Magmatismo y metamorfismo según la Tectónica de placas

Para el aprendizaje del magmatismo en relación con la Tectónica de placas hay que repasar ciertos conceptos, estudiar el cuadro-resumen de la teoría y ver esta presentación:

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Y esta otra, bastante más completa y con varias preguntas que hay que resolver:

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Y el metamorfismo también puede estudiarse en la web de la asignatura de ABG de 4º ESO y en el siguiente cuadro-resumen.

Y, como resumen final de la Tectónica de placas, esta estupenda presentación:

Tectonica De Placas (resumen)

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Y una presentación completísima, donde se tratan prácticamente todos los aspectos vistos en la primera evaluación (y algunos que no se han tratado):

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Traducción de Ring of Fire

La subducción es una cosa que quema
Se alimenta de un anillo de fuego
La litosfera oceánica fría y densa pronto se jubilará
A través del manto de un anillo de fuego
La subducción raspa todo el barro del anillo ardiente de fuego
Baja el agua
Empuja más alto a los volcanes
Hace andesita ligera
Desde el anillo de fuego
El anillo de fuego
El basalto, nace en la calma y la oscuridad
En una cresta de esparcimiento o
En el Hot-spot de Hawai
Los peligrosos volcanes iniciales
Eran un manantial
Cuando eran alimentados por la subducción
Y por el anillo de fuego
La subducción raspa todo el barro del anillo ardiente de fuego
Baja el agua
Empuja a los volcanes más alto
Hace andesita ligera
Y el anillo de fuego, el anillo de fuego
Grandes terremotos de
El peso en movimiento
Se pegan, se deslizan
Y las placas podrían implosionar
Erupciones volcánicas, deslizamientos de tierra
Se requiere
Una alerta contra los tsunamis desde el anillo de fuego
La subducción raspa todo el barro del anillo ardiente de fuego
Baja el agua
Empuja a los volcanes más alto
Hace andesita ligera
Desde el anillo de fuego
El anillo de fuego
St. Helens estalló alto
Otros estallaron aún más alto
Id en el temor y el miedo
Hacia el anillo de fuego, el anillo de fuego, el anillo de fuego

Javier Del Río García

Animaciones sobre la movilidad continental y tectónica de placas

Clic en la imagen para ver la animación

• Desde el Pangea hasta dentro de 50 millones de años.
• Desde hace 600 Ma hasta dentro de 50 Ma.
• Extensión del fondo oceánico y bandeado paleomagnético.
• Edad del fondo del océano atlántico (fichero ejecutable)
• Límites o bordes de placa y su relación con fenómenos internos, como sismicidad, vulcanismo y orogénesis.
• Extensión y subducción de la litosfera oceánica. Convección térmica.
  

Estos enlaces y muchas más animaciones de geología se encuentran en la web de recursos de Biología y geología.

Los pioneros movilistas

Continuando con las teorías orogénicas, ya hemos comentado en clase que, a principios del siglo XX, surgieron las primeras ideas movilistas gracias a varios científicos, como el prácticamente desconocido F.B. Taylor y el archiconocido A. Wegener.

Aunque yo creía que Taylor ya se había percatado de las semejanzas de las costas atlánticas de África y Sudamérica, parece ser que el punto de partida de su hipótesis, expuesta en su obra "Bearing of the Tertiary mountain belt on the origin of the Earth's plan", no es la coincidencia del contorno de los continentes que bordean el Atlántico, sino la disposición de las cadenas montañosas del Terciario en Eurasia: la geometría arqueada de éstas denotaría el sentido de tales desplazamientos. Además señala que la hipótesis convencional de la contracción no explicaba satisfactoriamente la distribución ni la juventud de las cadenas montañosas del Terciario.

Pensaba, entonces, en "grandes desplazamientos" de la corteza terrestre desde diversas posiciones previas hasta las posiciones que actualmente ocupaban las masas continentales. Para ello, invocaba la existencia de fuerzas impulsoras, de empujes tangenciales y de zonas de torsión. Por último, Taylor no atendió demasiado al mecanismo del desplazamiento continental en su monografía de 1910, pero en trabajos posteriores sugirió la acción de las mareas cuando la Luna fue capturada y no perdida durante el período Cretácico.

Para estudiar la importancia de la teoría de Wegener, os recomiendo la lectura de la siguiente web, ver el gif animado del movimiento continental y este vídeo:

El inicio de la Geología moderna: James Hutton

Ya sabéis que el inicio de la historia de la Geología es esencial para entender el tema de la Orogénesis y Tectónica de placas. Para ello, aquí tenéis dos vídeos, uno sobre James Hutton, el "padre" de la Geología moderna, y otro sobre la edad de la Tierra, que es mucho mayor de lo que pensaba Hutton e ¡¡¡infinitamente más grande de lo que decía el arzobispo Ussher!!!

Minerales bajo el microscopio

Una forma amena y atractiva de diferenciar los principales minerales que forman parte de las rocas es su observación con el microscopio petrográfico, especialmente con luz polarizada.

Cristales de olivino con luz polarizada

Para ello se va a realizar una práctica consistente en ver muestras de distintos tipos de rocas con luz normal y con luz polarizada, utilizando un videomicroscopio, el videoproyector de nuestro laboratorio y un guión de identificación de los minerales silicatados petrogenéticos fundamentales, obtenido del libro "Prácticas de Geología" de Editorial ECIR, todo un "clásico" para los que damos clase de Geología desde hace unos añitos.

Para interpretar bien estas muestras se puede utilizar la siguiente clave para minerales constituyentes de las rocas magmáticas:

Los conceptos básicos a manejar son: twinning (se puede traducir como maclas), cleavage (exfoliación) y pleochroism (pleocroísmo).Se pueden ver ejemplos de estos conceptos en ciertos minerales:

• Pleocroísmo de la biotita
• Colores altos de interferencia en la moscovita
• Extinción ondulante en cristales de cuarzo
• Extinción oblicua en anfíbol (hornblenda)
• Maclas polisintéticas de las plagioclasas
• Maclas en reja de microclina (feldespato potásico)

Mucha más información e imágenes en la web de óptica mineral del Departamento de Geología de la Universidad de Jaén.

Transformaciones mineralógicas

En la Naturaleza ocurren de forma abundante distintas transformaciones de unos minerales en otros, destacando dos posibles procesos:

• El isomorfismo: Ver concepto y ejemplos, especialmente las series isomórficas de los olivinos y de las plagioclasas en la wikipedia. También os recomiendo leer un artículo sobre el coltán en mi blog de CTM.
• El polimorfismo: El fenómeno por el cual una misma especie química puede originar diversas estructuras y, en consecuencia, diferentes tipos de minerales se denomina polimorfismo. Las estructuras correspondientes se denominan variantes o bien modificaciones polimorfas. Cada una de ellas es estable en un determinado campo de temperatura y de presión; representa la configuración reticular de mínima energía posible para unas determinadas condiciones. La transición de una variante polimorfa a otra puede ser rápida o lenta, reversible o irreversible, facilitado por las condiciones de temperatura o presión. Ejemplos típicos son los polimorfos minerales del carbono puro: grafito y diamante, así como el dimorfismo del carbonato de calcio: aragonito y calcita.

Pirita limonitizada

Otro proceso curioso es el pseudomorfismo, cuando la forma externa de un mineral puede que se conserve incluso después de transformaciones. La composición y estructura del pseudomorfo es totalmente distinta al mineral del cual adopta su forma. Por ejemplo, la pirita puede convertirse en limonita conservando su estructura.

Podemos agruparlo, según su manera de formarse en:

• Sustitución, es una renovación gradual del material primario, sin reacción química. Ej. Sustitución de las fibras de madera por sílice.
• Incrustación, se deposita una costra de un mineral sobre otro. Ej. El cuarzo se incrusta en cubos de fluorita y cuando esta desaparece, deja el molde del cuarzo.
• Alteración, adición parcial de material nuevo. Ej. El paso de la anhidrita a yeso por adición de agua.

Exposición "La evolución humana"

Hasta fin de mes se encuentra en la Biblioteca Pública "Antonio Mingote" la exposición sobre la evolución humana. Aunque está diseñada para alumnos de menor edad, no os viene mal visitarla para "refrescar" vuestros conocimientos sobre este tema.

Durante el mes de octubre permanecerá en la Biblioteca Pública Latina de la Comunidad de Madrid la exposición itinerante "La evolución humana", organizada por la editorial Everest en colaboración con la Fundación Atapuerca. Esta exposición supone un repaso del ser humano desde la Prehistoria hasta nuestros días y se dirige a niños de entre 8 y 12 años, mostrando las costumbres, construcciones, hábitos e inventos del hombre prehistórico y su evolución a través de un recorrido cronológico desde los homínidos más antiguos conocidos (Ardipithecus ramidus) hasta el Homo sapiens, la única especie que existe en la actualidad.

La exposición viene acompañada de una interesante guía de recursos y una propuesta de animación dirigida a los docentes, que se puede consultar en las Bibliotecas de la Comunidad de Madrid que ya la han tenido (Canillejas y Villa de Vallecas) y las que la acogerán próximanente (Villaverde, Salamanca y Carabanchel).

Información cedida por la autora del blog Recursos para bibliotecas infantiles y juveniles

Estudio de meteoritos

Los meteoritos son fragmentos rocosos que orbitan en el sistema solar. Se supone que todo el sistema solar se creo a la vez, con lo cual, todo tiene que tener la misma estructura y como los meteoritos que impactan en la tierra proceden del cinturón de asteroides que se encuentra entre Marte y Júpiter, analizando su estructura y composición podemos conocer el interior de la tierra.

Los métodos de datación sitúan la edad de algunos meteoritos en unos 4500 millones de años coincidente con la edad de la tierra. Hay varias clases de meteoritos:

- Sideritos: Son metálicos y presentan un 90% de Fe y un 8,5% de Ni.

- Aerolitos: Son pétreos constituidos por silicatos, principalmente de Mg, en forma de olivino y piroxeno.

- Siderolitos: Son intermedios y estan formados por aleación de Fe, Ni y Silicatos.

- Tectitas: Son vidrios ricos en sílice y tienen un origen variable.

Podemos servirnos de los meteoritos para profundizar en el conocimiento de la estructura interna de la Tierra. Gracias a los elementos obtenidos de los meteoritos se ha podido proponer aquel modelo de la Tierra con un núcleo de hierro rodeado de una capa de silicatos de hierro y magnesio.

A finales del siglo XIX, los geoquímicos que señalaban que la densidad media de la Tierra era de 5,5 g/cm 3 y que las rocas de la superficie terrestre se situaban entre 2 y 3 g/cm 3 , vieron que era necesario suponer un núcleo denso a la Tierra. Puesto que los meteoritos eran una buena muestra de las sustancias que formaban los planetas, sugirieron la existencia de un núcleo de hierro.

Podemos explicar el calor interno del núcleo de la Tierra por la evolución térmica de las capas profundas de la Tierra. Una de las teorias menciona que la Tierra había nacido fría y que era una mezcla de hierro y de silicatos.

De una forma cualquiera la temperatura de la Tierra aumentó en un principio lo suficiente para que el hierro, más denso, empezara a caer hacia el centro y a formar el núcleo.

Urey sugirió que el núcleo continuaba creciendo como consecuencia de la caída continua y gradual de hierro de la capa externa hacia el centro. La caída de este hierro libera una cantidad muy importante de energía gravitacional, suponiendo que sus materiales tienen la misma concentración de elementos radiactivos que los meteoritos. Para aprobar esta teoría habrá que aceptar que se generó una cantidad suficiente de calor, lo que permitiría explicar la temperatura actual de la Tierra, que en el núcleo externo debe alcanzar el punto de fusión del hierro.

Elena Zotes y Elena Prim

Estudios geoquímicos

La geoquímica es una de las especialidades de las ciencias naturales que se basa en la geología y la química. La geoquímica se dedica al estudio de la composición y dinámica de los diversos elementos químicos existentes en la tierra, concretando la abundancia absoluta y relativa de estos, distribución y traslación de los distintos elementos entre los diferentes niveles que forman la tierra, es decir, hidrosfera, atmósfera, geosfera y biosfera. Utiliza como fundamento los minerales y las rocas que podemos encontrar en la corteza terrestre con el fin de establecer unos principios básicos de su distribución.

Algunos estudios geoquímicos se centran en la investigación de los materiales volcánicos, ya que forman parte del interior terrestre. Estos materiales se dividen en dos grandes grupos:

· Rocas intrusivas (las del interior terrestre): peridotita (Au, Ag, Pt, Ni y Pb) y granito, que posee cuarzo (SiO2), mica (SiAlx) y olivino (FeOx).


· Rocas extrusivas (en el exterior): basalto, que tiene feldespato, plagioclasas, piroxeno y magnetita.

Los materiales volcánicos pueden formar una variedad compleja de formas menores del relieve: columnatas basálticas, conos de cenizas, calderas, pitones volcánicos, etc.

Trabajo realizado por Pilar López y Mercedes Cano

Estudio sobre densidades

Los científicos siempre se han preguntado como estaba formado el interior de la Tierra. AL principio usaron metodos rudimentarios que consistian en sondeos para observar directamente los constituyentes del interior de la Tierra. El agujero más profundo de la tierra es un proyecto de Kola Superdeep Borehole (KSDB) que empezaron hace 40 años científicos de la Unión Soviética con el objetivo de estudiar las capas de la Tierra. El proyecto terminó en 1994, cuando ya habían hecho un agujero de 12 kilómetros de profundidad,el cual actualmente se utiliza para estudiar el interior de la Tierra.

Al comprobar que este método era muy costoso económicamente y dado que solo “arañaban” la corteza terrestre se empezó a usar otros métodos indirectos.

Uno de ellos el estudio de las densidades el cual se estudia de esta manera
Midiendo la fuerza de la gravedad es una medida de la masa terrestre mediante la fórmula ( G M .m / R^2 = m . g). Después de conocer el volumen del planeta, se puede calcular su densidad. El cálculo de la masa y volumen de las rocas de la superficie, y de las masas de agua, nos permiten estimar la densidad de la capa externa. La masa que no está en la atmósfera o en la corteza debe encontrarse en las capas internas. La división de la tierra en capas ha sido determinada indirectamente utilizando el tiempo que tardan en viajar las ondas sísmicas reflejadas y refractadas, creadas por terremotos . Las ondas transversales (S, o secundarias) no pueden atravesar el núcleo, ya que necesitan un material viscoso o elastico para propagarse, mientras que la velocidad de propagación es diferente en las demás capas. Los cambios en dicha velocidad producen una refracción debido a la Ley de Snell. Las reflexiones están causadas por un gran incremento en la velocidad sísmica (velocidad de propagación) y son parecidos a la luz reflejada en un espejo. Utilizando las ondas S y las ondas P que pueden atravesar todo tipo de material de las capas inferiores se pueden averiguar la velocidad y la posicion de dichas capas mediante ciertos calculos gracias a los que averigua la masa y teniendo volumen y masa se halla la densidad.

ESTUDIO DEL INTERIOR DE LA TIERRA MEDIANTE LA SIMULACIÓN

Es difícil saber qué está pasando a 3.000 kilómetros bajo nuestros pies, ya que es difícil llegar al interior. Para ello, los científicos intentan recrear el interior de la Tierra en el laboratorio. En años recientes las poderosas simulaciones por ordenador han permitido acercarse a ello. Los experimentos han mejorado de manera notable, con las muy altas presiones y temperaturas alcanzadas recientemente en las nuevas celdas de yunque de diamante. Son unas máquinas utilizadas para simular las presiones de millones de atmósferas.

El yunque de diamante fue inventado por los investigadores Weir, Lippincott, Van Valkenburg, y Bunting, en la década de 1950 como parte de su trabajo en la NBS. Se utiliza el diamante porque además de ser el material más duro e incompresible, es transparente, por lo que es fácil de ver muestras experimentales, ya que están comprimidos y ayuda en la realización de experimentos espectroscópicos. La celda de diamantes está constituido por dos diamantes perfectos, la culata donde los diamantes hacen contacto, un dispositivo que los presiona el uno con el otro de ambos lados y una junta metálica que rodea la culata.

Fiquet y sus compañeros pusieron muestras de materiales típicos de los óxidos del manto y magnesio, hierro y silicio en dichas celdas, que al combinarlas con el uso de radiación sincrotrón, los científicos han podido observar estructuras en condiciones más cercanas que nunca a las existentes en la parte exterior del núcleo de la Tierra.

Lucía y Alicia

Estudio geotérmico del interior de la Tierra

Gracias a la energía calorífica producida en el interior de la Tierra, podemos saber cómo aumenta la temperatura según la profundidad a la que se encuentran las distintas capas y los materiales que las forman.
Este calor es resultado de la interacción de tres procesos:

• La energía calorífica procedente de la formación de la Tierra por acreción colisional. Esta fuente es el principal foco de calor.
• La desintegración de los materiales radiactivos que hay en el interior de la Tierra y las distintas reacciones que producen.
• El rozamiento producido por los flujos de material sólido que resultan de la acción gravitatoria de la luna y otros cuerpos respecto a la Tierra.

La Tierra siempre tiende a alcanzar un equilibrio térmico, para lo cual libera el calor de su interior, que es transmitido a través del subsuelo y llega a la superficie muy lentamente. Esta transferencia de calor desde el núcleo hasta la superficie es la causante de la mayor parte de la actividad geológica de la Tierra.
De esta manera, si aumenta la profundidad, también aumenta la temperatura de los materiales. A esta variación de la temperatura proporcional a la profundidad se le llama gradiente geotérmico.
Su valor medio es de unos 33 ºC/Km, sin embargo, existen zonas donde se alcanzan valores de hasta 200 ºC/Km.
Las variaciones geotérmicas de mayor magnitud se manifiestan en la superficie terrestre indicando la posible existencia de vulcanismo reciente, zonas de alteración hidrotermal, emanaciones de gases o fuentes termales y minerales.

Estudiando las reacciones producidas por el calor (y los desplazamientos de las ondas sísmicas) podemos deducir qué capas son sólidas y qué capas no lo son.

• El núcleo interno de la Tierra se encuentra a unos 6000ºC de temperatura, lo suficiente como para fundir el material. Sin embargo esta zona está sometida a altas presiones, lo que implica que la distancia entre partículas no es la suficiente como para darse el proceso de fusión.*
• El núcleo externo de la Tierra se encuentra en estado líquido ya que la presión no es tan alta y la temperatura es la suficiente para fundir los materiales.
• El manto, en su mayoría, se encuentra en estado sólido, pero la temperatura en los últimos 200 kilómetros hacia el centro de la Tierra, es lo suficientemente alta para la fusión.

Por otra parte, un pequeño porcentaje de la astenosfera también está fundido.

* Unos estudios realizados recientemente han demostrado que el 8% del núcleo interno también se encuentra en estado líquido.

Clara Sevilla y Beatriz Sánchez.

Estudios Geotérmicos.

La geotermia es una rama de la ciencia geofísica que se dedica al estudio de las condiciones térmicas de la Tierra. Uno de los frutos de la técnica más notables, es la extracción de la energía geotérmica.

La geotermia se emplea indistintamente para designar tanto a la ciencia que estudia los fenómenos térmicos internos del planeta como al conjunto de procesos que intentan explotar ese calor para producir energía eléctrica y/o calor útil para el ser humano.

La energía geotérmica es una energía renovable que aprovecha el calor del subsuelo para climatizar y obtener agua caliente sanitaria de forma ecológica.
Aunque es una de las fuentes de energía renovable menos conocidas, sus efectos son espectaculares.

Sara Vera y Blanca Garcia.

Inge Lehmann

Inge Lehmann fue una sismóloga danesa. Junto con Wiechert descubrió que el núcleo terrestre tiene una parte sólida en el interior del núcleo liquido. Por este descubrimiento, la separación entre los núcleos sólido y liquido es denominada discontinuidad de Lehmann.

Inge Lehmann estudió sismología, convirtiéndose en una pionera entre las mujeres y los científicos.
En 1920 obtuvo un titulo en matemáticas tras 12 años de estudios en las universidades de Copenhague y Cambridge. También estudio en otros países como Alemania, Francia, Bélgica, etc.
Lehmann empezó la carrera de sismología en 1925 y estudio redes sísmicas en Dinamarca y Groenlandia. En 1928 fue nombrada primera jefa del departamento de sismología del instituto Geodésico danés y mantuvo el cargo durante 25 años.
En 1936 publico el documento "P", que contenía una nueva discontinuidad sísmica en la estructura de la Tierra, esta es conocida actualmente como Discontinuidad de Wiechert-Lehmann.

En 1971 Inge Lehmann ganó la medalla William Bowie por sus descubrimientos en la geofísica. En su honor, en 1995 se estableció la medalla Lehmann, que se concede cada dos años a científicos "por sus contribuciones sobresalientes al entendimiento de la estructura, composición y dinámica del manto de la Tierra y el núcleo." Donald Helmberger fue el primer receptor de la medalla Lehmann en 1997.

Óscar y Manuel (completado por el profesor).

Tipos de ondas sísmicas

Así queda mucho más bonito que mi explicación de clase y no os perdáis el movimiento de los alumnos, tipo estadio de fútbol:




También podéis practicar con el simulador 3D de ondas sísmicas en la web de ForgeFX.

Vídeos sobre el origen del Sistema Solar y de la Tierra

Navegando por Youtube he encontrado algunos vídeos aceptables sobre el origen del Sistema Solar, en general, y de la Tierra, en particular, donde se repasa la teoría nebular,la acreción colisional y otros aspectos importantes de dicho origen:

• El nacimiento del Sistema Solar.
• Nacimiento del Sistema Solar (en inglés).
• Origen del Sistema Solar (con fondo musical de Aerosmith)
• El nacimiento de la Tierra: Parte 1, parte 2, parte 3, parte 4 y parte 5.

Descubre tu ADN

Después del período vacacional, retomo el blog y me entero de algunas actividades interesantes que se van a celebrar en mi ciudad. Una de ellas es la noche de los Investigadores que se celebra en Madrid el 24 de septiembre de 18 a 24 horas en 13 diferentes puntos de la ciudad. En total serán 18 actividades, que pueden consultarse en el siguiente documento en pdf.

Especialmente interesante para mis alumnos de 1º de bachillerato es la actividad denominada "Descubre tu ADN". Desgraciadamente, ya no hay plazas para la actividad práctica, pero os recomiendo que asistáis (evidentemente, si os parece oportuno y todavía quedan plazas) a la conferencia anterior a la práctica.

También es recomendable la actividad sobre los Jardines Botánicos como medio de conservación de la biodiversidad.

Adaptación animal al medio acuático

"Nunca es tarde si el agua está buena" (adaptación del célebre refrán: "Nunca es tarde si la dicha es buena"), en este caso para referirme a la tardanza de Mario y Álvaro en mandarme su trabajo fin de curso, con la consiguiente bajada de nota, y que acabo de subir a la Red:

Trabajo de adaptacion alvaro y mario

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Adaptaciones de los animales a climas áridos

El clima árido se caracteriza por la escasez de precipitaciones, este hecho obliga a los animales de las zonas áridas a desarrollar adaptaciones para sobrevivir a los factores limitantes de este clima que son: la escasez de agua y el calor/frío (oscilaciones bruscas de temperatura).
Las principales adaptaciones al calor son:

• Ingesta de agua de plantas (como algunos insectos)
• Los pájaros vuelan alto para refrescarse.
• Muchos animales usan madrigueras o se entierran en la tierra (conejos, cocodrilos, anfibios y escorpiones) y
• algunas especies han desarrollado orejas grandes para disipar el calor (conejos, zorros).

Las adaptaciones a los desiertos fríos (viento y frío) son:

• Capas de pelo y grasa para mantener el calor, 
• pieles negras para absorber la energía de la luz y 
• cuerpos muy vascularizados para mantener el calor.

Las adaptaciones al principal factor limitante (escasez de agua) son:

• Concentración de ácido úrico en las heces (pájaros y reptiles), 
• pieles de escamas y cubiertas cerosas para evitar la evaporación del agua (reptiles e invertebrados), 
• metabolización de grasas o almidón para obtener agua (y dióxido de carbono), 
• consumición de heces para reducir el déficit hídrico (roedores), 
• hibernación en estaciones secas esperando la lluvia para aparearse y poner huevos (anfibios) y 
• absorción de agua de la niebla de la noche y de las paredes de las madrigueras (insectos),
• el almacenamiento de agua en la vejiga o bajo la piel (reptiles) o en la joroba (camellos), 
• estómagos grandes para poder beber la máxima cantidad posible de agua.

ADAPTACIONES DE LOS VEGETALES A LA FALTA DE LUZ

Adaptación de los vegetales a la falta de

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Roxana, Irene Montes y Tania

Adaptaciones de las plantas al clima árido

Plantas aridas

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Adaptación de vegetales al clima frío

1. Clima frío

Este clima viene dado por unos factores tales como la altitud, la distribución de las masas de agua, el viento, las corrientes marinas, el relieve, la distancia a los océanos, el tamaño de las masas continentales.

2. Factores limitantes

El frío de este clima afecta a los vegetales de tal forma que si la temperatura es lo suficientemente baja, el metabolismo de las células de los vegetales (respiración, síntesis de nuevas sustancias, degradación de otras, mantenimiento y reproducción celular…) se ve ralentizado. Ante el frío se da una rigidez de las membranas celulares por lo que se vuelven frágiles, muchas proteínas situadas en las membranas pierdan funcionalidad y los ácidos nucleicos pierden elasticidad dificultando los mecanismos de replicación, transcripción y traducción celular. El mayor peligro de las bajas temperaturas es la formación de cristales de hielo en el interior de las células que, o forman cristalitos de hielo que atraviesan con facilidad las paredes de la célula, o forman cristales de hielo con un volumen mayor que el agua (con lo que sucedería algo parecido a cuando se reviente una botella por congelarse su contenido).

3. Adaptación al medio

Sin embargo, allí están las plantas. No pueden desplazarse ni tiritar, ni siquiera pueden recurrir a comportamientos en equipo como hacen los animales. Además, su metabolismo cuenta con muy pocas alternativas para mantener el control de la temperatura corporal.

Cuando bajan las temperaturas, y se forman cristales de hielo en las células, algunas plantas segregan un componente químico celular que actúa como anticongelante. Pero no sólo han podido diseñar los vegetales esta estrategia sino que han conseguido otros medios de adaptación que hacen referencia a la forma de la planta y la disposición de sus partes.

Suelen tener hojas poco lobuladas (menor superficie) para minimizar las pérdidas de temperatura. Además, las hojas suelen ser de un color verde más oscuro (puede llegar a ser casi negro) para absorber más calor del Sol. Las vellosidades que presentan algunas plantas árticas, funcionan como ‘trampas' de calor que impiden que la planta se congele durante el frío invierno. Además, los pinos y abetos poseen hojas en forma de aguja y recubiertas de una capa dura para protegerse y los árboles de hoja caduca pierden adrede todas las hojas en invierno, para evitar que éstas se hielen.

Otros mecanismos de adaptación al clima en los vegetales son llamados evasión y tolerancia. La evasión consiste en el alejamiento en el tiempo o el espacio de algún órgano fundamental para la supervivencia y la tolerancia es la capacidad de resistir las alteraciones que ocasione el frío. Por ejemplo, una especie que hiberna bajo la forma de tubérculo escapa al período crítico no sólo porque forma tubérculos al comenzar la estación fría sin también, porque ese tubérculo experimenta, durante el invierno, varias modificaciones fisiológicas que incrementan su tolerancia.

La vida vegetal se ve expuesta a bajas temperaturas lo cual le dificulta su supervivencia debido a la dificultad para conseguir agua la cual esta congelada en la mayor parte del año, además el material orgánico mineralizado es muy pobre debido a la baja tasa de descomposición de la materia orgánica. En las tundras donde las temperaturas son inferiores a 10°C en el mes más frío y períodos anuales sin hielos inferiores a 3 meses se imposibilita el crecimiento arbóreo, por lo que las plantas comunes son los pastos, musgos y líquenes, que no pasan los 10cm de altura, gracias a los fuertes vientos que los hacen mantenerse pegados al suelo.

Rubén Aguilera, Roberto Serrano, Francisco Navarro

“Adaptación de vegetales al clima frío”
Departamento Biología y Geología 1º BACH.

Adaptación de vegetales al medio acuático

¿QUÉ ES UNA PLANTA ACUÁTICA?
Las plantas acuáticas son organismos vegetales que viven en un medio diferente a las terrestres.
Son seres vivos sensibles a los cambios bruscos de temperatura o de condiciones del agua. Es más, siendo seres inferiores en lo que hace a su biología, son más sensibles a dichos cambios que organismos más evolucionados. Por lo tanto también padecen enfermedades y sufren deshidratación si son mantenidas largo tiempo fuera del agua.
Producen oxígeno durante su proceso metabólico, son fuente de alimento para algunos peces y otros seres de la escala zoológica. Su alimentación forma parte del ciclo vital, ya que utilizan los desechos producidos por las bacterias y por su sistema respiratorio producen oxígeno.

FACTORES QUE AFECTAN A LAS PLANTAS ACUATICAS

1. Adaptación a la escasez de luz. La distribución de las plantas en relación a la disponibilidad de radiación luminosa se ve sensiblemente afectada por la transparencia del agua, que deja pasar mayor o menor cantidad de luz en diferentes niveles. Las modificaciones estacionales y la latitud en la que se encuentran mares, lagos y océanos tienen mucho que ver con la capacidad de penetración de la luz.
Las plantas han desarrollado algunos mecanismos de defensa contra las radiaciones ultravioleta que penetran la atmósfera. La barrera más importante que utilizan es la capa de células epidérmicas que contienen algunos pigmentos que absorben las radiaciones UV-B dejando pasar la RFA
· El fitoplancton (plantas microscópicas fotosintéticas) está adaptado a las mayores condiciones de iluminación.

· Las plantas de los fondos utilizan menor cantidad de luz.
· Las plantas rojas se encuentran a mayor profundidad que las verdes, y las verde-azuladas se localizan a mayor profundidad.
· Las algas pardas que contienen clorofilas y otro pigmento fotosintético: la fucoxantina, se encuentran en profundidades intermedias.

2. Temperatura. Determina la densidad, viscosidad y movimiento del agua. La temperatura juega un papel importante en la distribución, periodicidad y reproducción de los organismos. Esto se debe a que el agua presenta ciertas propiedades térmicas que son:
· Calor específico.
· Calor latente de fusión.
· Conductividad térmica.
· El calor latente de evaporación.
· Densidad del agua.

3. Gases disueltos. El oxígeno y el anhídrido carbónico disueltos en el agua son los dos gases de mayor importancia. Tanto la concentración de oxígeno como la del anhídrido carbónico constituyen con frecuencia factores limitantes.
El oxígeno disuelto en el agua proviene de la fotosíntesis que realizan los vegetales con clorofila situados en las zonas superficiales.
El anhídrido carbónico es un gas que se combina con el agua para formar ácido carbónico. Proviene de la atmósfera y de la actividad respiratoria de los organismos. Su concentración en el agua es variable.

4. Sales minerales. En las aguas dulces las sales minerales más abundantes son los carbonatos, los sulfatos y los cloruros. Los cationes de mayor importancia son el calcio (64%), el magnesio (17%), el sodio (16%) y el potasio (3%).
El calcio juega un papel fundamental, ya que determina dos diferentes tipos de agua:
· Aguas duras, cuando la concentración de calcio es inferior a 25 mg por litro.
· Aguas blandas, cuando la concentración de calcio es inferior a 9 mg por litro.
La concentración de sales minerales en las aguas dulces, tienen relación con los procesos de osmorregulación de los seres vivos. Estos, presentan en muchos casos mecanismos de regulación de la presión osmótica, lo cual les permite subsistir en medio de diferente concentración a la del medio interno.

PRINCIPALES ADAPTACIONES FISIOLÓGICAS Y MORFOLÓGICAS DE VEGETALES AL MEDIO ACUÁTICO

1- Epidermis muy delgada y permeable. Precisan una epidermis delgada para absorber el oxígeno y eliminar el dióxido de carbono al agua a través del proceso de Respiración. Absorben dióxido de carbono para eliminar el oxígeno mediante la Fotosíntesis. Además de esto, su poco grosor superficial se debe a que carecen de cutícula protectora, al estar en el agua no la necesitan porque no sufren el riesgo de desecación o de deshidratación. La cutícula empieza a aparecer en las hojas aéreas de las plantas acuáticas. La epidermis es muy permeable porque no tiene problemas para dejar entrar y salir sustancias.

2- Abundante cantidad de clorofila. Este tipo de plantas necesitan mucha cantidad de Clorofila, especialmente las plantas que se localizan en zonas oceánicas profundas, ya que al no tener contacto directo con el Sol, que les suministra energía luminosa para realizar la Fotosíntesis, tienen más dificultad para obtener esta energía, compensan este factor en contra con la abundancia de sustancia clorofílica. Debido a esto, se puede observar que las plantas acuáticas tienen un color más verdoso que el de las plantas terrestres.

3- Falta de estomas. Los Estomas son pequeños orificios que existen en la Epidermis de todas las plantas terrestres que sirven para efectuar el intercambio gaseoso de la respiración y la fotosíntesis. En las plantas acuáticas sumergidas no existen. Son muy escasos en las plantas flotantes y abundantes en las plantas aéreas.

4- Ausencia o escasez de raíz. En este tipo de plantas la raíz es totalmente innecesaria, ya que su función la cumple la epidermis (Absorber). En las plantas Flotantes la Raíz es muy reducida y en las plantas anfibias, la raíz es similar a las plantas terrestres, ya que fijan a la planta.

5- Falta de vasos de conducción. Son finos conductos que cumplen la función de transportar el agua desde la raíz hasta las hojas de las plantas terrestres. Los vasos de conducción faltan por completo en las plantas acuáticas inferiores (algas) y tienen muy escaso desarrollo en las plantas acuáticas superiores.

6- Falta de tejidos de sostén. Estas plantas carecen de tejidos de sostén (Colénquima y Esclerénquima), ya que son innecesarios. La función de estos tejidos es brindar apoyo y sostener a la planta. Su ausencia trae como consecuencia la fragilidad de las plantas acuáticas.

7- Carencia de flores. Las flores son prácticamente innecesarias debido a que aseguran su reproducción mediante multiplicación vegetativa.

8- Cámaras de aire o aerénquimas. Las plantas flotantes presentan cámaras de aire o aerénquimas en sus tallos, presentan espacios huecos llenos de aire que los utilizan para poder estar suspendidas en el agua.

9- Hojas finalmente divididas. Pueden presentan diferentes tipos de hojas en una misma planta. Suelen presentar 3 tipos de hojas:

a) Las hojas sumergidas tienen forma de largas cintas y están rodeadas de agua.
b) Las hojas flotantes tienen forma circular, donde les llega mayor cantidad de luz solar.
c) Las hojas aéreas tienen forma de punta de flecha en donde les llega mayor cantidad de luz solar y no son tan verdes como las sumergidas.

10- Multiplicación o reproducción vegetativa. Están adaptadas para poder reproducirse asexualmente. Al estar en contacto directo y continuo con el agua, las plantas sumergidas son batidas constantemente por el agua, lo que produce la fragmentación de un trozo de planta. Ese pedazo que se desprende y cae al fondo del lugar, no muere, sino que se reproduce en forma vegetativa naciendo una nueva planta.




Lucía Yepes, Irene Martín y Emma Gómez.