Monografías
Publicar | Monografías por Categorías | Directorio de Sitios | Software Educativo | Juegos Educativos | Cursos On-Line Gratis

 

Ciclos bioquímicos del suelo Parte 1 - Monografía



 
DESCARGA ESTA MONOGRAFÍA EN TU PC
Esta monografía en formato html para que puedas guardarla en tu pc e imprimirla.



Vínculo Patrocinado




Aquí te dejamos la descarga gratuita
Nota: para poder abrir archivos html solo necesitas tener instalado internet explorer u otro navegador web.




Recursos naturales y renovables. Nutrientes de las plantas. Micorrizas. Organismos. Acidez y reacción de los suelos



INTRODUCCION.



Desde tiempos muy antiguos el hombre viene estudiando el suelo y como mejorarlo para obtener una mejor producción y así poder satisfacer sus necesidades, y es así como investiga un suelo para poder saber por que no produce y que son los elementos que el hacen falta para su poder hacerlo mas fértil.

Por eso mismo hecho es que desarrollamos el curso de Edafología, para poder estudiar el suelo en todo sus dimensiones por ser un cuerpo natural tridimensional el que cambia en profundidad color y composición, además por ser un recurso natural que provee, soporte nutriente, agua, aire (oxigeno), microorganismos, etc. a una planta para que crezca le proporciona los nutrientes necesarios para poder mantenerse.

Por medio del presente trabajo describimos un grupo de temas los cuales servirán como guía para poder mejorar la calidad de enseñanzas para nuevas generaciones de ingresantes a la carrera y en especial a la mención de conservación de suelos y aguas por ser una carrera con una visión muy humanista.

Ciclos bioquímicos del suelo



El ciclo de los nutrientes inorgánicos pasa a través de varios organismos, además entran a la atmósfera, agua e inclusive a las rocas. Así, estos ciclos químicos pasan también por los biológicos y los geológicos, por lo cual se los denomina ciclos bio-geo-químicos.

Cada compuesto químico tiene su propio y único ciclo, pero todos los ciclos tienen características en común:

- Reservorios: son aquellas partes del ciclo donde el compuesto químico se encuentra en grandes cantidades por largos períodos de tiempo.
- Fondos de recambio: son aquellas partes del ciclo donde el compuesto químico es mantenido por cortos períodos. Este período de tiempo se denomina tiempo de residencia.

Los océanos son reservorios de agua, y las nubes son fondos de recambio. En el océano el agua permanece por cientos de años y en las nubes el tiempo de residencia no supera unos cuantos días.

La comunidad biótica incluye todos los organismos vivos. Esta comunidad puede servir como un fondo de recambio (a pesar de que algunos compuestos como el carbono, forman parte de los árboles de Sequoia por cientos de años, lo cual parece más un reservorio), y también sirven para mover elementos químicos de un estado del ciclo a otro. Por ejemplo, los árboles toman el agua del suelo y la evaporan a la atmósfera. La energía para la mayoría de las trasformaciones de los compuestos químicos es provista tanto por el sol como por el calor liberado por la tierra.

a) Ciclo del agua



En el ciclo del agua la energía es provista por el sol, el cual produce la evaporación ya sea de los océanos como de cualquier superficie de agua libre. El sol también provee la energía para los sistemas climáticos que permiten el movimiento del vapor de agua (nubes) de un lugar a otro (de otro modo siempre llovería solo sobre los océanos).

- Las precipitaciones ocurren cuando el vapor de agua se condensa desde el estado gaseoso de la atmósfera y cae a la tierra.
- La evaporación es el proceso inverso por el cual el líquido pasa a gaseoso.
- Con la condensación del agua, la gravedad provoca la caída al suelo.
- La gravedad continúa operando empujando al agua a través del suelo (infiltración) y sobre el mismo en el sentido de las pendientes del terrenos (escurrimiento).

En ambos casos, la gravedad provoca que el agua alcance nuevamente los océanos y depresiones. El agua congelada atrapada en regiones heladas de la tierra ya sea como nievo o hielo, constituye reservorios que pueden permanecer largos períodos de tiempo. Lagos, lagunas, esteros y pantanos son reservorios temporales. Los océanos tienen agua salada por la presencia de minerales, los cuales no pueden llevarse con el vapor de agua. Así, la lluvia y la nieve contienen agua relativamente limpia, con la excepción de los contaminantes que el agua arrastra de la atmósfera.

a1309.gif

Los organismos juegan un rol muy importante en el ciclo del agua, la mayoría contienen importantes cantidades de agua (hasta un 90% en peso). Animales y plantas pierden agua de sus cuerpos por evaporación. En las plantas el agua tomada por las raíces se mueve hacia las hojas donde se pierde por transpiración. Tanto en plantas como en animales, la ruptura de los carbohidratos (azúcares) para producir energía (respiración) produce CO2 y agua como productos de desecho.
La fotosíntesis invierte esta reacción, el agua y el CO2 se combinan para formar carbohidratos.

b) Ciclo del Carbono



Desde la perspectiva biológica, los eventos claves aquí son la fotosíntesis y respiración como reacciones complementarias. La respiración toma los carbohidratos y el oxígeno y los combina para producir CO2, agua y energía. La fotosíntesis toma el CO2, agua y produce carbohidratos y oxígeno. Estas reacciones son complementarias tanto en sus productos como en lo referente a la cantidad de energía utilizada

La fotosíntesis toma la energía del sol y la acumula en las cadenas carbonadas de los carbohidratos; la respiración libera esta energía rompiendo dichas cadenas.

Plantas y animales respiran, pero sólo las plantas (y otros productores como las cianobacterias) pueden realizar fotosíntesis. El reservorio principal de CO2 está en los océanos y en las rocas. El CO2 se disuelve rápidamente en el agua. Una vez en el agua, precipita como roca sólida conocida como carbonato de calcio (calcita). El CO2 convertido en carbohidratos en las plantas tiene tres rutas posibles: puede liberarse a la atmósfera con la respiración, puede ser consumido por animales o es parte de la planta hasta que ésta muere.

a1310.gif

Los animales obtienen todo el carbono de su alimento, así que todo el carbono en el sistema biológico proviene al final de los organismos autótrofos. En los animales, el carbono tiene las mismas tres rutas. Cuando las plantas y animales mueren pueden ocurrir dos hechos: la energía contenida en las moléculas es utilizada por los descomponedores (bacterias y hongos del suelo) y el carbono es liberado a la atmósfera en forma de CO2 o puede permanecer intacto y finalmente transformarse en combustibles minerales. Los combustibles fósiles al ser utilizados liberan a la atmósfera CO2.

El ser humano ha alterado enormemente este ciclo del carbono, ya que al quemar los combustibles fósiles se han liberado a la atmósfera excesivas cantidades de dióxido de carbono a la atmósfera. Esta condición es la principal responsable del calentamiento global ya que el CO2 presente en grandes cantidades en la atmósfera impide que el calor del sol escape de la tierra al espacio.

c) El ciclo del Oxígeno



Si observamos nuevamente el ciclo del Carbono, notaremos que también describe el ciclo del Oxígeno, ya que estos átomos están frecuentemente combinados. El Oxígeno está presente en el dióxido de carbono, en los carbohidratos y en el agua, como una molécula con dos átomos de hidrógeno. El oxígeno es liberado a la atmósfera por los autótrofos durante la fotosíntesis y tomado por autótrofos y heterótrofos durante la respiración. De hecho, todo el oxígeno de la atmósfera es biogénico; esto significa que fue liberado desde el agua mediante la fotosíntesis de los organismo autótrofos. Les tomó cerca de 2 mil millones de años a los autótrofos (principalmente cianobacterias) para liberar el 21 % de oxígeno de la atmósfera actual; lo que le abrió la puerta a organismos complejos como los animales multicelulares, que necesitan de grandes cantidades de oxígeno para vivir.


d) Ciclo del Nitrógeno



Este es posiblemente uno de los ciclos más complicados, ya que el N se encuentra en varias formas y porque los organismos son los responsables de las interconversiones. Recuerden que el N es uno de los constituyentes de los aminoácidos y proteínas del cuerpo. Las proteínas constituyen la piel y los músculos, además de otras estructuras del cuerpo. Todas las enzimas son proteínas, responsables de todas las reacciones químicas del cuerpo. Teniendo esto en cuenta, es fácil notar la importancia del N y su ciclo.

gráfico



El principal reservorio de nitrógeno es la atmósfera, con 78%. Este nitrógeno gaseoso está compuesto de dos átomos de nitrógeno unidos, el N2 es un gas inerte, y se necesita una gran cantidad de energía para romper esta unión y combinarlo con otros elementos como el carbono y el oxígeno. Esta ruptura puede hacerse por dos mecanismos: las descargas eléctricas y la fijación fotoquímica proveen suficiente energía para romper la unión del nitrógeno y unirse a tres átomos de Oxígeno para formar nitratos (NO3-). Este procedimiento es reproducido en las plantas productoras de fertilizantes.
La segunda forma de fijación del nitrógeno es llevada a cabo por bacterias quienes usan enzimas especiales en lugar de la luz solar o las descargas eléctricas.

Entre estas bacterias se encuentran las pueden vivir libres en el suelo, aquellas en simbiosis con raíces de ciertas plantas (Leguminosas) y las cianobacterias fotosintéticas (las antiguas “algas verde-azuladas”) que viven libres en el agua. Las tres fijan N, tanto como nitratos (NO3-) o como amonio (NH3). Las plantas toman los nitratos y los convierten en aminoácidos, los cuales pasan a los animales que las consumen. Cuando las plantas y animales mueren (o liberan sus desechos) el nitrógeno retorna al suelo. La forma más común en que el nitrógeno regresa al suelo es como amonio. El amonio es tóxico, pero afortunadamente, existen bacterias nitrificantes (Nitrosomonas y Nitrosococcus) que oxidan el amonio a nitritos, con dos oxígenos. Otro tipo de bacteria (Nitrobacter) continúa la oxidación del nitrito (NO2-) a nitrato (NO3-) el cual es absorbido por las plantas que completan el ciclo.

Existe un tercer grupo de bacterias desnitrificantes (entre ellas Pseudomonas desnitrificans) que convierten nitritos y nitratos en nitrógeno gaseoso.


Nutrientes de las plantas



1. Los nutrientes de las plantas. Introducción. Historia de la nutrición vegetal. La nutrición en el marco de la fisiología vegetal. Definición de nutrición vegetal. Concepto de esencialidad. Clasificación de los nutrientes. Funciones generales de los iones. Sistemas de cultivo sin suelo. Contenido iónico en el material vegetal: Proporcionalidad. Determinismo genético. Disponibilidad de nutrientes. Concentración iónica según el órgano. Edad de la planta y nutrición.

2. El sistema suelo-planta: el suelo. Intercambio y adsorción de cationes. Adsorción de aniones. Adsorción de agua. Sistemas coloidales. Características del suelo: Textura e intercambio catiónico; Estructura del suelo; El agua en el suelo; La atmósfera del suelo; El pH edáfico; Salinidad edáfica.

3. El sistema suelo-planta: la planta. Disponibilidad de los nutrientes. Interceptación e intercambio por contacto: Flujo de masas y difusión; La disolución edáfica; Intensidad y cantidad. Crecimiento y expansión radicular.

4. Determinaciones iónicas, valoración y cuantificación. Estimación de cationes. Estimación de fosfatos. Técnicas traza. Técnicas de electro-ultrafiltración. Estimación del nitrógeno disponible. Toma de muestras del suelo e interpretación de sus exámenes. Análisis de la hoja, análisis de la planta y análisis de tejidos. Métodos microbiológicos.

5. Absorción iónica. La célula vegetal. Las membranas vegetales. Absorción iónica y metabolismo. Teoría portadora. Bombas electrogénicas. Transporte activo y pasivo. Permeabilidad de la membrana. Antagonismo y sinergismo. Absorción y acumulación de aniones inorgánicos. Relación entre velocidad de absorción y la absorción de iones del substrato.

6. Azufre. Azufre en el suelo. Fisiología del azufre: Absorción; Transporte; Asimilación; Funciones metabólicas del azufre; Deficiencia azufrada: Síntomas visuales; Efectos morfológicos, anatómicos, celulares y metabólicos. Nutrición azufrada en las cosechas: Balance del azufre; Aplicación del azufre.

7. Nitrógeno. Nitrógeno en el suelo: Amonificación; Nitrificación; Desnitrificación; Fijación del amonio: Asimilación y relación con el nitrógeno inorgánico. El nitrógeno en la solución edáfica. Fisiología del Nitrógeno: Absorción; Transporte; Fijación biológica del nitrógeno; Asimilación y osmorregulación: Asimilación y reducción del nitrato (Localización en brotes y raíces. Edad de la hoja. Intensidad luminosa. Asimilación y osmorregulación); Asimilación del amonio. Las fracciones nitrogenadas. Biosíntesis de aminoácidos y proteínas. Papel de los compuestos nitrogenados orgánicos de bajo peso molecular. Nutrición nitrogenada por nitratos o amonio. Deficiencia nitrogenada: Síntomas visuales; Efectos morfológicos, anatómicos, celulares y metabólicos. Aplicación del nitrógeno: crecimiento y composición de la planta.

8. Fósforo. El fóforo en el suelo: Las fracciones y los minerales del fósforo. Adsorción de los fosfatos. El fósforo en la solución edáfica y la interacción de las raíces. Micorrizas. El fósforo en la fisiología: Absorción; Transporte; El fósforo y sus funciones metabólicas; El fósforo como elemento estructural; Papel del fósforo en la tranferencia de energía; Papel regulador del fósforo inorgánico; Las fracciones del fósforo; Deficiencia de fósforo: Síntomas visuales; Efectos morfológicos, anatómicos, celulares y metabólicos. Suministro de fósforo: crecimiento de la planta.

9. Potasio. El potasio en el suelo: Los minerales del potasio y su liberación; Fijación del potasio; Adsorción del potasio y su movilidad; Las fracciones del potasio. El potasio en la solución edáfica. El potasio en la fisiología: Absorción y transporte; Activación de los enzimas; Síntesis proteínicas; Osmorregulación: El régimen hídrico; Expansión celular; Movimientos estomáticos; Movimientos nictinásticos y seismonásticos. Fotosíntesis; Transporte en el floema; Fotosíntesis y transporte de los fotosintatos: Sustitución del potasio por el sodio; Equilibrio cation-anion; Deficiencia del potasio: Síntomas visuales; Efectos morfológicos, anatómicos, celulares y metabólicos. Aplicación del nitrógeno: crecimiento y composición de la planta.

10. Calcio. El calcio en el suelo: Los minerales que contienen calcio y su desgate; Adsorción del calcio y la solución del suelo; Aspectos ecológicos. El calcio en la fisiología: Absorción; Transporte; Las funciones bioquímicas; Las formas del calcio y sus contenidos; Estabilización de la pared celular; Expansión celular; Membranas y modulación enzimática; Regulación del calcio intracelular; El estroncio; Equilibrio Cation-anion en la osmorregulación. La deficiencia del calcio: Síntomas visuales; Efectos morfológicos, anatómicos, celulares y metabólicos. Suministro de calcio: crecimiento y composición.

11. Magnesio. El magnesio en el suelo. El magnesio en la fisiología: Absorción y transporte; Funciones bioquímicas; Síntesis clorofílica y pH celular; Activación de enzimas y transferencia energética; Deficiencia de magnesio: Efectos morfológicos, anatómicos, celulares y metabólicos. Suministro de magnesio, crecimiento y composición de la planta.

12. Sodio. El sodio en el suelo. El sodio en la fisiología: Esencialidad, el sodio como nutriente mineral; Papel del sodio en las especies C4; Sustitución del potasio por el sodio; El sodio como estimulador del crecimiento; Deficiencia de sodio: Efectos morfológicos, anatómicos, celulares y metabólicos. Suministro de sodio, crecimiento y composición de la planta.

13. Cloro. El cloro en el suelo. El cloro en la fisiología: Evolución fotosintética del O2; Bomba de protones ATPasa; Regulación estomática; Suplemento de cloro y crecimiento de la planta; Suplemento de cloro y osmorregulación; Deficiencia de cloro: Efectos morfológicos, anatómicos, celulares y metabólicos; Toxicidad de cloro. Suministro de cloro, crecimiento y composición de la planta.

14. Hierro. El hierro en la solución del suelo. Absorción. Transporte. Metabolismo. Alteraciones orgánicas producidas por deficiencia o toxicidad.

15. Manganeso. El manganeso en la solución del suelo. Absorción. Transporte. Metabolismo. Alteraciones orgánicas producidas por deficiencia o toxicidad.

16. Zinc. El zinc en la solución del suelo. Absorción. Transporte. Metabolismo. Alteraciones orgánicas producidas por deficiencia o toxicidad.

17. Cobre. El cobre en la solución del suelo. Absorción. Transporte. Metabolismo. Alteraciones orgánicas producidas por deficiencia o toxicidad.

18. Boro. El boro en la solución del suelo. Absorción. Transporte. Metabolismo. Alteraciones orgánicas producidas por deficiencia o toxicidad.

19. Molibdeno. El molibdeno en la solución del suelo. Absorción. Transporte. Metabolismo. Alteraciones orgánicas producidas por deficiencia o toxicidad.

20. Otros nutrientes. I. Silicio, Cobalto, Vanadio, Titanio. Absorción. Transporte. Funciones. Alteraciones producidas por deficiencia o toxicidad.

21. Otros nutrientes. II. Iodo, Bromo, Fluor, Niquel, Cromo, Selenio, Plomo, Cadmio. Absorción. Transporte. Funciones. Alteraciones producidas por deficiencia o toxicidad.

22. Diagnosis de la deficiencia y toxicidad nutricional. Aplicación de nutrientes y desarrollo vegetativo.Diagnosis del desorden nutricional por los síntomas visuales. Análisis vegetal. Métodos histoquímicos y bioquímicos. Análisis vegetal. Análisis del suelo.

23. Los fertilizantes. Fertilizantes orgánicos y minerales. Época de aplicación. Técnicas y métodos de aplicación.

MICORRIZAS



¿Qué son las micorrizas?



Aproximadamente el 85% de todas las especies vegetales viven en simbiosis con una
gran cantidad de hongos del suelo. Esta comunidad de vida es denominada MICORRIZA, la que se subdivide en dos tipos, según la forma de vida conjunta:

Endomicorriza: Las hifas de los hongos



penetran en el tejido cortical de la raíz de la planta y provocan una infección progresiva de las células de la corteza. En este proceso, la endomicorriza o Micorriza Vesículo-Arbuscular (MVA) forma en las células de la corteza extremos de hifas ramificados, similares a un árbol (arbúsculos), que actúan en calidad de órganos nutritivos, mediante los cuales tiene lugar el metabolismo simbiótico entre hongo y planta. Además, se forman vesículas como órganos de reserva.


Ectomicorriza:



Las hifas de los hongos envuelven las raíces de las plantas, penetran intracelularmente en el parenquima de la corteza, sin infectar sus células.

Mientras que la endomicorriza se encuentra en muchas plantas herbáceas (inclusive muchas plantas de cultivo, también en plantas leñosas, tales como palmeras, café, té, cacao, cítricos), la ectomicorriza se desarrolla sobre todo en especies forestales.

Endomicorriza: Hifas penetrando células del tejido cortical de la raíz.

Ectomicorriza: Hifas no penetran células corticales, ubicándose en el espacio intercelular.

Las Endomicorrizas se pueden ver sólo al microscopio.

¿Qué efectos produce la micorriza?



La micorriza es sumamente importante para el crecimiento de las plantas. Esto vale de manera especial para aquellos sitios en los cuales los factores importantes del crecimiento se encuentran por debajo del estado óptimo para el desarrollo de las plantas (dunas de arena, suelos pobres, superficies devastadas). Pero también en el cultivo de plantas bajo buenas condiciones en comparación con otras se obtienen efectos visibles muy positivos después de una inoculación suplementaria con micorriza.

Así se puede observar:



- Una mejor asimilación de los nutrientes en las plantas (aumento de la producción, aumento de la calidad, entre otras cosas)

- Una mejor tolerancia de las plantas frente a muchos factores de stress, por ej.: sequía, valores desfavorables de pH, alto contenido de sales, exceso de viento, etc.

- Mayor resistencia de las plantas frente a organismos patógenos (mejora de la salud de las plantas sin aplicación de bióxidos, entre otras muchas cosas).

Una inoculación plenamente eficaz con hongos micorrizas es posible sólo desde hace muy poco tiempo, después de que se consiguiera obtener un material aplicable, fácilmente manejable y de fácil almacenamiento.

Nuestro producto TRI-TON® es una substancia coadyuvante del suelo de esa naturaleza, biológicamente activa. Se compone de arcilla porosa (como material portador), sobre el cual mediante un procedimiento completamente biológico (sin aplicación de productos químicos) se fijan unidades de infección (por ej.: esporas) de micorrizas en una gran concentración.

En su aplicación se llega a una colonización de raíces vegetales y a la manifestación de una comunidad muy eficiente de vida (simbiosis). El producto favorece el fortalecimiento de un proceso que se desarrolla naturalmente en el suelo; es completamente inofensivo para los animales y los humanos.

Distribución de los organismos del suelo



1. Introducción



Adaptación al ambiente: modificaciones que tratan de ajustar al organismo a las variables que, afectan al control del flujo de calor y el flujo de sustancias.

Conductancia: facilidad de movimiento de calor y de sustancias que existe a través de una superficie.
Gradiente de concentración de distintas sustancias: la concentración de sustancias es distinta en el interior que en el medio circundante y tienen que existir una serie de mecanismos que regulen estas concentraciones.

Factores limitantes: los factores que condicionan la supervivencia, el crecimiento y la reproducción: la temperatura, la luz, los nutrientes inorgánicos, agua, gases.

2. Adaptación al ambiente


Hay que tener en cuenta dos factores fundamentales a la hora de ver las adaptaciones que han creado los organismos al medio:

- Velocidad y persistencia del cambio ambiental. El medio es cambiante y el cambio ambiental se produce en lapsos de tiempo muy cortos (continuamente) pero, además, se producen cambios históricos. Buena parte de las adaptaciones en los organismos son respuesta a un medio que ahora no existe (Ej. Óptimo atlántico). El cambio ambiental puede ser rápido o puede ser lento.

- Velocidad y balance coste-beneficio de la respuesta por parte del organismo. Este balance normalmente se establece en función de la persistencia del cambio ambiental.

Se puede hablar de cuatro tipos de modelos de respuesta:



2.1 Modelo de regulación.



Pretenden dotar a los organismos de mecanismos de respuesta que actúan muy rápidamente. Normalmente se refieren a cambios en la velocidad de los procesos fisiológicos pero también se pueden incluir los cambios de comportamiento. No tienen nunca una modificación de la morfología ni de la estructura biofísica del organismo. Suponen un gasto energético. Ej. Tiritar

2.2 Aclimatación



Es un tipo de respuesta más o menos rápida que implica un cambio morfológico reversible. Es una respuesta estructural. Ej. Cubierta grasa que acumulan algunos animales en invierno, la aclimatación de los alpinistas a la falta de oxígeno aumentando el número de eritrocitos en sangre y también existen multitud de enzimas que tienen distintos óptimos de temperatura de manera que el organismo puede utilizar más o menos los enzimas en función de la temperatura que haya.

2.3 Cambios en el desarrollo



Son cambios estructurales lentos e irreversibles que se producen como respuesta a cambios ambientales lentos. Ej. Plantas de sombra y plantas de sol tienen una relación entre hojas y raíces muy distinta, las que tienen peores condiciones tienen un aparato radicular más desarrollado para evitar la sequía.

2.4 Cambios de comportamiento



Son respuestas a unas modificaciones ambientales lo suficientemente severas para que no sirvan ninguna de las respuestas anteriores. Ej. Procesos migratorios y también se incluyen los procesos de hibernación (están implicados cambios de aclimatación pero va más allá), pérdida de las hojas de árboles caducifolios, el proceso de dormancia que tienen muchas semillas y los procesos de acumulación (permanentes).

Adaptaciones a distintos factores limitantes



1. Mantenimiento de la homeostasis



Muchos de los organismos son capaces de mantener un equilibrio salino que está íntimamente ligado a la regulación del flujo de agua. Los iones tienden a moverse de las zonas con mayor concentración a las de menor concentración. Hay dos procesos implicados: movimiento de iones y movimiento de agua. Los organismos lo que realmente hacen es mantener un desequilibrio y eso conlleva un gasto energético.

- Un pez que vive en agua dulce tiene una concentración iónica en su cuerpo mayor que la que hay en el medio y están sometidos a una tendencia a coger agua. Tiene unos mecanismos que son capaces de captar muchos iones en los riñones e, incluso, también en las branquias. Estos peces tienen una orina muy copiosa y poco concentrada en sales para eliminar el agua que les sobra.

- Un pez que vive en un medio marino se encuentra en una situación contraria, se encuentra sometido a una tendencia a perder agua y para evitarlo deben beber agua pero se tiene que dotar de unos mecanismos que les permitan expulsar las sales. Estos peces hacen una orina poco copiosa y muy concentrada en sales.

- Los tiburones y las rayas tienen urea en la sangre y con ella consiguen aumentar la concentración salina en su sangre, de este modo, contrarrestan la tendencia a la pérdida de agua ya que la concentración salina así es similar a la del exterior. Mantener alta la concentración de urea en la sangra conlleva un gasto metabólico.

- Los animales terrestres están ingiriendo iones constantemente, están acumulando iones en exceso y hay que excretarlos, fundamentalmente por la orina pero también por el sudor. Con este tipo de excrección también se está perdiendo agua que es un factor limitante. Animales que viven en zonas sin problemas de agua tienen orinas más copiosas que animales que viven con escasez de agua que tienen orinas más concentradas.

- Las plantas que viven en medios salinos son plantas blanquecinas con hojas pequeñas y, a menudo, cubiertas de pelillos para evitar la pérdida de agua. Estas plantas tienen que “excretar” el exceso de sales: muchas las excretan a través de la epidermis, por las raíces, los tallos o las hojas. El problema que tienen es, al tener una concentración tan elevada de sales, para contrarrestar la presión osmótica del suelo. A esto se le denomina sequía fisiológica: estas plantas se encuentran con problemas para captar agua aunque haya agua en el suelo. Ej. Las plantas barrilleras que se utilizaban para fabricar jabón, o los manglares que viven en litorales marinos y les cuesta mucho captar el agua: acumulan muchos solutos en sus raíces para contrarrestar el potencial osmótico.


3. Excreción de nitrógeno



La mayoría de los carnívoros tienen un problema fisiológico derivado de su dieta muy rica en proteínas y, por tanto, muy rica en nitrógeno. La mayoría de los carnívoros han desarrollado mecanismos para expulsar el nitrógeno.

- Los organismos acuáticos lo expulsan en forma de amoniaco. El problema es que el amoniaco es tóxico, así que no pueden concentrar mucho amoniaco y lo están expulsando continuamente, según lo sintetizan, por medio de la orina.

- Un carnívoro terrestre no puede acumular el nitrógeno en una molécula que le resulte tóxica porque no puede permitirse orinar continuamente.

i. Los mamíferos concentramos el nitrógeno en forma de urea (2 átomos de nitrógeno y 1 de carbono) que también supone un ahorro de agua ya que la urea se acumula en la sangre y, luego, es expulsada por una orina menos copiosa y más concentrada.

ii. Las aves y los reptiles acumulan el nitrógeno en forma de ácido úrico (4 átomos de nitrógeno y 5 de carbono), es más denso y cristaliza formando una pasta que se concentra muy bien, de modo que se pierde muy poco agua, pero se pierden 5 carbonos. La pasta que se forma se denomina Guano y es un abono muy apreciado.
En ambos caso el ahorro de agua implica una pérdida de carbonos que supone una energía no despreciable.

4. Conservación del agua



Está en relación con los iones y con su excreción pero también con la temperatura. Normalmente, cuando las temperaturas son mayores a las temperaturas óptimas, la mayoría de los organismos son capaces de disipar calor por medio de la sudoración. Antes de empezar a sudar por la piel externa, la evaporación de agua ya se ha producido antes por las vías respiratorias.

Organismos que no tienen disponibilidad de agua, en ambientes áridos, los animales tienden a buscar microclimas más frescos y disminuir su actividad e incluso migrar.

Las plantas tienen procesos de inactividad de su tasa metabólica, también son capaces de modificar la inclinación de sus hojas y existen plantas que pierden sus hojas en verano: son caducifolias estivales. Esta adaptación se denomina Halacofilia.

El camello se calienta muy lentamente. Sus jorobas acumulan agua y además aumentan mucho su relación superfiecie/volumen.

Muchos organismos se esconden en madrigueras y sólo salen para hacer trayectos cortos.
La rata canguro vive en el desierto australiano y, para soportar el calor, alterna la condensación y la evaporación del agua al respirar. Tiene unas fosas nasales con muchos pliegues que les sirven de superficie de condensación para el agua y a eso hay que unirle que estos animales tienen hábitos nocturnos.

Las plantas tienen unas adaptaciones más claras o más evidentes. El agua está retenida en el suelo por el potencial hídrico (conjunto de fuerzas que retienen el agua en el suelo). Cuanto más negativo es el potencial hídrico, mayor es la fuerza que retiene el agua en el suelo. El agua intersticial suele estar a unos -15atm y el agua que se encuentra cerca de la superficie de las partículas del suelo a -50atm. El primer agua que cogen las plantas es la intersticial y, una vez que no ha quedado agua intersticial, comienza la etapa de sequía. Normalmente obtener agua a menos de -15 atm es extremadamente difícil para las plantas. La mayor parte de las plantas obtienen agua por ósmosis: concentran moléculas en la savia. En los desiertos, las plantas desérticas son capaces de obtener agua de -60atm, pero el problema de la planta es transportar el agua de las raíces al resto de la planta ya que el agua tiene que ir en contra del potencial osmótico, así que la planta no tiene más remedio que abrir una zona en la parte superior para que el potencial hídrico del aire sea el que haga subir el agua.

Las plantas hacen fotosíntesis en sus hojas e intercambian gases. En este intercambio gaseoso también se está perdiendo agua así que las plantas hacinan las superficies por las que hacen fotosíntesis.

Hay tres tipos de plantas en cuanto al tipo de fotosíntesis que hacen:



- La mayor parte de las plantas son plantas C3. En estas plantas hay una mayor concentración de cloroplastos en el haz que en el envés. Realizan el ciclo de Calvin en el que el carbono del CO2 es incorporado para sintetizar glucosa (6 átomos de carbono). Requieren seis vueltas para sintetizar una molécula de glucosa. Primero se sintetiza fosfoglicerato (3 átomos de C). El CO2 es incorporado a la planta por los cloroplastos.

- Existen algunas plantas en las que se ha desdoblado el ciclo de Calvin en dos partes, son las plantas C 4. En estas plantas los cloroplastos aparecen concentrados cerca de los vasos xilemáticos. Una fase se realiza en las células del mesófilo y la otra en las células que rodean los vasos xilemáticos. En las plantas C 4 se sint4etiza ácido oxalacético, molécula de 4 C que pasa a otras células y se disocia. Hay un trabajo de concentración de CO2 en las células internas de la hoja próximas a los vasos conductores, esto es una forma de mantener los estomas abiertos el menor tiempo posible, lo llevan al interior para que no se pierda por simple difusión. En estas plantas hay más estomas en el envés que en el haz y suelen recubrirse de cutículas o pelillos para minimizar las pérdidas de agua. Las plantas C 4 representan evolutivamente una adaptación a ambientes áridos.

- Existe además un modelo aún más adaptado a ese tipo de sistemas, son las plantas CAM (metabolismo ácido de las crasuláceas). Es un mecanismo que han desarrollado las plantas crasas. Representa una modificación interior en el proceso de fotosíntesis. En las plantas CAM por las noches se asimila el CO2, que se une al fosfoenolpiruvato, se transforma en ácido oxalacético y luego en ácido málico. Este compuesto se puede almacenar durante horas en el interior de vacuolas. Durante el día, la planta cierra sus estomas, evitando la pérdida de agua y el ácido málico se disocia en CO2 y entra en un ciclo de Calvin convencional para sintetizar piruvato.

Plantas C 3, C 4 y CAM representan tres niveles diferentes de plantas adaptadas a la mínima pérdida de agua.


5. Oxígeno


Muchos animales tienen como elemento limitante el oxígeno. El problema de muchos organismos es que alcanzan un tamaño y un volumen considerable y se hace imposible la llegada de O2 a los tejidos por simple difusión.

- Los insectos se dotan de tráqueas que conectan los tejidos que van a consumir ese oxígeno.

- Los vertebrados disuelven el oxígeno en un fluido circundante como la sangre. El problema es que el oxígeno es muy poco soluble en agua tiene que utilizar compuestos como la hemoglobina para concentrar grandes cantidades de oxígeno y llevarlas al resto del cuerpo.

- Branquias: zonas muy irrigadas a las que el oxígeno pasa por simple difusión.


6. Temperatura



Hay organismos que dejan tu temperatura corporal estable y otros que no.

- Organismos reguladores: aquellos que son capaces de mantener una serie de condiciones internas más o menos estables.

- Organismos acomodadores: mantienen unas condiciones internas en absoluto paralelismo con las condiciones externas.

Hay organismos que no entran en ninguna de estas clases: los anfibios regulan la concentración de solutos en la sangre pero no regulan su temperatura. Se hace entonces otra clasificación:

- Homeotermos: organismos que mantienen unas condiciones de temperatura constantes (mamíferos y aves)

- Poiquilotermos: amoldan su temperatura a la del medio ambiente (resto de organismos, no sólo los animales)

Existen organismos que, aunque son capaces de regular su temperatura, como los osos, en determinadas condiciones pueden variar mucho su temperatura. Los animales poiquilotermos tampoco sen capaces de aguantar cualquier rango de temperatura (lagartijas al sol y peces que viven en determinadas profundidades dependiendo de la temperatura).

- Endotermos: aves y mamíferos. Mantienen una temperatura corporal a base de fuentes internas de energía.

- Ectotermos: utilizan fuentes de calor externas a sus cuerpos. El rango de temperatura que aguantan es mucho más amplio que el de los endotermos.
El fenómeno de endotermia parece que es lo que mayor independencia genera a los organismos así que los organismos se preguntan porqué razón son tan raros los organismos endotermos. Existen varias razones:

- Facilidad para regular la temperatura corporal: un animal cuya relación superficie/volumen sea grande tiene más facilidad para ser ectotermo pues tiene mucha superficie en contacto con el exterior. Cuando la relación superficie / volumen es pequeña, el animal tiene mayor beneficio en ser endotermo.

- No existen casos de endotermia en organismos marinos excepto en mamíferos. Esto es porque la endotermia supone un consumo de oxígeno por parte del organismo. La endotermia ha aparecido en organismos que no tienen limitaciones de oxígeno.

- La ectotermia, al tener un menor requerimiento energético, confiere una ventaja evolutiva en situaciones donde los aportes nutricionales no están siempre asegurados.

Los mamíferos y las aves viven en unos rangos de temperatura más pequeñas de las que soportan los peces y los reptiles. A medida que aumenta la relación superficie / volumen la regulación de la temperatura puede ser menos precisa. Los peces no han evolucionado hacia la endotermia porque viven en un medio donde el oxígeno es un factor limitante. Los reptiles han evolucionado varias veces hacia la endotermia pues aves, mamíferos descienden evolutivamente de los reptiles.

La ectotermia también puede reportar ventajas al organismo cuando éste se encuentra con una escasa disponibilidad de la cantidad y la calidad de nutrientes.
Un endotermo tiene que realizar un trabajo y consumir una energía para mantener unas condiciones internas muy distintas de las que hay en su medio.

Pérdidas de Q = K (Tb - Ta)

K = cte que depende de la conductancia de la superficie del objeto.

El metabolismo, a parte de parte para mantener un determinada temperatura interna, sirve para muchos otras cosas.

Tasa metabólica basal TMB (r): metabolismo de un organismo que se encuentra en reposo y sin digestión y se define en condiciones en las que la temperatura ambiente es superior a una determinada temperatura crítica (temperatura ambiental por debajo de la cual el organismo tiene que aumentar su metabolismo para mantener su temperatura). Ta>Tk


Tk depende de:


- La tasa metabólica basal
- La conductancia

En muchas ocasiones las dos cosas dependen de la relación superficie / volumen. A medida que aumenta el tamaño, la tasa metabólica basal aumenta más rápido que la superficie corporal.





Creative Commons License
Estos contenidos son Copyleft bajo una Licencia de Creative Commons.
Pueden ser distribuidos o reproducidos, mencionando su autor.
Siempre que no sea para un uso económico o comercial.
No se pueden alterar o transformar, para generar unos nuevos.

 
TodoMonografías.com © 2006 - Términos y Condiciones - Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons. Creative Commons License