La Biosfera

Enviado por lucy.bahia

Biosfera y biodiversidad

Todos los paisajes son diferentes porque tienen relieves y climas distintos, pero también se distinguen por los seres vivos que los habitan.

El conjunto de todos los ambientes o paisajes de la tierra constituyen la biosfera, y la gran variedad de seres vivos que forman parte de ella es la biodiversidad.

No se conoce el número exacto de especies que habitan la biosfera, porque permanentemente se descubren especies nuevas y otras se extinguen. Hasta la actualidad se identificaron cerca de dos millones de especies y se estima que le total existente podría llegar a diez millones.

Teoría de la inmutabilidad de las especies o fijismo

Según Georges Cuvier, los fósiles no correspondían a seres vivientes conocidos, si no a otros que eran desconocidos. Él justificaba la existencia de los fósiles diciendo que en la historia de la Tierra habían ocurrido sucesivas catástrofes, cada una de ellas seguida de una creación. Para él, los seres vivos permanecían fijos o inmutables desde su creación. Por estas ideas, Cuvier, era considerado un representante de la teoría de la inmutabilidad o fijeza de las especies.

Cuando los estudios geológicos empezaron a revelar que la tierra es mas antigua de lo que se creía cambio la idea que se tenia de los fósiles, las únicas evidencias del presente que dan cuenta de los organismos que vivieron en el pasado. Ya no resulto lógico pensar que los fósiles fueron semejantes a las formas vivientes por pura casualidad.

La biología dio un gran salto cuando se reemplazó el concepto de la inmutabilidad o fijeza de las especies, sostenida por los fijistas por la idea de que las especies son sustituidas por otras con el paso del tiempo.

La clasificación de las especies

Carl Von Linneo agrupo en la misma especie a los organismos con mayor número de semejanzas y con las especies mas parecidas conformo grupos que llamo géneros. Linneo designo a cada especie con dos nombres en latín, por ejemplo CANIS VULGARIS, primero el genero al que pertenece y luego su nombre especifico. Esta forma de nomenclatura binominal se ha mantenido desde entonces. Por toda esta tarea, Linneo es considerado el fundador de la taxonomía, rama de la biología que estudia la forma de clasificar los seres vivos.

Combustible fósiles

En lugares ocupados por desiertos, hace millones de años existieron exuberantes bosques. Una evidencia de esta transformación son los yacimientos de carbón mineral que se formaron hace 275 millones de años en el período carbonífero. En ese período las condiciones eran adecuadas para el crecimiento rápido de selvas y bosques de clima tropical en terrenos pantanosos.

Los restos de plantas se acumulaban en el fondo del agua estancada. La descomposición de los restos vegetales produjo un material negruzco llamado turba. A medida que se compactaba y se enterraba, ciertos procesos químicos y un aumento de la temperatura provocaban la transformación de la turba en distintos tipos de carbón que constituyen los yacimientos actuales.

Cuanto más antiguo es el carbón mayor es el poder calorífico, es decir, un Kg de carbón quemado produce más cantidad de calor y deja menos cenizas que un carbón más moderno. El carbón mineral más antiguo es la antracita, que se combustiona casi en un 100%. En cambio la turba, que puede tener solo 20 mil años, tiene un poder calórico bajo, solo se quema en un cincuenta y cinco por ciento y sus cenizas son muy abundantes.

Al igual que el carbón, el petróleo y el gas natural son combustibles fósiles, pero producidos por la transformación de restos de organismos principalmente marinos que se depositan en los fondos de antiguos mares y lagos de zonas tropicales. El gas natural y el petróleo se encuentran formando grandes bolsas en el interior de la corteza terrestre. Para extraerlo es necesario perforar. Las perforaciones empezaron en los continentes, continuaron en las aguas costeras y actualmente también se excava en aguas profundas.

Las perforaciones en busca de gas y petróleo requieren de alta tecnología. La instalación de enormes plataformas completa el trabajo de exploración que realizan los geólogos. El gas sale por si mismo, pero si el petróleo no surge espontáneamente hay que bombearlo hasta la superficie.

Del petróleo se extraen numerosos subproductos o derivados gases, nafta, aceites, alquitrán, betún. El gas natural para uso doméstico e industria se distribuye por una amplia red de tuberías llamadas gasoductos, o se vende comprimido garrafas (en estado liquido o gas licuado).

En la Argentina, los yacimientos de gas y petróleos productivos actuales están en el noroeste, en la zona cuyana, en Neuquen, en las regiones cordilleranas y costera de Chubut y Santa Cruz (Golfo en San Jorge), en Tierra del Fuego y en la plataforma continental del Mar Argentino desde el golfo de San Jorge hasta Tierra del Fuego.

Fósiles: significado e importancia

Cuando un ser vivo muere, se destruye por la acción conjunta de los factores climáticos y los microorganismos descomponedores: en consecuencia llega casi a desaparecer un tiempo no muy largo. Pero en algunas ocasiones los restos de un ser vivo, especialmente sus partes duras, son preservadas de la descomposición y se transforman en fósiles. Sólo una parte de las especies que extinguieron dejaron fósiles.

Un caso muy revelador de la importancia de los fósiles como evidencia de la evolución es la reconstrucción de la evolución de las aves.

Para nadie es novedad volar. Pero resulta difícil pensar que el antecesor de las aves haya sido un reptil parecido a una lagartija.

Las primeras evidencias aparecieron en 1862, cuando un grupo de paleontólogos encontró las formas fósiles de un ave primitiva que llamaron Archaeopteryx. Si no fuera porque se conservaron intactas las plumas fósiles, los científicos hubieran asegurado que se trataba de un reptil con alas, ya que las características del esqueleto así lo demostraban. Sin embargo, Archaeopteryx debió ser muy mal volador, a lo sumo planeador y, por lo tanto, las plumas no servirían en principio para el vuelo, sino que cumplirían la función de aislare cuerpo del animal de la temperatura exterior, lo que les permitía mantener constante la temperatura corporal.

A partir del hallazgo de Archaeopteryx, los científicos reconstituyeron la historia evolutivas de las aves y llegaron a la conclusión de que el antecesor reptil subiría a los arboles y utilizaría las extremidades anteriores para saltear de rama en rama ayudado por el planeo.

Así como las aves, el estudio de muchos fósiles refleja claramente que estos presentan características intermedias entre dos grupos diferentes de seres vivos actuales. De este modo los fósiles son la evidencia de las relaciones de parentesco entre las especies actuales analizadas.

Más sobre fósiles

El estudio de los fósiles es tarea de los paleontólogos. El conjunto de fósiles hallados por estos científicos constituye el registro fósil.

En algunos casos los hallazgos fósiles permiten reconstruir el proceso evolutivo completo de ciertos grupos de seres vivos, en especial de algunos animales vertebrados como los caballos, los camellos, los elefantes y el hombre.

El echo de que un ser vivo deje restos fósiles depende en primer lugar que los restos orgánicos queden rápidamente incluidos en materiales que los aíslen de la atmósfera y de los microorganismos, aun así las partes blandas rara vez se conservan. Y en segundo lugar de que ese organismo posea partes perdurables, que suelen ser esqueletos u otras partes duras del propio cuerpo o bien huevos, nidos, huellas o excrementos.

En el proceso de formación de fósiles o fosilización se reemplazan los compuestos orgánicos del ser muerto por otras sustancias generalmente minerales. En el mejor de los casos la sustitución se realiza molécula a molécula, lo que permite que se conserven hasta las estructuras más delicadas.

Muchos fósiles ni siquiera son restos transformados sino un vaciado o molde del organismo que se rellenó con otro material. También se consideran fósiles las improntas o impresiones dejadas en las rocas sedimentarias por las hojas de vegetales, las alas de insectos o las huellas de un animal.

Proceso de Fosilización

Los restos de un trilobite se depositaron en el lecho sedimentario marino.
Las partes blandas desaparecen rápidamente por su exoesqueleto perdura.
Las capas sedimentarias cubren y preservan los restos. El agua que se infiltra disuelve lentamente algunas sustancias de esos restos. Al mismo tiempo, otras sustancias minerales provenientes del suelo sustituyen a las que se disolvieron. Posteriormente el terreno puede elevarse y emerger, la erosión elimina las capas superiores y el fósil queda al descubierto.

Los fósiles indican el tiempo

Para reconstruir la sucesión de hechos que ocurrieron en la Tierra fue necesario establecer una escala de tiempo. Una forma es ordenar los sucesos según cuál ocurrió antes y cuál ocurrió después, aunque no se pueda establecer la edad o duración de cada uno. Éste es un método de datación relativa.

El naturalista y médico Niels Steno observó que los estratos rocosos se van formando horizontalmente unos sobre otros; en consecuencia propuso que debía considerarse más antiguo el estrato más profundo. Éste es un principio básico de la geología y se llama principio de superposición.

Por lo tanto, los fósiles que aparecen en las capas interiores se consideran más antiguos en relación con los que se encuentran en los estratos superiores.

Sobre la base de este principio, también se establece que todos los fósiles contenidos en el mismo estrato rocoso pertenecen a la misma época. Además, si en dos estratos diferentes se halla el mismo tipo de fósiles, se considera que tienen igual antigüedad. Esto se conoce como principio de identidad paleontológica.

Teniendo en cuenta ambos principios los científicos pudieron fijar una cronología relativa de los sucesos geológicos, es decir determinar cuales tuvieron lugar antes y cuáles después.

Para la datación relativa fue necesario establecer cuales eran los fósiles característicos de cada estrato rocoso, es decir aquellos que corresponden a organismos que existieron en determinado período de la historia de la Tierra. Estos fósiles característicos se denominan fósiles guías.

Para establecer la edad de los fósiles y de las rocas en la que estos se hallan fue necesario que se desarrollaran métodos de datacion absoluta basados en la radiactividad de algunos materiales terrestres. La radiactividad es la propiedad que tienen algunos elementos químicos, como el uranio, de emitir radiaciones. Esta emisión de energía se produce cuando el núcleo de átomos inestables de esos elementos se desintegra espontáneamente. Como resultado de transformación nuclear aparecen átomos más estables del mismo o de otro elemento, es decir átomos que ya no desintegran espontáneamente su núcleo.

Luego, el físico Ernest Rutherford observo que las propiedades radioactivas del uranio que contenían ciertas rocas podrían ser utilizadas para conocer su edad. Los átomos inestables de uranio se transforman lentamente en átomos más estables de plomo.

El tiempo que tarda la mitad de una cantidad inicial de uranio en transformarse en plomo es la vida media del uranio: la mitad de una cantidad de uranio 238 tarda 4.500 millones de años en convertirse en plomo 206. De este modo, si se conocen las cantidades de plomo y uranio presentes en una roca, se puede calcular cuanto tiempo hace que se formo esa roca.

Para datar fósiles se utiliza un isótopo de carbono, el carbono 14, ya que los seres vivos contienen carbono en su composición. Todas las plantas y las algas incorporan dióxido de carbono del aire. Asimismo, una cantidad pequeña y constante de moléculas de dióxido de carbono están compuesta por átomos de carbono 14; el resto esta compuesta por el isótopo estable del carbono, el carbono 12. Los animales y otros consumidores obtienen el carbono al ingerir vegetales. Cuando un organismo muere, la incorporación de carbono se detiene y el carbono 14 de su cuerpo se transforma lentamente en el isótopo más estable, el carbono 12. En consecuencia, sise conoce la vida media del carbono14 (5.736 años) y las proporciones de carbono 14 y carbono 12 que tiene el fósil, se puede calcular su edad

Las eras Geológicas

Una vez que se logró saber la edad de las rocas más antiguas y de los fósiles se dividió la historia de la Tierra en tres eras que, a su vez, se dividen en períodos y éstos pueden subdividirse en épocas. Los criterios utilizados para hacer estas divisiones se basaron en los cambios bruscos en la sedimentación, en grandes movimientos tectónicos, y en los reemplazos de unos seres vivos por otros.

El nombre de esta era significa: " vida antigua". La mayoría de los invertebrados evolucionaron y aparecieron animales con esqueletos óseos. Los anfibios evolucionaron de los peces y se mudaron a la tierra hacia la mitad de la era; estos dieron lugar a los reptiles. Las primeras plantas complejas aparecieron en la tierra hace aproximadamente 420 millones de años. Al de la era, la Antártida, Africa, India y Sudamérica estaban agrupadas cerca del Polo Sur.
La era paleozoica
Durante esta era, que significa: "vida media". Los dinosaurios dominaron la Tierra y los reptiles acuáticos dominaron los océanos. Esta fue la era de los reptiles. El clima era generalmente cálido y los continentes que conocemos se habían formado por ruptura del enorme supercontinente. América del Sur, Africa, Antártida, India y Australia estaban aun lejos, sin embargo, de sus posiciones actuales. El final de la era lo marcó la extinción de los reptiles gigantes y de casi todos los amonites. El superviviente, que aun existe, es el Naualus.
La era mesozoica
La era cenozoica

La era de la "vida moderna" contempló la supremacía de los mamíferos sobre los reptiles en el dominio de la Tierra. Muchos enormes y extraños animales evolucionaron rápidamente y se extinguieron de modo que dejaron espacio libre a los predecesores de nuestros modernos antílopes, elefantes, murciélagos, kanguros, ratones y otras especies. Las plantas con flores evolucionaron y recubrieron la Tierra con arboles y hierbas y se produjo un enorme aumento en el numero de insectos. El hombre evolucionó desde su predecesor del bosque, el simio.

Teoría de Oparin

En 1924 el bioquímico Alexander Oparin propuso la siguiente hipótesis: en la atmósfera y los océanos de la tierra primitiva se combinaron diversas sustancias ricas en carbono, hidrogeno y nitrógeno y se originaron así las formas primarias de vida.

Luego, la evolución de los organismos más primitivos siguió caminos diferentes, y eso genero la gran diversidad de los seres vivos que hoy conocemos.

Alexander Oparin expuso sus ideas bajo el nombre de "Teoría de la evolución espontánea de los seres vivos".

En 1953 se demostró que la hipótesis de Oparin podía ser cierta: en la universidad de Chicago se realizo un experimento que simula las condiciones supuesta para la Tierra hace cuatro millones de años y se obtuvieron determinadas moléculas a que se les dio el nombre de aminoácidos, similares a las que constituyen los seres vivos.

Dos científicos diseñaron un aparato con el que simulaban las condiciones de la atmósfera y océanos primitivos. Hicieron circular descargas eléctricas como si se tratara de una tormenta eléctrica de rayos sobre los gases contenidos en el aparato y, como resultado, obtuvieron moléculas orgánicas sencillas, tales como los aminoácidos que forman proteínas.

Los compuestos orgánicos que existen en la actualidad sobre la Tierra se destruyen porque se oxidan, es decir reaccionan lentamente ante moléculas de oxigeno atmosférico o son atacados por organismos descomponedores.

Antes de que se originara la vida, la atmósfera de la Tierra carecía de oxigeno y, obviamente, tampoco existía ninguna clase de organismo. De este modo, ni la oxidación ni la descomposición habrían destruido los primeros compuestos.

Así, las moléculas orgánicas complejas pudieron acumularse durante millones de años y agruparse en agregados moleculares complejos. A pesar de las condiciones ventajosas en que se encontraban la mayoría de las moléculas, quizá fue demasiado inestable para existir durante mucho tiempo. Sólo algunos agregados moleculares habrían contenido combinaciones particularmente favorables de moléculas que les permitieron evolucionar por selección natural, aumentando su complejidad, su estabilidad y su capacidad de dividirse y dejar copias semejantes a sí mismos.

Se originaron así las primeras células con capacidad de tener reacciones químicas sencillas, es decir aparecieron los primeros seres vivos.

Con el transcurso del tiempo, algunas células adquirieron capacidad de realizar fotosíntesis y liberar oxigeno a la atmósfera. La existencia de moléculas de oxigeno, gas indispensable en la respiración, permitió la existencia de nuevas y múltiples formas de vida.

El oxigeno envolvió la Tierra y comenzaron a ocurrir grandes cambios. Uno de ellos fue la lenta formación de la capa de ozono que, al filtrar las radiaciones ultravioletas, permitió la existencia de otras formas de vida.

Los experimentos que realizaron Miller y Urey solo demostraron como podían haberse formado los compuestos orgánicos sencillos, pero no las primeras células. Ante esto Miller afirmo: "Creo que aun no hemos dado con el truco correcto. Cuándo encontremos la respuesta, será tan condenadamente simple que todos nos preguntaremos, ¿cómo no se me ocurrió antes?".(Investigación y Ciencia, abril 1991).

Todas las explicaciones y experimentos realizados acerca del origen de la vida tratan de demostrar lo que pudo haber ocurrido, pero eso no significa que fue realmente así lo que ocurrió.

Las hipótesis planteadas y los experimentos realizados parten de supuestos. En este caso el supuesto es que los primeros compuestos orgánicos surgieron en el agua. También existen otras posturas que consideran que los primeros compuestos complejos no se formaron en los mares sino sobre superficies de arcilla.

Otros científicos, en cambio, sostienen que los primeros compuestos orgánicos se originaron en el espacio exterior y llegaron a la Tierra por medio de un meteorito.

La existencia de compuestos de compuestos orgánicos en el exterior hace posible pensar que pudo originarse la vida en otro planeta. La ciencia sigue haciendo nuevos hallazgos y formulando hipótesis al respecto.

Las burbujas que dieron origen a la vida

Desde 1938 los biólogos piensan que la vida surgió espontanea y lentamente en los mares primitivos, por eso llamados "la sopa primordial". Pero el geofísico Louis Lerman, del laboratorio Lawrence Berkelev de California, Estados Unidos, habla de soda en vez de sopa. Fundamentalmente, Lerman dio una explicación posible a un hecho hasta hoy imposible de justificar: que la vida haya logrado surgir de la materia abiótica en menos de 200 millones de años.

"Demasiada evolución en demasiado poco tiempo", dicen los críticos de Oparín. Ahora bien, ningún biólogo se anima a rechazar su teoría, puesto que no hay otra mejor, salvo las hipótesis creacionistas que dicen que la vida surgió por orden divina. La hipótesis de Lerman llega al rescate de Oparín.

Muchos biólogos actuales concuerdan en que la idea central de Lerman es sencilla, sólida y esta bien apoyada en observaciones de la zona de contacto entre el mar y la atmósfera que todavía siguen vigentes.

Representación de la hipótesis de Lerman.

El viento y el oleaje generan constantemente burbujas en la superficie de los mares primitivos.
Las paredes de cada burbuja atraen y concentra las moléculas orgánicas simples disueltas en agua.
La ruptura de las burbujas expulsa gotitas con estas moléculas simultáneamente concentradas. Las gotitas flotan sobre la superficie en forma de aerosol, es decir, de pequeñas partículas sólidas o liquidas dispersas en gas.
El aerosol sufre la acción de los rayos solares ultravioletas y de las descargas eléctricas de la atmósfera. Las moléculas simples se combinan y forman otras más complejas.
El aerosol cae en el mar con su carga de moléculas complejas y el ciclo vuelve a iniciarse generando moléculas de complejidad creciente.

Teorías de la Evolución: Darwin y Lamarck

La primera teoría acerca de cómo cambian las especies la propuso en 1809 el naturalista Jean Baptiste de Lamarck, quien se opuso a los fijistas sosteniendo que los organismos se transforman por la influencia directa del medio.

Basó sus ideas en la observación minuciosa de numerosos individuos.

Según él, los cambios que lentamente se producen en el ambiente crean en los seres vivos nuevas necesidades. Los individuos guiados por lo que él llamaba un "impulso interno para alcanzar la perfección", adquieren nuevas costumbres o conductas para satisfacer esas necesidades. De este modo se produce el desarrollo de aquellos órganos que mas se usan. En cambio, si no existe la necesidad, los órganos que no se usan, desaparecen o se atrofian. Además, Lamarck sostenía que las modificaciones inducidas por el ambiente se transmiten de padres a hijos y así, con el tiempo, resultaría una nueva especie.

Esta teoría de la herencia de los caracteres adquiridos de Lamarck fue la primera propuesta para explicar el cambio de especies.

Uno de los ejemplos preferidos de él, para defender su teoría frente a los fijistas fue el del largo del cuello de las jirafas: las jirafas primitivas se alimentaban de hojas, en un período de sequía, los recursos alimentarios disminuyeron, al acabarse las hojas, las jirafas estiraron el cuello para alcanzar las más elevadas.

El biólogo Charles Darwin propuso otra teoría para explicar el desarrollo de la gran biodiversidad.

En el año 1831, embarco como naturalista en un viaje de exploración científica alrededor del mundo. En Sudamérica permaneció mucho tiempo en tierra firme y pudo formar colecciones de piedras, fósiles, plantas y animales.

También se dedico al estudio de la geología.

Durante el viaje visito las islas Galápagos, ubicadas en el océano Pacifico a un 1000 Km de las costas de Sudamérica y su formación, de origen volcánico, es muy posterior a la del continente. En ellas encontró solo un tipo de aves terrestres: los pinzones. Se identificaron muchas especies, ninguna de las cuales existía en el continente, ni tampoco en otra parte del mundo.

A Darwin le pareció poco razonable que, según las ideas predominantes en la época, se hubiesen creado tantas espacies de pinzones para un territorio tan reducido. Tampoco le conformaba la explicación de Lamarck que por un "impulso interno para alcanzar la perfección" los pinzones hubiesen adquirido tantas adaptaciones diferentes.

La minuciosa observación de los seres vivos permitió a Darwin advertir que dentro de una misma especie no hay dos organismos idénticos, sino que éstos presentan pequeñas variaciones entre sí. Esta característica propia de cada especie se denomina variabilidad.

A partir de todos los datos que logro reunir, Darwin reafirmó su idea de que a través del tiempo las especies se transforman en otras. Sin embargo, aún le faltaba encontrar una explicación que relacionara la variabilidad con los cambios de las especies en el tiempo.

Darwin leyó un libro de Thomas Malthus que afirmaba que la población humana crecía más rápido que la disponibilidad de recursos y que el crecimiento se detendría por el hambre, las enfermedades o las guerras.

Entonces penso que las ideas de Mathus podrían aplicarse a todas las formas de vida: si una especie producía mayor numero de individuos de los que se puede alimentar, estos deberían competir por los recursos del medio. Se entablaría así una lucha por la existencia.

Al mismo tiempo, otro naturalista, Alfred Wallace, analizaba el problema de los cambios de las especies y llego a las mismas conclusiones que Darwin. Juntos propusieron que la vida cambia en forma lenta, constante y gradual y que este cambio que llamaron evolución puede ser explicado mediante el mecanismo de selección natural.

En una especie se producen mas descendientes de los que pueden sobrevivir.

Los individuos de la misma especie no son idénticos. Las variaciones que presentan entre sí, pueden influir en las probabilidades de sobrevivencia. Solo los individuos más aptos en relación al ambiente sobreviven y se reproducen.

Como las características de los pueden ser heredadas por los hijos, después de muchas generaciones, la proporción de individuos más aptos en ese ambiente tiende a aumentar.

En condiciones naturales es el ambiente el que selecciona los individuos mas aptos, es decir los mejor dotados para aprovechar los recursos del ambiente en cada momento, estos individuos vivirán mas y tendrán mas probabilidad de dejar mayor descendencia. Así la especie ira cambiando lentamente siempre en relación con los cambios ambientales. Este proceso se denomina evolución por selección natural.

La teoría de la evolución por selección natural permite explicar los cambios que ocurren en una especie a lo largo del tiempo, pero ¿cómo explica esta teoría la aparición de nuevas especies?

Las diferentes especies de pinzones que llegaron a las islas Galápagos pudieron originarse porque las islas estaban bastante cercanas como para que llagara algún pájaro colonizador. Pero también porque las islas estaban suficientemente separadas como para que cada población evolucionara en forma aislada. Por consiguiente, el mar fue la barrera geográfica que determino la formación de nuevas especies.

El aislamiento reproductivo entre poblaciones de una especie puede darse también porque se diferencian en el comportamiento, se reproducen en distintas épocas del año o porque sus células sexuales son incompatibles.

Trece son las islas del archipiélago y 13 son las especies de pinzones, más otra especie característica de los cocos que se halla a 1.000 km de distancia.

Llegan los primeros pinzones a la isla más cercana al continente.
Luego de sucesivas generaciones la especie presenta características diferentes.
Alguna hembra de la nueva especie puede llegar a una segunda isla de ambiente diferente.
La población de pinzones de la nueva isla por selección natural, origina una nueva especie adaptada a ese ambiente.
Algunos pájaros de la segunda isla volvieron a la primera, al ser una especie diferente ya no pudieron fecundar a los que allí habitaban.
Del mismo modo el proceso pudo haberse repetido entre todas las islas Galápagos.

Lucía López

Argentina