Producción de azúcares en las plantas y forma humana de producción: ¿Similitud o diferencia?

Cuando uno menos lo espera, dos temas pueden poseer una relación oculta. Esto ocurre en el caso del ciclo de producción de azúcares en las plantas y la forma en que la humanidad produce desde la revolución industrial (Ver vídeo a continuación).

Ambos procesos son generadores de productos; en el caso de la producción de azúcares en las plantas, la cual ocurre a través de la fotosíntesis, es un ciclo compuesto de dos fases: la fase lumínica y el ciclo de Calvin. (Ver figura 1)

Figura 1: Fotosíntesis en un planta.

Fuente: Domestika, 2012.

La fotosíntesis en un proceso cíclico, el cual produce una cierta cantidad de moléculas, pero a su vez, durante la producción, genera las moléculas necesarias para que el ciclo se siga llevando a cabo de manera óptima y eficiente, sin agotar ningún recurso existente en el proceso.
Por el contrario,  la forma en que la humanidad produce desde la revolución industrial, es completamente distinta. Se trata de un proceso lineal, basado en el consumo y producción de recursos, pero durante este proceso no se generan los recursos necesarios para que no se agoten los usados al comienzo, rompiendo así la ciclicidad y produciendo un agotamiento y deterioro de los recursos disponibles. (Ver figura 2)

Figura 2: Agotamiento de los recursos naturales

Fuente: Michael Aguirre, 2011.

Si analizamos la efectividad de estos dos procesos, el primero (ciclo de producción de azúcares en las plantas) es más eficiente debido a su comportamiento cíclico, no agota ni deteriora los recursos existentes para llevar a cabo su funcionamiento, por el contrario, ocupa de la mejor manera posible cada uno caracterizándose así como un proceso altamente efectivo, definido y por sobre todo, sustentable.

Llevado a nuestra situación actual como humanidad, se ve claramente el por qué ahora el mundo en general se ha comenzado a preocupar y generar posibles soluciones a la escasez de recursos, debido a que el proceso lineal de la producción que se ha llevado a cabo desde la revolución industrial ha generado que ingrese más de lo que resulta al finalizar el proceso.

Bibliografía:

Organización de Estados Iberoamericanos (2014) Agotamiento y destrucción de los recursos naturales. URL: http://www.oei.es/decada/accion23.htm (acceso Octubre 20 2015)

Machos v/s hembras en la reproducción

La reproducción es el proceso por el cual procrean los organismos o células de origen animal y vegetal. Es una de las funciones esenciales de los organismos vivos, tan necesaria para la preservación de las especies como lo es la alimentación para la conservación de cada individuo.(Audesirk, 1997). 

Según Audesirk, en casi todos los organismos animales la reproducción ocurre durante o después del período de crecimiento máximo.Cabe notar que la reproducción puede ser tan sexual como asexual.

La reproducción sexual es una actividad biológica altamente costosa, que recorta la inversión genética individual a la mitad. En el caso de las hembras, gastan más energía para producir gametos, además de que deben llevar a cabo la etapa de gestación, por lo que su éxito reproductivo es constante. En cambio, la capacidad de apareamiento de los machos (debido al tipo de gameto que producen) es potencialmente ilimitada, lo que hace razonable suponer que las hembras sean un recurso escaso. Cuando un sexo (en este caso la hembra) se convierte en un recurso limitante para el otro, el resultado consiste en un incremento en la competencia entre los miembros del sexo accesible (en este caso el macho) para aparearse con ejemplares del sexo limitante. Esto genera una asimetría en la inversión energética en la reproducción de macho y hembras.

Esto se puede reflejar en el estudio que realizó Bateman, en 1948, con moscas de la fruta (Drosophila melagonaster), donde colocó igual número de machos y hembras (1:1) en un ambiente óptimo para la

reproducción. A través de marcadores genéticos pudo individualizar los padres de cada nuevo juvenil y calcular así el éxito reproductivo de cada ejemplar (Ver figura 1). Concluyó que el éxito reproductivo máximo que pudo alcanzar un macho fue mayor que el de una hembra. En promedio el éxito reproductivo de machos y hembras de una población es igual, ya que todo hijo debe necesariamente tener un padre y una madre. Pero el éxito reproductivo máximo que puede presentar un macho es mayor que el máximo alcanzado por hembras. De este experimento, se generó el actual efecto Bateman.(Ver figura 2)

Figura 1: Experimento con Drosophila melagonaster.

Fuente: UBA, 2013.

Figura 2: Esquema comparativo de hembras y machos en cuanto a gametas, éxito reproductivo y varianza en el éxito reproductivo.

Fuente: UBA, 2013.

Frente a esta asimetría, tanto machos como hembras han generado distintas estrategias para resolver esta diferencia. Los machos compiten por parejas (al ser un recurso limitante), y desarrollaron comportamientos y estructuras para localizar y atraer parejas, siendo estas últimas normalmente estructuras vistosas que, dependiendo de su calidad, es elegido o no por la hembra. Por otro lado, la hembra posee un comportamiento selectivo con el macho, para asegurar así una reproducción eficaz y una cría con características óptimas para la perduración de la especie.

Bibliografía:

Gabelli,F. 2014. Teoría de selección sexual y origen de los sexos. URL: http://www.psi.uba.ar/academica/carrerasdegrado/psicologia/sitios_catedras/electivas/090_comportamiento/material/teoria_de_seleccion_sexual.pdf (acceso Octubre 21 2015).

Smith, R.L., and Smith T.M. 2001. Ecología. En: 156-167. Traducción de Francesc Mezquita y Eduardo Aparici. Addison Wesley (Pearson Educación S. A.), Talleres Gráficos Peñalara S. A., Madrid, España. 4ª Edición

Animales y plantas al poder de la adaptación

La adaptación corresponde a cualquier característica del desarrollo, comportamiento, morfología o fisiología que surge en un ambiente determinado como resultado de la selección natural, y que mejora su oportunidad para sobrevivir y dejar descendencia fértil (en inglés, se le denomina Fitness).

Una característica es adaptativa cuando, comparada con por lo menos alguna otra característica alternativa, incrementa la supervivencia y eficacia de la reproducción.

Tanto en la flora como fauna alrededor del mundo, encontramos distintas adaptaciones que permiten al individuo desarrollar de manera óptima su ciclo de vida. Específicamente en Chile, un país con clima mediterráneo y con un alto grado de endemismo en su biodiversidad, se encuentran diversos ejemplos de adaptaciones tanto en la flora como fauna presente.

Por el lado de la flora de zona central (con un característico clima mediterráneo), esta en general presenta adaptaciones vegetales para evitar la pérdida de agua por evaporación expresadas en filomas perennes de menor tamaño (evita la sobreexposición al calor), como el caso del Litre (Lithraea caustica). (Ver imagen 1)

Imagen 1: Hojas de Lithraea caustica.

Fuente: Museo Flora chilena, 2014.

En regiones áridas, como el norte de nuestro país, una adaptación vegetal típica que posee la flora es la presencia de cladodios, filoclados y filodios, tipos de tallos modificados que reemplazan la función de la hoja y ayudan al individuo a conservar la mayor cantidad de agua posible cuando el recurso es escaso en su entorno. Otra modificación son las espinas, las cuales son hojas modificadas que ayudan a reducir la pérdida de agua. El Quisco (Echinopsis chiloensis), una especie endémica de Chile, presenta este tipo de hoja modificada. (Ver imagen 2)

Imagen 2: Espinas de Echinopsis chiloensis.

Fuente: Milodon, 2013.

Respecto a las adaptaciones animales que presenta la fauna chilena, enfocadas en la reducción de pérdida de calor, con la presencia de pelaje y la generación de una capa de grasa subcutánea que se acumula en lo llamado panículo adiposo.

Bibliografía: 
Smith, R.L., and Smith T.M. 2001. Ecología. En: 69-81. Traducción de Francesc Mezquita y Eduardo Aparici. Addison Wesley (Pearson Educación S. A.), Talleres Gráficos Peñalara S. A., Madrid, España. 4ª Edición.

La vitalidad del agua

El agua es una sustancia de importancia fundamental para la vida, con propiedades excepcionales, como consecuencia de su estructura molecular y composición.

El agua posee un calor específico, el cual es el número de calorías necesarias para que aumente un grado Celsius la temperatura de un grado de agua (Ver imagen 1). El agua puede almacenar enormes cantidades de energía calórica con un pequeño aumento de su temperatura. Para el agua en estado natural de los lagos, lagunas o del mar suba solamente 1°C, es necesario que se absorba una cantidad ingente de calor. Estas masas se calientan lentamente en primavera y se enfrían con la misma lentitud en otoño. Este comportamiento impide que se produzcan amplias variaciones estacionales de temperatura en el medio acuático, tan usuales en el aire, y al mismo tiempo suaviza las temperaturas locales en todo el mundo.

Imagen 1: ¿Qué es el calor específico?

Fuente: Elaboración propia, 2015

Otra propiedad del agua, es la viscosidad, la cual es la oposición que ofrece un líquido a fluir libremente (Ver imagen 2). Debido a la energía de los puentes de hidrógeno, la viscosidad del agua es elevada. La resistencia por fricción del agua es 100 veces más fuerte que la del aire. Esta propiedad ha generado diversas adaptaciones de especies acuáticas, como por ejemplo, la cubierta mucosa y la forma aeródinámica de los peces que los ayuda a vencer el rozamiento del agua.

Imagen 2: La viscosidad y los peces.

Fuente: Ernesto Contreras, 2015.

La tensión superficial del agua es la cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de área. Esta propiedad se ve reflejada cuando por debajo de la superficie las moléculas se ven atraídas con mayor fuerza, y por arriba la atracción entre las moléculas de agua y el aire es mucho menor, por lo que las moléculas de agua se ven desplazadas hacia abajo, formándose una superficie tensada. Esta condición es fundamental para la actividad de organismos acuáticos. La superficie del agua sostener animales, tales como los zapateros y las arañas de agua (Dolomedes spp.). (Ver imagen 3) Así mismo, para otros animales la tensión superficial implica una barrera, un obstáculo e incluso una trampa.

Imagen 3: Dolomedes triton sobre el agua.

Fuente: HDR, 2014.

La capilaridad le confiere al agua la propiedad de subir y bajar por tubos estrechos. Esta propiedad es fundamental para el traspaso de agua en el suelo y transporte de agua desde la raíz hacia todas las zonas de una planta. (Ver imagen 4)

Imagen 4: La capilaridad en la plantas.

Fuente: Carlos L. ,2015.

El agua se ve relacionada con las plantas a través de la transpiración, proceso a través del cual el agua obtenida por la raíces del individuo se pierde a través de las hojas y los brotes. Esta pérdida es llevada a cabo debido a la difusión (osmosis), donde las distintas concentraciones de soluto permiten que el agua se mueva de una mayor concentración (raíces) hacia una menor (atmósfera).

La presión osmótica es la causa de la presión interna (turgencia) que adquieren las células vegetales cuando tienen agua suficiente.

Cabe notar que la difusión y presión osmótica no sólo ocurre en las plantas, sino también en los animales.

Bibliografía: 
Smith, R.L., and Smith T.M. 2001. Ecología. En: 84-96. Traducción de Francesc Mezquita y Eduardo Aparici. Addison Wesley (Pearson Educación S. A.), Talleres Gráficos Peñalara S. A., Madrid, España. 4ª Edición.

IMC en latitudes

El IMC (índice de masa corporal) es una medida de asociación entre el peso y la talla de un individuo. Este índice está relacionado con lo que nosotros menos lo pensaríamos: las latitudes.

Esta relación está explicada a través de patrones biogeográficos, donde la variación de la masa corporal está estrechamente relacionada con reglas ecográficas, las cuales tratan sobre adaptaciones que han generado los individuos para sobrevivir a distintos climas, manteniendo sus ciclos vitales en el mejor funcionamiento posible. Por ejemplo, una regla ecográfica relacionada con la masa corporal es la Regla inversa de Bergmann, la cual explica que en diversos taxones, la talla o la masa corporal disminuyen desde los trópicos hacia los polos, o desde bajas a elevadas altitudes (es decir, en general, desde climas cálidos a climas fríos). Esta regla se observa en la naturaleza intra- e interespecíficamente. De manera intraespecíficamente, tenemos el caso de los seres humanos, los cuales nos hemos adaptado a distintos climas siguiendo el patrón de esta regla ecográfica. (Ver imagen 1)

Imagen 1: Relación entre proporción área/masa corporal de seres humanos y la latitud.

Bibliografía:

 UAM (2014) Patrones biogeográficos. URL: https://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/egb/downloadclase/Material%20docente%20biogeografia/VI-%20Patrones%20biog%20y%20reglas%20ecogeogr.pdf (acceso Octubre 21 2015)

Picaflor de Arica

Descripción general:

El picaflor de Arica (Eulidia yarrellii) es la especie de ave más pequeña del país y uno de los picaflores de menor tamaño en el mundo. Pertenece al Orden Apodiforme, Familia Trochilidae y Subfamilia Trochilinae. Presenta una longitud de 7 a 8 cm en hembras y 8 a 9 centímetros en machos, y su peso no sobrepasa los 4 gramos. (DPRNR, 2004). Su alimentación consiste en néctar e insectos que caza en vuelo y construye nidos donde deposita dos huevos en promedio. Según Aves de Chile, esta especie posee un notorio dimorfismo sexual:
Macho: Cabeza y partes superiores verdes oliva metálicos, garganta iridiscente, rojo púrpura vista de costado y negro vista de frente; resto de las partes inferiores blanco acanelado. Cola con rectrices centrales verde oliva metálico; las externas delgadas con color café negruzco. (Ver imagen 1)
Hembra: Garganta sin rojo púrpura; con toda la parte inferior blanco acanelado, haciéndose más café hacia los flancos y subcaudales. Rectrices centrales verde metálicos, y las externas con barba externa café y punta blanca. (Ver imagen 2)

                                                   Imagen 1: Picaflor de Arica Macho

Fuente: Cañas J. ,Aves de Chile, 2015.

                                                   Imagen 2: Picaflor de Arica Hembra

Fuente: Ávila M. ,Aves de Chile, 2015.

Este picaflor es endémico de los valles del desierto del norte de Chile y del sur del Perú. Su hábitat está bastante relacionado con los oasis vegetales, valles cercanos y ocasionalmente las zonas costeras, siendo relevante la presencia de árboles y flores productoras de néctar, dada su particular alimentación. (DPRNR, 2014)
Registros antiguos de la especie indican que si bien poseía una distribución restringida, localmente era muy abundante. Sin embargo, a partir de la década de los ‘70, la frecuencia en los registros disminuyó, llegando a niveles considerados extremadamente bajos en los últimos años. Actualmente, se encuentra catalogado como En Peligro (IUCN, 2014).

Posibles causas del decline de la población:

Según Aves de Chile, esta especie fue descrita como muy abundante a principios del siglo pasado, aunque en el año 2003 se estimó una población de 1500 individuos, pasando luego a conformar una población de menos de 500 individuos en el censo del 2012, por lo que fue catalogada como En peligro. Frente a este hecho, una posible causa de la disminución progresiva es la utilización de los sectores pertenecientes al hábitat de la especie para la producción agrícola, sectorizando los lugares disponibles para realizar su ciclo de vida de manera natural, lo que finalmente desencadena una migración a otras zonas, las cuales no necesariamente presentan las características necesarias para que la población siga aumentando en número, principalmente por su reducida alimentación, aunque este picaflor posee la capacidad para alimentarse de otras especies de carácter exótico, como la lantana o cultivos agrícolas como alfalfa o tomate (Seremi de Medio Ambiente, 2013).

Por otro lado, la introducción del Picaflor de Cora (Thaumastura cora) en su hábitat, genera una posible competencia por los recursos del área, principalmente el alimento, debido a que lo supera en tamaño (mide aproximadamente de 12 a 13 cms) y número (es catalogado como muy abundante, principalmente en el sector peruano en el cual también habita el Picaflor de Arica).

                    Tabla 1: Características, niveles jerárquicos y función del Picaflor de Arica.

Atributo	Nivel jerárquico	Tipo
Peso	Individuo	Composicional
Tamaño poblacional	Población	Composicional
Distribución	Población	Estructural
Depredación/competencia	Comunidad	Funcional
Reproducción	Individuo	Funcional
Población mínima viable	Población	Funcional
Productividad de néctar	Población	Funcional

                                                    Fuente: Elaboración propia, 2015.

El Picaflor de Arica y el proceso de evolución por selección natural:

Este picaflor inicialmente presentó variadas características adaptativas al medio en el cual se desenvolvía. Si bien este actualmente se encuentra marginado, por las posibles causas que están generando un decline en la población de esta especie, estas aves se encuentran en un posible peligro de extinción, no tan sólo por la reducción de su hogar por efecto antrópico, sino también por la introducción del Picaflor de Cora, debido a que posee "mayor flexibilidad y perseverancia para captar los recursos lo hacen más apto para las condiciones ambientales en los cuales esta inmerso", según declara el Seremi de Medio Ambiente en su texto Picaflor de Arica.
Los dos factores anteriormente mencionados, posicionan a esta especie a un nuevo proceso de adaptación o extinción, donde los individuos con mejor adaptación a un nuevo ambiente o que posean las características para establecer una competencia efectiva con la otra especie residente en el mismo entorno sobrevivirán y perpetuarán estos genes a las generaciones siguientes. Si no se logran reproducir estos individuos a una tasa más o menos elevada (por la poca densidad poblacional existente actualmente), la especie no logrará sobrevivir a las condiciones en las cuales vive ahora, llevándose a cabo el proceso de selección natural basado en la evolución.

Bibliografía: 

Aves de Chile (2012). PICAFLOR DE ARICA. Unión de Ortología de Chile. URL: http://www.avesdechile.cl/147.htm (acceso Octubre 03 2015).

Departamento de protección de los Recursos naturales renovables (2004) Programa para la Recuperación del Picaflor de Arica e inventario de su tamaño poblacional. DEPROREN. SAG. URL: http://boletindeproren.sag.gob.cl/julio2004/archivos_pdf/picaflor.pdf (acceso Octubre 03 2015)

Herreros de Lartundo, J. , Ch. Tala González y C. Estades Marfán. (ed). 2013. Picaflor de Arica, el ave más amenazada de Chile. Ministerio del Medio Ambiente. Arica, Chile. 84 pp.

Naturaleza de la Ecología

Cada día, el ser humano puede observar diversos fenómenos de la naturaleza que ocurren a nuestro alrededor, de diversas maneras. Debido a este hecho, variadas ciencias han emergido para estudiar este tipo de manifestaciones que despiertan la curiosidad e intriga del mundo científico.
Por el ámbito medioambiental, una de las ciencias clave es la Ecología, una ciencia basada en el estudio científico de las relaciones entre los seres vivos y su ambiente. Cabe notar que el término "relaciones" perteneciente a esta definición guarda relación con lo biótico (condiciones biológicas en el que vive el organismo) y abiótico (condiciones físicas del entorno) de este mismo.
La base del estudio de la ecología, son las interrelaciones entre distintas agrupaciones funcionales del ser vivo, formando los niveles jerárquicos de la ecología.
De acuerdo a la complejidad de extensión, ordenada de menor a mayor se destacan principalmente individuo, población, comunidad y ecosistema. El individuo es la unidad básica de la ecología. El conjunto de individuos de la misma especie que habitan en un espacio físico determinado y pueden reproducirse entre sí, conforman una población. El conjunto de poblaciones de distintas especies que interactúan entre sí, conforman una comunidad, la cual interactuando con otras comunidades sumado el medio ambiente físico, conforman el ecosistema, la unidad mayor de esta ciencia.
Combinados, los ecosistemas de la Tierra forman la biosfera, también llamada ecosistema planetario. (Ver imagen 1)

                                             Imagen 1: Niveles jerárquicos en Ecología

Fuente: Deterioro ambiental, 2014.

El fin de esta jerarquización está basado en comprender las complejas interacciones que tienen lugar dentro del ecosistema, las cuales implican todo tipo de procesos físicos y biológicos. De esta misma finalidad emerge la ecología como una ciencia interdisciplinar, debido a que este estudio sólo se puede llevar a cabo de manera eficaz recurriendo a otras ciencias complementarias, como lo es la bioquímica, fisiología y genética, entre otras.

Como resultado del estudio de los niveles antes mencionados, se establece un nuevo fenómeno: las propiedades emergentes, las cuales surgen como resultado de la interacción de todos los componentes de un ecosistema, siendo la suma de las propiedades de los componentes de este.

Bibliografía:

Deterioro ambiental (2014) Ecología. URL: http://deterioroambiental1997.blogspot.cl/2014/06/ecologia-ecologia-la-rama-de-las.html (acceso Octubre 02 2015)

Smith, R.L., and Smith T.M. 2001. Ecología. En: 4-9. Traducción de Francesc Mezquita y Eduardo Aparici. Addison Wesley (Pearson Educación S. A.), Talleres Gráficos Peñalara S. A., Madrid, España. 4ª Edición.