía procedente del Sol, que fluye en una dirección, y con nutrientes, que se reciclan continuamente. Las plantas usan la energía lumínica transformándola, por medio de un proceso llamado fotosíntesis, en energía química bajo la forma de hidratos de carbono y otros compuestos. Esta energía es transferida a todo el ecosistema a través de una serie de pasos basados en el comer o ser comido, la llamada red trófica. En la transferencia de la energía, cada paso se compone de varios niveles tróficos o de alimentación: plantas, herbívoros (que comen vegetales), dos o tres niveles de carnívoros (que comen carne), y organismos responsables de la descomposición. Sólo parte de la energía fijada por las plantas sigue este camino, llamado red alimentaria de producción. La materia vegetal y animal no utilizada en esta red, como hojas caídas, ramas, raíces, troncos de árbol y cuerpos muertos de animales, dan sustento a la red alimentaria de la descomposición. Las bacterias, hongos y animales que se alimentan de materia muerta se convierten en fuente de energía para niveles tróficos superiores vinculados a la red alimentaria de producción. De este modo la naturaleza aprovecha al máximo la energía inicialmente fijada por las plantas. En ambas redes alimentarias el número de niveles tróficos es limitado debido a que en cada transferencia se pierde gran cantidad de energía (como calor de respiración) que deja de ser utilizable o transferible al siguiente nivel trófico. Así pues, cada nivel trófico contiene menos energía que el que le sustenta. Debido a esto, por ejemplo, los ciervos o los alces (herbívoros) son más abundantes que los lobos (carnívoros). El flujo de energía alimenta el ciclo biogeoquímico o de los nutrientes. El ciclo de los nutrientes comienza con su liberación por desgaste y descomposición de la materia orgánica en una forma que puede ser empleada por las plantas. Éstas incorporan los nutrientes disponibles en el suelo y el agua y los almacenan en sus tejidos. Los nutrientes pasan de un nivel trófico al siguiente a lo largo de la red trófica. Dado que muchas plantas y animales no llegan a ser comidos, en última instancia los nutrientes que contienen sus tejidos, tras recorrer la red alimentaria de la descomposición, son liberados por la descomposición bacteriana y fúngica, proceso que reduce los compuestos orgánicos complejos a compuestos inorgánicos sencillos que quedan a disposición de las plantas. Desequilibrios Los nutrientes circulan en el interior de los ecosistemas. No obstante, existen pérdidas o salidas, y éstas deben equilibrarse por medio de nuevas entradas o el ecosistema dejará de funcionar. Las entradas de nutrientes al sistema proceden de la erosión y desgaste de las rocas, del polvo transportado por el aire, y de las precipitaciones, que pueden transportar materiales a grandes distancias. Los ecosistemas terrestres pierden cantidades variables de nutrientes, arrastrados por las aguas y depositados en ecosistemas acuáticos y en las tierras bajas asociadas. La erosión, la tala de bosques y las cosechas extraen del suelo una cantidad considerable de nutrientes que deben ser reemplazados. De no ser así, el ecosistema se empobrece. Es por esto por lo que las tierras de cultivo han de ser fertilizadas.
Si la entrada de un nutriente excede en mucho a su salida, el ciclo de nutrientes del ecosistema afectado se sobrecarga, y se produce contaminación. La contaminación puede considerarse una entrada de nutrientes que supera la capacidad del ecosistema para procesarlos. Los nutrientes perdidos por erosión y lixiviación en las tierras de cultivo, junto con las aguas residuales urbanas y los residuos industriales, van a parar a los ríos, lagos y estuarios. Estos contaminantes destruyen las plantas y los animales que no pueden tolerar su presencia o el cambio medioambiental que producen; al mismo tiempo favorecen a algunos organismos con mayor tolerancia al cambio. Así, en las nubes llenas de dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno procedentes de las áreas industriales, éstos se transforman en ácidos sulfúrico y nítrico diluidos y caen a tierra, en forma de lluvia ácida, sobre grandes extensiones de ecosistemas terrestres y acuáticos. Esto altera las relaciones ácido-base en algunos de ellos, mueren los peces y los invertebrados acuáticos y se incrementa la acidez del suelo, lo que reduce el crecimiento forestal en los ecosistemas septentrionales y en otros que carecen de calizas para neutralizar el ácido. Geosfera ¿Qué sucedería si llegara a faltar alguna de las geosferas terrestres? Si algunas de las geosferas que tiene la tierra llegara a faltar simplemente no podría existir la vida en nuestro planeta ya que estas características morfológicas que presenta la tierra son las que permitieron el desarrollo de la vida en ella, además que cambiarían completamente las condiciones y forma que caracterizan a la Tierra como planeta. Geosfera ¿Por qué tenemos que tratar de mantener las condiciones de la geosfera terrestre? (Explícalo mediante un ejemplo) Hay que tratar de mantener las condiciones de las geosferas ya que si alguna sufre un deterioro lo suficientemente importante la característica de la tierra de ser el único planeta con vida conocido se perdería ya que el deterioro de una sola de las geosferas haría que existiera un desequilibrio total en la Tierra, razón por la cual las condiciones actuales que favorecen al desarrollo de la vida en ella se perderían. Uno de los ejemplos que puedo citar es el deterioro creciente de la capa de ozono, si esa capa protectora de la tierra llegara a desaparecer o aumentar el grado de debilitamiento en el cual está, la vida en la Tierra se vería en grave peligro porque la capa de ozono no filtraría los rayos ultravioletas del sol, que hacen mucho daño sobre la vida terrestre el estar directamente en contacto con ellos. Otro ejemplo es el deterioro de los bosques y de la vida animal, en este caso estamos hablando de la biosfera, al talar los árboles de los bosques y al permitir la extinción de muchas especies de seres vivos, estamos creando un grave desequilibrio en la cadena de la vida y en la cadena alimenticia, además que al talar los bosques y selvas estamos agotando la reservas de oxigeno que sin ellas ningún ser viviente puede sobrevivir.
Atmósfera: está constituida por una mezcla de gases: - Oxígeno (O2): esencial para la vida de todos los organismos. - Dióxido de carbono: (CO2): que se libera como producto de la respiración de plantas, animales y otros seres vivos. - Nitrógeno (N2): el más abundante y muy importante para la vida de nuestro planeta. Se reconocen cinco capas en la atmósfera: tropósfera, mesósfera, estratósfera, ionósfera y exósfera. Cada capa tiene un espesor diferente. La composición del aire varía a medida que aumenta la altura. Geósfera: es la segunda capa que cubre al planeta. Tiene un grosor de más de 6.000 km. y solo 80 cm corresponden al suelo. Las rocas, el clima y la presencia o ausencia de organismos determinan el tipo de suelo, que puede ser: orgánico, arcilloso, arenoso o rocoso. (Ver: Tipos de suelo). Hidrósfera: es la tercera envoltura de la tierra. (Ver Hidrósfera). Representa un lugar donde habita gran variedad de seres vivos cuando se dan condiciones tales como: temperatura, luminosidad, salinidad. El nivel de salinidad permite distinguir entre zonas de aguas saladas y zonas de aguas dulces. Estas últimas, que se utilizan para el riego, se encuentran en menor cantidad en el planeta.
Idoneidad del carbono •A pesar de su escasez en la superficie terrestre, los organismos vivos concentran carbono en
grandes proporciones, pues con él se forma la columna vertebral de las biomoléculas •Las moléculas de los compuestos orgánicos poseen un esqueleto carbonado formado por la
unión de átomos de carbono mediante enlaces covalentes que forman cadenas lineales, ramificadas o cíclicas y que, a su vez, están unidos a otros grupos de átomos formando grupos funcionales •Los enlaces entre los átomos de carbono pueden ser simples, dobles o triples y permiten
construir cadenas más o menos largas, lineales o ramificadas y anillos cíclicos, que constituyen los esqueletos carbonados para una variedad inmensa de moléculas orgánicas. Enlaces covalentes de los elementos mayoritarios primarios
Hidrocarburos Grupos funcionales Glúcidos Características generales •Compuestos químicos formados por C,H y O. •Con fórmula química CnH2nOn •Antes se le llamaban hidratos de carbono (CH2O)n •También se les ha llamado azúcares, por el sabor dulce que presentaban algunos de ellos. •La palabra glúcido procede del griego “Glycos” (dulce)
Químicamente los glúcidos se definen como polihidroxialdehído o como polihidroxcetona Clasificación de glúcidos •1.- Osas o monosacáridos –Aldosas –Cetosas •2.- Ósidos –Holósidos •Oligosacáridos •Polisacáridos –Homopolisacáridos –Heteropolisacáridos –Heterósidos o glucoconjugados •Glucolípidos •Glucoproteínas
Monosacáridos •Son moléculas sencillas que pueden tener entre 3 y 9 átomos de carbono y responden a la
fórmula molecular CnH2nOn •Son dulces, solubles en agua y forman cristales blancos que por el calor pueden caramelizarse. •Su principal función en los organismos es energética, aunque algunos de ellos entran a formar
parte de la composición de moléculas con funciones muy diferentes. Nomenclatura de los monosacáridos •Para nombrar los monosacáridos se antepone a la terminación -osa el prefijo aldo-, si posee la
función aldehído, o ceto-, si es la función cetona, seguido de otro término que se refiere al número de átomos de carbono que tiene la molécula: -tri-, -tetra-, -penta-, hexa-, -hepta-, etc. Propiedades químicas •La presencia del grupo carbonilo (aldehído o cetona) l es confiere la propiedad de ser reductores
frente a determinadas sustancias, como las sales de cobre: el ión cúprico (Cu2+) se reduce a ión cuproso (Cu+), mientras que el grupo carbonilo del azúcar se oxida. •Esta es la base de la reacción de Felhing que se utiliza para la identificación de azúcares
reductores. Triosas •Monosacáridos de tres átomos de carbono. •Responden a la fórmula molecular C3H6O3 •Sólo hay dos triosas: la aldotriosa se denomina gliceraldehído •La cetotriosa recibe el nombre de dihidroxiacetona.
Carbono asimétrico •Aquel que presenta sus cuatro valencias saturadas con cuatro radicales diferentes.
Isomería espacial o estereoisomería •La presencia un carbono asimétrico significa que los cuatro radicales se pueden disponer
alrededor del segundo átomo de carbono según dos configuraciones espaciales distintas no superponibles.
•A estas dos configuraciones espaciales se las denomina estereoisémeros, que en este caso se
denominan también enantiómeros ya que son imágenes en el espejo. •Dos estereoisómeros enantiómeros reciben el mismo nombre y se ha establecido por convenio
que cuando el grupo hidroxilo está a la derecha, el gliceraldehído es de configuración “D”, y cuando se encuentra a la izquierda, es de configuración “L”. •Se calcula el número de estereoisómeros con el término 2n, siendo “n” el número de carbonos
asimétricos. Isomería óptica •Por el hecho de contar con un átomo de carbono asimétrico, el gliceraldehído (y en general todos
los azúcares) presentan, además de la isomería espacial, isomería o actividad óptica. •Esta se puede medir mediante un polarímetro, que mide la desviación del plano en el que vibra
un rayo de luz polarizada al atravesar una disolución de azúcar. •Derecha ® dextrógiro ® (+) •Izquierda ® levógiro ®(-) •La cetotriosa (dihidroxiacetona) no posee ningún carbono as imétrico (20) y por lo tanto no
presenta estereoisómeros. Tetrosas •Monosacáridos de cuatro átomos de carbono. •Responden a la fórmula molecular C4H8O4 •Se ha adoptado por convenio que los prefijos D y L se refieren a la posición del grupo hidroxilo (-
OH) correspondiente a la configuración del carbono asimétrico más alejado del carbono carbonilo. Estereoisómeros diastereoisómeros •Son aquellos que entre si no son imágenes espéculares y s e diferencian por las distintas
configuraciones o posiciones de los grupos hidroxilos (-OH) correspondientes a los átomos de carbono asimétricos. •Cuando los diasteroisómeros se diferencian en la configuración o posición del grupo hidroxilo (-
OH) correspondiente a un único átomo de carbono asimétrico se denominan epímeros. Pentosas •Monosacáridos de cinco átomos de carbono.
•Responden a la fórmula molecular C5 H10O5 •Las aldopentosas tienen 3 átomos de carbono asimétricos por lo tanto presentan 8
estereoisómeros. Hexosas •Monosacáridos de seis átomos de carbono. •Responden a la fórmula molecular C6 H12O6 •Las aldohexosas tienen 4 átomos de carbono asimétricos por lo tanto presentan 16
estereoisómeros. Ciclación de los monosacáridos •Las formas en proyección de Fischer que hemos uti lizado hasta ahora se denominan formas
abiertas o lineales. •Las hexosas y las aldopentosas cuando se encuentran en disolución acuosa no forman estructuras
abiertas, sino cerradas en forma de anillos o ciclos de cinco o seis átomos. Y se denominan proyecciones de Haworth •La ciclación de la glucosa se produce al reaccionar el grupo aldehído del carbono 1 con
el grupo hidroxilo del carbono 5. Como consecuencia de ello se forma un enlace hemiacetálico interno, es decir, un puente de oxígeno intramolecular entre el carbono 1 y el 5. •La nueva estructura cíclica se denomina hemiacetal. •El carbono 1 se convierte en anomérico y se une a un grupo hidroxilo llamado -OH
hemiacetálico, que goza en parte de las propiedades de los aldehídos y mantiene, por tanto, el carácter reductor de los monosacáridos. •Para representar la conformación geométrica del anillo que adopta el hemiacetal cíclico de
la glucosa, Haworth propuso otro método de proyección en el que los anillos se ven en perspectiva. La presencia del carbono anomérico da lugar a dos nuevos estereoisómeros, llamados anómeros, que pueden ser de configuración a o b Ciclación de la D- Glucosa
Ciclación de la D-Fructosa •Las formas en perspectivas de Haworth son las empleadas habitualmente para representar la
estructura cíclica de los monosacáridos; sin embargo, estas fórmulas planas son una simplificación que no se corresponde con la realidad, ya que las formas cíclicas de los azúcares no son planas sino que adaptan una de estas dos conformaciones tridimensionales: silla o bote (también llamado nave) Ósidos: Holósidos:oligosacáridos •Los oligosacáridos contienen de 2 a 10 unidades de m onosacáridos enlazados, pero de todos
ellos, los que mayor significado biológico son los disacáridos Disacáridos •Están formados por la unión de dos monosacáridos mediante un enlace O -glucosídico. •Como en el enlace se pierde una molécula de agua, su fórmula molecular es C12H22O11.
Enlace O-glucosídico •Se establece de la siguiente manera: el primer monosacárido siempre participa con su grupo -OH
hemiacetálico, es decir, el carbono anomérico; el segundo monosacárido puede participar con un grupo alcohol (enlace monocarbonílico) o también con el -OH hemiacetálico (enlace dicarbonílico) Disacáridos más comunes 1.- Lactosa •Azúcar de la leche. •Está formado por la unión del C1 de la b -D-galactopiranosa con el C4 de la b -Dglucopiranosa. •b -D-galactopiranosil (1-4) b -D-glucopiranosa. •Enlace monocarbonílico. •Aún conserva un -OH hemiacetálico libre y, por tanto, sigue teniendo poder reductor.
2.- Maltosa •Se obtiene por hidrólisis del almidón. •Cuando se germina la cebada y se tuesta se obtiene la malta, utilizada para la fabricación
de la cerveza y como sucedáneo del café.
•a-D-glucopiranosil (1-4) a-D-glucopiranosa. •Enlace monocarbonílico. •Aún conserva un -OH hemiacetálico libre y, por tanto, sigue teniendo poder reductor.
3.- Isomaltosa •Se obtiene por hidrólisis del almidón y del glucógeno. •Es similar a la maltosa pero tiene uniones a(1 -6) •a-D-glucopiranosil (1-6) a-D-glucopiranosa. •Enlace monocarbonílico. •Aún conserva un -OH hemiacetálico libre y, por tanto, sigue teniendo poder reductor.
4.- Celobiosa •Procede de la hidrólisis de la celulosa. •b-D-glucopiranosil (1-4) b-D-glucopiranosa. •Enlace monocarbonílico. •Aún conserva un -OH hemiacetálico libre y, por tanto, sigue teniendo poder reductor.
5.- Sacarosa •Se conoce como azúcar. •a-D-glucopiranosil (1-2) b-D-fructofuranósido •Enlace dicarbonílico •No es un azúcar reductor porque no tiene libre ningún -OH hemiacetálico.
Polisacáridos •Son glúcidos de elevado peso molecular que resultan de la polimerización de los monosacáridos,
o de sus derivados, unidos por enlaces O-glucosídicos. •No presentan carácter reductor, pues la mayoría de los grupos -OH hemiacetálicos están
ocupados en los enlaces O-glucosídicos. •Dependiendo de que el monosacárido que se polime riza siempre sea el mismo o sea diferente
podemos encontrar: »Homopolisacáridos
»Hetropolisacáridos Homopolisacáridos •Se caracterizan porque el polímero se forma por la repetición de un único tipo de monosacárido
que da lugar a largas cadenas ramificadas o no ramificadas. •Los de mayor interés son los polímeros de las hexosas llamados hexosanas (sobretodo
galactosanas) •Dependiendo del tipo de enlace a o b encontramosdos tipos de funciones: –Función estructural (enlace b) •Celulosa •Quitina –Función energética (Enlace a) •Almidón •Glucógeno
Celulosa •Es un polímero no ramificado de moléculas b-D-glucopiranosas unidas por enlaces b(1-4) •Los enlaces quedan reforzados por puentes de hidrógeno intracatenarios que se establecen entre
grupos hidroxilo (-OH) de moléculas colindantes; además, también se establecen numerosos puentes de hidrógeno entre deferentes cadenas (intercatenarios), lo que favorece el empaquetamiento de varias cadenas. •Es el compuesto biológico más abundante en la biosfera. •Cada monosacárido se encuentra girada 180º con respecto a la anterior. •Esta es la causa de que la celulosa no forme cadenas helicoidales como el almidón, sino lineales, y
de que sea un polímero insoluble en agua y difícilmente hidrolizable relativamente inerte y muy resistente, lo que le convierte en un polímero eminentemente estructural. •Sólo se puede hidrolizar por las enzimas segregadas por los hongos y por determinados
microorganismos, como los protozoos y las bacterias simbiontes que se alojan en el intestino de los animales herbívoros y de los insectos xilófagos (termitas,etc.)
•Para el resto de los animales, incluidos los humanos, la celulosa no es un nutriente porque no se
digiere, pero resulta indispensable tomarla en la dieta debido a que su gran afinidad por el agua facilita el tránsito del bolo fecal e impide el extreñimiento. Quitina •Es un polímero de N-acetil-b-D-glucosamina, en el que los enlaces O-glucosídicos son también
b(1-4), como en la celulosa. •Son también polímeros lineales y muy resistentes y solubles en agua que se disponen unas junto
a otras, pero en sentido contrario (antiparalelas), lo que refuerza aún mas su insolubilidad y su resistencia. •Es el segundo pilisacárido más abundante en la biosf era y participa como componente esencial
en la construcción de la pared celular de los hongos y del exoesqueleto de los artrópodos. Almidón •Es un polisacárido de la a -D-glucopiranosa y es el polisacárido de reserva energética más común
en los vegetales, que se almacena en granos en unos orgánulos de las células vegetales, denominados amiloplastos. •Es muy abundante en los tubérculos, bulbos, rizomas (helechos) y en el endospermo de las
semillas, fundamentalmente en los cereales y legumbres. •Se hidrolizan mediante enzimas específicas (amila sas y maltasas) que suministran primero
maltosa y luego glucosa. •Está formado por dos clases de polímeros distintos: la amilosa y la amilopectina
Amilosa •Polímero no ramificado de a -D-glucopiranosa enlazadas por uniones a(1-4), de manera que cada
dos unidades de monosacárido constituye una molécula de maltosa. •Cada seis moléculas de glucosa se produce una vuelta de hélice; por tanto, las cadenas no
ramificadas de amilosa adoptan una conformación espacial helicoidal. Amilopectina •Polímero ramificado que también forma cadenas helicoidales d e moléculas de a-Dglucopiranosa
unidas por enlaces a(1-4), además presenta ramificaciones, de tal forma que, en el punto de ramificación, las moléculas de glucosa se encuentran unidas por enlaces a(1-6). •Hay una ramificación por cada 15 ó 30 glucosas. •En la hidrólisis aparecen la maltosa y la isomaltosa.
Glucógeno •Polímero de a-D-glucopiranosa y presenta una estructura parecida a la amilopectina, pero mucho
más ramificada, con puntos de ramificación cada 8 ó 10 glucosas. •Es el polisacárido de reserva de los animales •Donde más abunda es en las células del hígado y del músculo estriado.
Heteropolisacáridos •Polímeros en cuya composición intervienen dos o más clases de monosacáridos (o sus derivados)
diferentes que se repiten periódicamente. •En las plantas y en la algas suelen desempeñar funcio nes estructurales y de defensa, como
las hemicelulosas, las pectinas, el agar-agar, las gomas y los mucílagos. •En los animales destacan el ácido hialurónico, la condroitina y la heparina.
