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3.2: Hojas - Biología

3.2: Hojas - Biología



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Vemos una gran cantidad de variación en los tamaños y formas de las hojas. Las hojas de las plantas pueden estar especializadas para maximizar la utilización de la luz, minimizar la pérdida de agua, facilitar la fotosíntesis C4 o la fotosíntesis CAM, resistir el daño debido al estrés hídrico o flotar en el agua.


3.2: Hojas - Biología

Figura 1. Las hojas están unidas al tallo de la planta en áreas llamadas nudos. Un entrenudo es la región del tallo entre dos nodos. El pecíolo es el tallo que conecta la hoja con el tallo. Las hojas justo por encima de los nudos surgieron de las yemas axilares.

Los tallos son parte del sistema de brotes de una planta. Pueden variar en longitud desde unos pocos milímetros hasta cientos de metros, y también varían en diámetro, dependiendo del tipo de planta. Los tallos suelen estar por encima del suelo, aunque los tallos de algunas plantas, como la papa, también crecen bajo tierra. Los tallos pueden ser de naturaleza herbácea (blanda) o leñosa. Su función principal es brindar apoyo a la planta, sosteniendo hojas, flores y capullos en algunos casos, los tallos también almacenan alimento para la planta. Un tallo puede no estar ramificado, como el de una palmera, o puede ser muy ramificado, como el de un magnolio. El tallo de la planta conecta las raíces con las hojas, lo que ayuda a transportar el agua y los minerales absorbidos a diferentes partes de la planta. También ayuda a transportar los productos de la fotosíntesis, a saber, los azúcares, de las hojas al resto de la planta.

Los tallos de las plantas, ya sea por encima o por debajo del suelo, se caracterizan por la presencia de nudos y entrenudos (Figura 1). Nodos son puntos de unión de hojas, raíces aéreas y flores. La región del tallo entre dos nodos se llama entrenudo. El tallo que se extiende desde el tallo hasta la base de la hoja es el pecíolo. Un yema axilar generalmente se encuentra en la axila, el área entre la base de una hoja y el tallo, donde puede dar lugar a una rama o una flor. El ápice (punta) del brote contiene el meristemo apical dentro del yema apical.


Filotaxia (disposición de las hojas): Filotaxia cíclica y espinal

La filotaxia es el modo de disposición de las hojas en el tallo. Es sorprendente lo regular y estrictamente matemático que es. Existe una ley definida según la cual las hojas se disponen en el tallo de una especie en particular. La disposición es siempre regular y las hojas nunca se colocan al azar en el tallo.

Las hojas del follaje suelen estar esparcidas por el tallo con entrenudos largos o cortos entre ellas. Este arreglo se llama caulina. En algunos casos, sin embargo, las hojas surgen como un racimo o una roseta del tallo muy corto justo en la parte superior de la raíz.

Esta disposición se llama radical, aunque las hojas en realidad no surgen de la raíz sino de un tallo muy condensado como en el caso del rábano.

En las hojas de caulina puede haber una, dos, tres o más hojas en cada nudo. Cuando solo hay una hoja, la disposición es en espiral, alterna o cíclica. Este es, con mucho, el tipo más común de filotaxia. Cuando hay dos o más hojas en cada nodo, la filotaxia es cíclica.

A. Filotaxia cíclica:

En el tipo cíclico de filotaxia, las hojas de cada nodo forman un verticilo con las hojas colocadas en un círculo en el que los ángulos entre las hojas adyacentes son iguales.

Por lo tanto, si hay dos hojas en un verticilo, las dos se colocarán opuestas (es decir, a una distancia angular de dos ángulos rectos) entre sí. Si hay tres hojas, el ángulo entre las hojas en el mismo verticilo es de 120 ° (es decir, un tercio de un círculo), si hay cuatro, es de 90 ° y así sucesivamente.

Cuando hay más de dos hojas en un verticilo, la filotaxia se llama verticilada.

(A) Filotaxia opuesta:

En filotaxia opuesta, las dos hojas de cada nudo están siempre una frente a la otra. Si los sucesivos pares de hojas se colocan en ángulo recto entre sí, la disposición se denomina decusado opuesto.

En este caso, cuando se mira desde arriba, todas las hojas se encuentran dispuestas a lo largo de cuatro filas verticales. Este se encuentra en Calotropis, Gardenia, Ixora, etc.

En algunas otras plantas se encuentra que los pares sucesivos se colocan exactamente una encima de la otra, de modo que todas las hojas se encuentran en un plano y, cuando se ven desde arriba, todas las hojas se encuentran en dos filas verticales.

Este tipo de filotaxia se conoce como opuesto superpuesto. Cabe señalar que mientras que el tipo superpuesto se encuentra en muchas plantas como Psidium guyava (guayaba), Quisqualis, etc., en muchos casos la filotaxia es inicialmente decusada que luego se superpone por el aplanamiento de la ramita.

(B) Filotaxia verticilada:

Nerium odorum muestra tres hojas que forman un verticilo en cada nodo, mientras que Alstonia scholaris muestra cinco o más hojas. Estos son casos del tipo verticilado. A veces, la filotaxia verticilada se denomina filotaxia verticilada.

B. Filotaxia Espiral, Alternativa o Acíclica:

Este es el tipo más común de filotaxia y la regularidad matemática del arreglo es asombrosa. Se puede verificar fácilmente que (1) la distancia angular (divergencia angular) entre dos hojas consecutivas cualesquiera es constante (2) cuando se mira desde la parte superior, todas las hojas se encuentran en un número fijo de filas verticales u ortostiquias (3) las ortostiquias están uniformemente dispersas en un círculo, el ángulo entre las ortostiquias adyacentes es constante (4) aunque las hojas se ven dispersas, un examen detallado muestra que las hojas están uniformemente dispersas en todos los lados del tallo.

Para comprender correctamente el plan de una filotaxia en espiral, hay que imaginar una línea tocando las bases de las hojas sucesivas. Se encontrará que esta línea forma una espiral (de ahí el nombre filotaxia espiral) en el tallo. Esta espiral se llama espiral genética.

Esta espiral genética se puede proyectar fácilmente sobre una superficie plana para formar una espiral fija y la posición de las hojas se puede marcar en esta espiral. El ángulo subtendido en el centro por dos hojas consecutivas es la divergencia angular. En la práctica, la divergencia angular se puede denotar al encontrar una hoja que esté exactamente encima de una hoja en particular, luego contando el número de círculos completos cubiertos por la espiral genética y el número de hojas que comienzan desde la primera hasta la que está justo antes de la hoja. último. El último número de hojas -también da el número de orthostichies. Por lo tanto,

A veces, solo se da la fracción anterior sin calcular la divergencia real en grados.

Algunos casos aclararán el problema:

(1) Distichous o ½ Filotaxia:

En la familia de las gramíneas (p. Ej., Cynodon, arroz), la hoja del segundo nodo está justo enfrente de la hoja del primer nodo, la tercera hoja está sobre la primera hoja, la cuarta sobre la segunda y así sucesivamente (Figs. 156A y 157A ). Por lo tanto, la divergencia angular es claramente de 180 ° (ángulo recto) y todas las hojas caen en dos orthostichies opuestas (de ahí el nombre de distichous). La espiral genética cubre solo un círculo y hay dos hojas en camino de llegar a la hoja exactamente por encima de la primera hoja.

Por tanto, la divergencia angular = de 360º = 180º. Como generalmente solo se da la fracción, la filotaxia también se llama ½ filotaxia.

(2) Filotaxia Tristichous o 1/3:

En la juncia común (Cyperus rotundus) las hojas están clasificadas en tres (tres orthostichies) la cuarta hoja está por encima de la primera hoja, la quinta por encima de la segunda, la sexta por encima de la tercera y así sucesivamente. Tres hojas se encuentran en un círculo de la espiral genética. Por lo tanto, divergencia angular = 1/8 de 360 ​​° = 120 ° o 1/8 de filotaxia.

(3) Pentastichous o 2/5 Filotaxia:

En muchas plantas comunes como la rosa china y el baniano, la sexta hoja se encuentra por encima de la primera hoja, la séptima por encima de la segunda y así sucesivamente. La espiral genética completa dos círculos al pasar estas cinco hojas o cinco ortostiquias. Por lo tanto, divergencia angular = 2/5 de 360 ​​° = 144 ° o 2/5 filotaxia.

(4) Filotaxia Octastichous o 3/8:

En este caso la novena hoja se encuentra por encima de la primera hoja y la espiral genética completa tres círculos en esta distancia como en el caso de la papaya (Carica papaya). Por tanto, hay ocho ortostiquias. La divergencia angular es f de 360 ​​° = 135 °.

Es bastante interesante observar que en los tipos comunes de filotaxia las fracciones de divergencia angular se encuentran en una serie en la que el numerador y el denominador de cada
caso se obtienen sumando los numeradores y denominadores de las dos filotaxis anteriores. Por lo tanto,

Esta serie se denomina serie de fibonacci o serie de divergencia de Schimper-Brown.

Cuando la divergencia se convierte en una gran fracción, no es posible contar las ortostiquias.

En las plantas que presentan estas filotaxis, generalmente los entrenudos son muy cortos, por lo que las hojas están muy apiñadas. En las palmeras datileras y otras palmeras con bases foliares persistentes que muestran una filotaxia tan compleja se observa una espiral muy cerrada de bases foliares.

Este tipo de filotaxia se llama parastichous. Las esporofilas en una piña también están dispuestas de la misma manera y la disposición parasticosa se puede ver claramente cuando se mira el cono desde arriba.

Además de la serie de fibonacci, que es con mucho la más común, es posible que existan otras series de filotaxia. Dos series tan raras 1/4, 1/5, 2/8, 3/14…. y 1/2, 2/8, 2/5, 5/8, 8/18… Las leyes de la filotaxia a veces pueden verse perturbadas por alguna torsión del tallo o por un desarrollo incompleto como hacia el ápice de una ramita.


3.2 Estructuras celulares

Su cuerpo está formado por billones de células, pero todas realizan las mismas funciones básicas de la vida. Todos obtienen y utilizan energía, responden al medio ambiente y se reproducen. ¿Cómo realizan sus células estas funciones básicas y se mantienen a sí mismas, ya usted, con vida? Para responder a estas preguntas, necesita saber más sobre las estructuras que componen las células.

Un recorrido por la celda (ciencia de Bozeman):

DESCRIPCIÓN GENERAL DE LAS ESTRUCTURAS CELULARES

De alguna manera, una celda se parece a una bolsa de plástico llena de gelatina. Su estructura básica es una membrana plasmática llena de citoplasma. Al igual que la gelatina que contiene frutas mixtas, el citoplasma de la célula también contiene varias estructuras, como un núcleo y otros orgánulos. Figura a continuación se muestran las estructuras dentro de una célula eucariota típica, en este caso la célula de un animal. Consulte la figura mientras lee sobre las estructuras a continuación. También puede explorar las estructuras de una célula animal interactiva en este enlace: http://www.cellsalive.com/cells/cell_model.htm.

LA MEMBRANA DE PLASMA

La membrana plasmática forma una barrera entre el citoplasma dentro de la célula y el ambiente fuera de la célula. Protege y sostiene la celda y también controla todo lo que entra y sale de la celda. Funciona como una frontera internacional. Solo algunas cosas pueden ingresar al país (celular). Los aduaneros que eligen lo que puede entrar y lo que no son las proteínas. La membrana plasmática permite que solo ciertas sustancias pasen, mientras que otras mantienen dentro o fuera. La capacidad de permitir que solo ciertas moléculas entren o salgan de la célula se denomina permeabilidad selectiva o semipermeabilidad. Para comprender cómo la membrana plasmática controla lo que entra o sale de la célula, es necesario conocer su composición.

La membrana plasmática se analiza en http://www.youtube.com/watch?v=-aSfoB8Cmic (6:16). La pared celular (ver más abajo) también se analiza en este video.

La bicapa de fosfolípidos

La membrana plasmática está compuesta principalmente por fosfolípidos, que consisten en ácidos grasos y alcohol. Los fosfolípidos de la membrana plasmática están dispuestos en dos capas, llamadas bicapa de fosfolípidos. Como se muestra en Figura a continuación (omita las alertas de dos palabras raíz para verlo), cada molécula de fosfolípido tiene una cabeza y dos colas. La cabeza "ama" el agua (hidrofílica),

y las colas “odian” el agua (hidrofóbica).

Las colas que odian el agua se encuentran en el interior de la membrana, mientras que las cabezas que aman el agua apuntan hacia afuera, hacia el citoplasma o el fluido que rodea la célula. Las moléculas que son hidrófobas pueden atravesar fácilmente la membrana plasmática, si son lo suficientemente pequeñas, porque odian el agua como el interior de la membrana. Las moléculas que son hidrófilas, por otro lado, no pueden atravesar la membrana plasmática, al menos no sin ayuda, porque son amantes del agua como el exterior de la membrana.

Otras moléculas en la membrana plasmática

La membrana plasmática también contiene otras moléculas, principalmente otros lípidos y proteínas. Las moléculas verdes en Figura arriba, por ejemplo, están los lípidos colesterol. Las moléculas de colesterol ayudan a que la membrana plasmática mantenga su forma. Muchas de las proteínas de la membrana plasmática ayudan a otras sustancias a cruzar la membrana.

Extensiones de la membrana plasmática

La membrana plasmática puede tener extensiones, como flagelos en forma de látigo o cilios en forma de cepillo. En organismos unicelulares, como los que se muestran en Figura a continuación, las extensiones de la membrana pueden ayudar a que los organismos se muevan. En organismos multicelulares, las extensiones tienen otras funciones. Por ejemplo, los cilios de las células pulmonares humanas barren las partículas extrañas y el moco hacia la boca y la nariz.

La membrana celular (ciencia de Bozeman):

CITOPLASMA Y CITOSQUELETÓN

El citoplasma consta de todo lo que se encuentra dentro de la membrana plasmática de la célula. Incluye el material acuoso parecido a un gel llamado citosol, así como varias estructuras. El agua en el citoplasma constituye aproximadamente dos tercios del peso de la célula y le da a la célula muchas de sus propiedades.

Funciones del citoplasma

El citoplasma tiene varias funciones importantes, que incluyen

  1. suspensión de orgánulos celulares
  2. empujar contra la membrana plasmática para ayudar a la célula a mantener su forma
  3. proporcionar un lugar para muchas de las reacciones bioquímicas de la célula

Citoesqueleto

Entrecruzando el citoplasma hay una estructura llamada citoesqueleto, que consta de filamentos y túbulos en forma de hilo. Puede ver estos filamentos y túbulos en las células de Figura debajo. Como sugiere su nombre, el citoesqueleto es como un "esqueleto" celular. Ayuda a la célula a mantener su forma y también mantiene los orgánulos celulares en su lugar dentro del citoplasma.

El citoesqueleto se analiza en el siguiente video http://www.youtube.com/watch?v=5rqbmLiSkpk (4:50).

EL NÚCLEO Y OTROS ÓRGANELOS

Las células eucariotas contienen un núcleo y varios otros tipos de orgánulos. Estas estructuras están involucradas en muchas funciones celulares vitales.

El núcleo

El núcleo es el orgánulo más grande de una célula eucariota y, a menudo, se considera que es el centro de control de la célula. Esto se debe a que el núcleo controla qué proteínas produce la célula. El núcleo de una célula eucariota contiene la mayor parte del ADN de la célula, que forma los cromosomas y está codificado con instrucciones genéticas para producir proteínas.

Mitocondrias

La mitocondria (plural, mitocondrias) es un orgánulo que hace que la energía esté disponible para la célula. Esta es la razón por la que a veces se hace referencia a las mitocondrias como las plantas de energía de la célula. Usan energía de compuestos orgánicos como la glucosa para hacer moléculas de ATP (trifosfato de adenosina), una molécula portadora de energía que se usa casi universalmente dentro de las células para obtener energía.

Retículo endoplásmico

los retículo endoplásmico (ER) es un orgánulo que ayuda a producir y transportar proteínas y lípidos. Hay dos tipos de retículo endoplásmico: retículo endoplásmico rugoso (RER) y retículo endoplásmico liso (SER). Ambos tipos se muestran en Figura debajo.

  • El RER se ve áspero porque está tachonado de ribosomas. Proporciona un marco para los ribosomas, que producen proteínas. Partes de su membrana se pellizcan para formar pequeños sacos llamados vesículas, que transportan proteínas fuera del ER.
  • SER se ve suave porque no tiene ribosomas. SER también produce lípidos, almacena sustancias y desempeña otras funciones.

Ribosomas

Los ribosomas son pequeños orgánulos donde se producen las proteínas. Contienen el ácido nucleico ARN, que ensambla y une aminoácidos para producir proteínas. Los ribosomas se pueden encontrar solos o en grupos dentro del citoplasma, así como en el RER.

Aparato de Golgi

los Aparato de Golgi es un orgánulo grande que procesa proteínas y las prepara para su uso tanto dentro como fuera de la célula. Se muestra en Figura debajo. El aparato de Golgi es algo así como una oficina de correos. Recibe elementos (proteínas del RE), los empaqueta y etiqueta, y luego los envía a sus destinos (a diferentes partes de la célula oa la membrana celular para transportarlos fuera de la célula). El aparato de Golgi también participa en el transporte de lípidos alrededor de la célula. En el enlace de abajo, puede ver una animación que muestra cómo el aparato de Golgi hace todos estos trabajos. http://www.johnkyrk.com/golgiAlone.html

Este dibujo incluye el núcleo, el RER, el SER y el aparato de Golgi. En el dibujo, puede ver cómo todos estos orgánulos trabajan juntos para producir y transportar proteínas.

Vesículas y vacuolas

Ambos vesículas y vacuolas son orgánulos en forma de saco que almacenan y transportan materiales en la célula. Las vesículas son mucho más pequeñas que las vacuolas y tienen una variedad de funciones. Las vesículas que se desprenden de las membranas del ER y del aparato de Golgi (ver Figura arriba) almacenan y transportan moléculas de proteínas y lípidos. Algunas vesículas se utilizan como cámaras para reacciones bioquímicas. Otras vesículas incluyen:

  • Lisosomas, que utilizan enzimas para descomponer materias extrañas y células muertas.
  • Peroxisomas, que usan oxígeno para descomponer venenos.

Centriolos

Los centríolos son orgánulos involucrados en la división celular. Ayudan a organizar los cromosomas antes de la división celular para que cada célula hija tenga el número correcto de cromosomas después de que la célula se divide. Los centríolos se encuentran solo en células animales y están ubicados cerca del núcleo (ver Figura encima).

Orgánulos celulares (ciencia de Bozeman)

ESTRUCTURAS ESPECIALES EN CÉLULAS VEGETALES

Las células vegetales tienen varias estructuras que no se encuentran en las células animales, incluida una pared celular, una gran vacuola central y orgánulos llamados plástidos. Puedes ver cada una de estas estructuras en Figura debajo. También puede verlos en una celda de planta interactiva en el enlace a continuación. http://www.cellsalive.com/cells/cell_model.htm

Pared celular

los pared celular es una capa rígida que rodea la membrana plasmática de una célula vegetal. Apoya y protege la célula. Pequeños agujeros, o poros, en la pared celular permiten que el agua, los nutrientes y otras sustancias entren y salgan de la célula. La pared celular está formada principalmente por carbohidratos complejos, incluida la celulosa.

Vacuola central

La mayoría de las células vegetales maduras tienen una gran vacuola central. Esta vacuola puede constituir hasta el 90% del volumen de la célula. La vacuola central tiene varias funciones, incluido el almacenamiento de sustancias como agua, enzimas y sales. También ayuda a que los tejidos de las plantas, como los tallos y las hojas, se mantengan rígidos y mantengan su forma. Incluso ayuda a regalar flores, como las de Figura abajo, sus hermosos colores.

Plastidios

Los plástidos son orgánulos en las células vegetales que llevan a cabo una variedad de funciones diferentes. Los principales tipos de plastidios y sus funciones se describen a continuación.

  • Cloroplastos son plástidos que contienen el pigmento verde clorofila. Capturan la energía luminosa del sol y la utilizan para producir alimentos. Un cloroplasto se muestra en Figura encima.
  • Los cromoplastos son plástidos que producen y almacenan otros pigmentos. El pigmento rojo que colorea los pétalos de las flores en Figura anterior fue hecha por cromoplastos.
  • Los leucoplastos son plástidos que almacenan sustancias como el almidón o producen pequeñas moléculas como los aminoácidos.

Como las mitocondrias, los plástidos contienen su propio ADN.

Organización de células

Las células pueden existir como células individuales o como grupos de células. Las celdas en grupos se pueden organizar en varios niveles.

De una celda a muchas

El nivel más simple de organización celular es un organismo unicelular y el nivel más complejo es un organismo multicelular. Entre estos dos niveles se encuentran las biopelículas y las colonias.

  • Un organismo unicelular flota libremente y vive de forma independiente. Su única célula es capaz de llevar a cabo todos los procesos de la vida sin la ayuda de otras células.
  • Una biopelícula es una capa delgada de bacterias que se adhiere a una superficie. Las células de una biopelícula son todas iguales, pero pueden desempeñar funciones diferentes, como absorber nutrientes o hacer el "pegamento" que pega la biopelícula a la superficie. La placa pegajosa que se forma en los dientes es una biopelícula de células bacterianas.
  • Algunos organismos unicelulares, como las algas, viven en colonias. Una colonia es una estructura organizada compuesta por muchas células, como la esfera Volvox en Figura debajo. Volvox son algas que viven en colonias de cientos de células. Todas las células de la colonia viven y trabajan de manera cooperativa. Por ejemplo, pueden coordinar el movimiento de sus flagelos, lo que les permite nadar juntos a través del agua como si fueran parte de un solo organismo.
  • Un organismo multicelular consta de muchas células y tiene diferentes tipos de células especializadas para diversas funciones. Todas las células trabajan juntas y dependen unas de otras para llevar a cabo los procesos de vida del organismo. Las células individuales no pueden sobrevivir por sí mismas.

Niveles de organización en organismos multicelulares

Hay organismos multicelulares en todos los niveles de organización, desde el nivel de organización celular más simple hasta el nivel de organización de órganos y sistemas más complejo. Considere estos ejemplos:

  • Las esponjas tienen una organización a nivel celular, en la que diferentes células están especializadas para diferentes funciones, pero cada célula trabaja sola. Por ejemplo, algunas células digieren los alimentos, mientras que otras dejan que el agua pase a través de la esponja.
  • Las medusas tienen una organización a nivel de tejido, en la que grupos de células del mismo tipo que realizan el mismo trabajo forman tejidos. Por ejemplo, las medusas tienen algunos tejidos que digieren los alimentos y otros tejidos que detectan el medio ambiente.
  • Los gusanos redondos tienen una organización a nivel de órganos, en la que dos o más tipos de tejidos trabajan juntos para realizar una función particular como órgano. Por ejemplo, una lombriz intestinal tiene un cerebro primitivo que controla cómo responde el organismo al medio ambiente.
  • Los seres humanos tienen una organización a nivel de sistema de órganos, en la que grupos de órganos trabajan juntos para realizar un determinado trabajo, y cada órgano realiza parte de la tarea general. Un ejemplo es el sistema digestivo humano. Cada órgano del sistema digestivo, desde la boca hasta el intestino delgado, realiza parte de la tarea general de descomponer los alimentos y absorber los nutrientes.

RESUMEN DE LA LECCIÓN

  • La membrana plasmática es una bicapa de fosfolípidos que sostiene y protege una célula y controla lo que entra y sale de ella.
  • El citoplasma consta de todo lo que se encuentra dentro de la membrana plasmática, incluido el citosol acuoso y los orgánulos. El citoplasma suspende los orgánulos y realiza otras funciones. El citoesqueleto cruza el citoplasma y le da a la célula un marco interno.
  • El núcleo es el orgánulo más grande de una célula eucariota y contiene la mayor parte del ADN de la célula. Otros orgánulos en las células eucariotas incluyen las mitocondrias, el retículo endoplásmico, los ribosomas, el aparato de Golgi, las vesículas, las vacuolas y los centriolos (solo en células animales). Cada tipo de orgánulo tiene funciones importantes en la célula.
  • Las células vegetales tienen estructuras especiales que no se encuentran en las células animales, incluida una pared celular, una gran vacuola central y orgánulos llamados plástidos.
  • Las células pueden existir independientemente como organismos unicelulares o con otras células como organismos multicelulares. Las células de un organismo multicelular se pueden organizar a nivel de células, tejidos, órganos y sistemas de órganos.

PREGUNTAS DE REPASO DE LA LECCIÓN

Recordar

1. Describe la composición de la membrana plasmática.

2. Enumere las funciones del citoplasma y el citoesqueleto.

3. ¿Cuál es el papel del núcleo de una célula eucariota?

4. Enumere tres estructuras que se encuentran en las células vegetales pero no en las células animales.

5. Resuma los niveles de organización de las células en los seres vivos, comenzando por el nivel más simple, el de los organismos unicelulares.

Aplicar conceptos

6. Cree un diagrama para mostrar cómo las células de organismos multicelulares pueden organizarse en diferentes niveles, desde el nivel de la célula hasta el nivel del sistema de órganos. Dé un ejemplo de un organismo multicelular en cada nivel de organización.

Piensa críticamente

7. Explique por qué las moléculas hidrófobas (que "odian el agua") pueden atravesar fácilmente la membrana plasmática, mientras que las moléculas hidrófilas ("amantes del agua") no pueden.

8. Explica cómo los siguientes orgánulos aseguran que una célula tenga las proteínas que necesita: núcleo, ER rugoso y liso, vesículas y aparato de Golgi.

PUNTOS A CONSIDERAR

Las células llevan a cabo todas las funciones de la vida, utilizan nutrientes y oxígeno y producen desechos. Estas sustancias deben atravesar la membrana plasmática.


Términos de biología relacionados

  • Estomas - Pequeños agujeros en la parte inferior de las hojas de las plantas que se utilizan para el intercambio de gases.
  • Xilema - Tejido en plantas que transporta agua y algunos nutrientes desde las raíces de una planta al resto de la planta.
  • Lenticela - Un pequeño poro en la corteza de una planta.
  • Evapotranspiración - Evaporación de agua de océanos, ríos y lagos, así como de plantas por transpiración.

1. ¿Cuál NO es un tipo de transpiración?
UNA. Transpiración lenticular
B. Transpiración mesárquica
C. Transpiración cuticular
D. Transpiración estomática

2. Cuando aumenta la temperatura, ¿qué sucede con la tasa de transpiración?
UNA. Aumenta la transpiración.
B. Disminuye la transpiración.
C. La transpiración se mantiene al mismo ritmo.

3. Cuando _____________ aumenta, la tasa de transpiración disminuye.
UNA. Viento
B. Humedad en el suelo
C. Humedad en el aire
D. Temperatura


3.2: Hojas - Biología

La energía fluye direccionalmente a través de los ecosistemas, ingresando como luz solar (o moléculas inorgánicas para quimioautótrofos) y saliendo como calor durante la transformación de energía entre niveles tróficos. En lugar de fluir a través de un ecosistema, la materia que forma los organismos se conserva y recicla. Los seis elementos más comunes asociados con las moléculas orgánicas (carbono, nitrógeno, hidrógeno, oxígeno, fósforo y azufre) adoptan una variedad de formas químicas y pueden existir durante largos períodos en la atmósfera, en la tierra, en el agua o debajo de la superficie terrestre. Los procesos geológicos, como la meteorización, la erosión, el drenaje de agua y la subducción de las placas continentales, juegan un papel en el ciclo de los elementos en la Tierra. Debido a que la geología y la química tienen un papel importante en el estudio de estos procesos, el reciclaje de materia inorgánica entre los organismos vivos y su entorno inerte se denomina ciclos biogeoquímicos.

Los organismos utilizan los seis elementos antes mencionados de diversas formas. El hidrógeno y el oxígeno se encuentran en el agua y las moléculas orgánicas, las cuales son esenciales para la vida. El carbono se encuentra en todas las moléculas orgánicas, mientras que el nitrógeno es un componente importante de los ácidos nucleicos y las proteínas. El fósforo se usa para producir ácidos nucleicos y los fosfolípidos que componen las membranas biológicas. Por último, el azufre es fundamental para la forma tridimensional de las proteínas.

El ciclo de estos elementos está interconectado. Por ejemplo, el movimiento del agua es fundamental para la lixiviación de azufre y fósforo en ríos, lagos y océanos. Los minerales circulan a través de la biosfera entre los componentes bióticos y abióticos y de un organismo a otro.

Visite este sitio web para obtener más información sobre los ciclos biogeoquímicos.

El ciclo del agua

los hidrosfera es el área de la Tierra donde ocurre el movimiento y el almacenamiento del agua: como agua líquida en la superficie (ríos, lagos, océanos) y debajo de la superficie (agua subterránea) o hielo (casquetes polares y glaciares) y como vapor de agua en la atmósfera El cuerpo humano es aproximadamente un 60 por ciento de agua y las células humanas son más del 70 por ciento de agua. De las reservas de agua en la Tierra, el 97,5 por ciento es agua salada (consulte la Figura 1 a continuación). Del agua restante, más del 99 por ciento es agua subterránea o hielo. Por lo tanto, menos del uno por ciento del agua dulce está presente en lagos y ríos. Muchos organismos dependen de este pequeño porcentaje, cuya falta puede tener efectos negativos en los ecosistemas. Los seres humanos, por supuesto, han desarrollado tecnologías para aumentar la disponibilidad de agua, como cavar pozos para recolectar agua subterránea, almacenar agua de lluvia y utilizar la desalinización para obtener agua potable del océano. Aunque esta búsqueda de agua potable ha sido constante a lo largo de la historia de la humanidad, el suministro de agua dulce sigue siendo un problema importante en los tiempos modernos.

Figura 1. Solo el 2,5 por ciento del agua en la Tierra es agua dulce y menos del 1 por ciento del agua dulce es fácilmente accesible para los seres vivos.

Los diversos procesos que ocurren durante el ciclo del agua se ilustran en la Figura 2 a continuación. Los procesos incluyen lo siguiente:

  • evaporación y sublimación
  • condensación y precipitación
  • flujo de agua subterránea
  • escorrentía superficial y deshielo
  • flujo de corriente

los El ciclo del agua es impulsada por la energía del Sol a medida que calienta los océanos y otras aguas superficiales. Esto lleva a evaporación (agua líquida a vapor de agua) de agua superficial líquida y sublimación (hielo a vapor de agua) de agua congelada, moviendo así grandes cantidades de agua a la atmósfera en forma de vapor de agua. Con el tiempo, este vapor de agua se condensa en nubes como gotas líquidas o congeladas y eventualmente conduce a precipitación (lluvia, nieve, granizo), que devuelve el agua a la superficie de la Tierra. La lluvia que llega a la superficie de la Tierra puede evaporarse nuevamente, fluir sobre la superficie o filtrarse al suelo. Lo más fácil de observar es escorrentía superficial: el flujo de agua dulce sobre la tierra debido a la lluvia o al derretimiento del hielo. La escorrentía puede abrirse paso a través de arroyos y lagos hasta los océanos.

En la mayoría de los entornos terrestres naturales, la lluvia se encuentra con la vegetación antes de llegar a la superficie del suelo. Un porcentaje significativo de agua se evapora inmediatamente de la superficie de las plantas. Lo que queda llega al suelo y comienza a descender. La escorrentía superficial ocurrirá solo si el suelo se satura con agua en una lluvia intensa. El agua del suelo puede ser absorbida por las raíces de las plantas. La planta usará parte de esta agua para su propio metabolismo y parte de esa agua llegará a los animales que comen las plantas, pero gran parte se perderá de regreso a la atmósfera a través de un proceso conocido como transpiración: el agua entra en el sistema vascular de las plantas a través de las raíces y se evapora o transpira a través de los estomas (pequeñas aberturas del microscopio) de las hojas. Los ecologistas combinan la transpiración y la evaporación en un solo término que describe el agua que regresa a la atmósfera: evapotranspiración. El agua en el suelo que no es absorbida por una planta y que no se evapora puede filtrarse al subsuelo y lecho de roca donde forma agua subterránea.

Agua subterránea es un importante reservorio subterráneo de agua dulce. Existe en los poros entre las partículas de tierra, arena y grava o en las fisuras de las rocas. El agua subterránea puede fluir lentamente a través de estos poros y fisuras y finalmente encuentra su camino hacia un arroyo o lago donde vuelve a formar parte del agua superficial. Muchos arroyos fluyen no porque se repongan directamente del agua de lluvia, sino porque reciben una afluencia constante del agua subterránea que se encuentra debajo. Algunas aguas subterráneas se encuentran muy profundas en el lecho rocoso y pueden persistir allí durante milenios. La mayoría de los reservorios de agua subterránea, o acuíferos, son la fuente de agua potable o de riego extraída a través de pozos. En muchos casos, estos acuíferos se están agotando más rápido de lo que se reponen por el agua que se filtra desde arriba.

Visite este sitio web para obtener más información sobre el suministro de agua dulce del mundo.

La lluvia y la escorrentía superficial son las principales formas en que los minerales, incluidos el fósforo y el azufre, se reciclan de la tierra al agua. Los efectos ambientales de la escorrentía se discutirán más adelante a medida que se describan estos ciclos.

Figura 2. El agua de la tierra y los océanos ingresa a la atmósfera por evaporación o sublimación, donde se condensa en nubes y cae en forma de lluvia o nieve. El agua precipitada puede entrar en cuerpos de agua dulce o infiltrarse en el suelo. El ciclo se completa cuando el agua superficial o subterránea vuelve a entrar en el océano. (crédito: modificación del trabajo de John M. Evans y Howard Perlman, USGS)

El ciclo del carbono

El carbono es el segundo elemento más abundante en los organismos, en masa. El carbono está presente en todas las moléculas orgánicas (y en algunas moléculas que no son orgánicas como el CO2), y su papel en la estructura de las biomoléculas es de primordial importancia. Los compuestos de carbono contienen energía, y muchos de estos compuestos de plantas muertas y algas se han fosilizado durante millones de años y se conocen como combustibles fósiles. Desde el siglo XIX, el uso de combustibles fósiles se ha acelerado. Desde el comienzo de la Revolución Industrial, la demanda de los limitados suministros de combustibles fósiles de la Tierra ha aumentado, lo que ha provocado que la cantidad de dióxido de carbono en nuestra atmósfera aumente drásticamente. Este aumento de dióxido de carbono está asociado con el cambio climático y es una preocupación ambiental importante en todo el mundo.

los Ciclo del carbono se estudia más fácilmente como dos subciclos interconectados: uno que trata del intercambio rápido de carbono entre organismos vivos y el otro que trata del ciclo a largo plazo del carbono a través de procesos geológicos. El ciclo completo del carbono se muestra en la Figura 3 a continuación.

Figura 3. El gas de dióxido de carbono existe en la atmósfera y se disuelve en agua. La fotosíntesis convierte el gas de dióxido de carbono en carbono orgánico y la respiración hace que el carbono orgánico vuelva a convertirse en gas de dióxido de carbono. El almacenamiento a largo plazo de carbono orgánico ocurre cuando la materia de los organismos vivos se entierra a gran profundidad y se fosiliza. La actividad volcánica y, más recientemente, las emisiones humanas devuelven este carbono almacenado al ciclo del carbono. (crédito: modificación del trabajo de John M. Evans y Howard Perlman, USGS)

El ciclo biológico del carbono

Los organismos están conectados de muchas formas, incluso entre diferentes ecosistemas. Un buen ejemplo de esta conexión es el intercambio de carbono entre heterótrofos y autótrofos a través del dióxido de carbono atmosférico. El dióxido de carbono (CO2) es el componente básico que los autótrofos utilizan para construir compuestos de alta energía como la glucosa. Estos organismos utilizan la energía obtenida del Sol para formar los enlaces covalentes que unen a los átomos de carbono. Estos enlaces químicos almacenan esta energía para su uso posterior en el proceso de respiración. La mayoría de los autótrofos terrestres obtienen su dióxido de carbono directamente de la atmósfera, mientras que los autótrofos marinos lo adquieren en forma disuelta (ácido carbónico, HCO3 -).

El carbono pasa de los productores a niveles tróficos más altos a través del consumo. Por ejemplo, cuando una vaca (consumidor principal) come pasto (productor), obtiene algunas de las moléculas orgánicas producidas originalmente por la fotosíntesis de la planta. Luego, esos compuestos orgánicos pueden pasar a niveles tróficos más altos, como los humanos, cuando comemos la vaca. En cada nivel, sin embargo, los organismos están realizando respiración, un proceso en el que las moléculas orgánicas se descomponen para liberar energía. A medida que estas moléculas orgánicas se descomponen, el carbono se elimina de las moléculas de los alimentos para formar CO2, un gas que ingresa a la atmósfera. Por tanto, el CO2 es un subproducto de la respiración. Recuerde que los productores consumen CO2 durante la fotosíntesis para formar moléculas orgánicas. A medida que estas moléculas se descomponen durante la respiración, el carbono vuelve a entrar en la atmósfera como CO2. El intercambio de carbono como este conecta potencialmente a todos los organismos de la Tierra. Piense en esto: el carbono en su ADN fue una vez parte de una planta hace millones de años, tal vez fue parte de un dinosaurio.

El ciclo del carbono biogeoquímico

El movimiento del carbono a través de la tierra, el agua y el aire es complejo y, en muchos casos, ocurre mucho más lentamente que el movimiento entre organismos. El carbono se almacena durante largos períodos en lo que se conoce como depósitos de carbono, que incluyen la atmósfera, los cuerpos de agua líquida (principalmente océanos), los sedimentos oceánicos, el suelo, las rocas (incluidos los combustibles fósiles) y el interior de la Tierra.

Como se dijo, la atmósfera es un importante depósito de carbono en forma de dióxido de carbono que es esencial para el proceso de fotosíntesis. El nivel de dióxido de carbono en la atmósfera está muy influenciado por la reserva de carbono en los océanos. El intercambio de carbono entre la atmósfera y los depósitos de agua influye en la cantidad de carbono que se encuentra en cada uno. Dióxido de carbono (CO2) de la atmósfera se disuelve en agua y reacciona con las moléculas de agua para formar compuestos iónicos. Algunos de estos iones se combinan con iones de calcio en el agua de mar para formar carbonato de calcio (CaCO3), un componente importante de las conchas de los organismos marinos. Estos organismos finalmente mueren y sus caparazones forman sedimentos en el fondo del océano. Con el tiempo geológico, el carbonato de calcio forma piedra caliza, que comprende el depósito de carbono más grande de la Tierra.

En la tierra, el carbono se almacena en el suelo como carbono orgánico como resultado de la descomposición de organismos o de la meteorización de rocas y minerales terrestres (los suelos del mundo contienen significativamente más carbono que la atmósfera, en comparación). Más profundo bajo tierra son los combustibles fósiles, los restos descompuestos anaeróbicamente de plantas y algas que vivieron hace millones de años. Los combustibles fósiles se consideran un recurso no renovable porque su uso supera con creces su tasa de formación. A recurso no renovable se regenera muy lentamente o no se regenera en absoluto. Otra forma en que el carbono ingresa a la atmósfera es desde la tierra (incluida la tierra debajo de la superficie del océano) mediante la erupción de volcanes y otros sistemas geotérmicos. Los sedimentos de carbono del fondo del océano se toman a las profundidades de la Tierra mediante el proceso de subducción: el movimiento de una placa tectónica debajo de otra. El carbono se libera como dióxido de carbono cuando un volcán entra en erupción o por respiraderos hidrotermales volcánicos.

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El ciclo del nitrógeno

Es difícil introducir nitrógeno en los organismos vivos. Las plantas y el fitoplancton no están equipados para incorporar nitrógeno de la atmósfera (donde existe como N triple covalente fuertemente unido2) a pesar de que esta molécula comprende aproximadamente el 78 por ciento de la atmósfera. El nitrógeno ingresa al mundo viviente a través de bacterias simbióticas y de vida libre, que incorporan nitrógeno a sus moléculas orgánicas a través de procesos bioquímicos especializados. Ciertas especies de bacterias pueden realizar fijación de nitrogeno, el proceso de convertir gas nitrógeno en amoniaco (NH3), que espontáneamente se convierte en amonio (NH4 +). El amonio es convertido por bacterias en nitritos (NO2 -) y luego nitratos (NO3 -). En este punto, las plantas y otros productores utilizan las moléculas que contienen nitrógeno para producir moléculas orgánicas como el ADN y las proteínas. Este nitrógeno ahora está disponible para los consumidores.

El nitrógeno orgánico es especialmente importante para el estudio de la dinámica de los ecosistemas porque muchos procesos de los ecosistemas, como la producción primaria, están limitados por el suministro de nitrógeno disponible. Como se muestra en la Figura 4 a continuación, el nitrógeno que ingresa a los sistemas vivos es finalmente convertido de nitrógeno orgánico a gas nitrógeno por las bacterias (Figura 4). El proceso de desnitrificación es cuando las bacterias convierten los nitratos en nitrógeno gaseoso, lo que les permite volver a entrar a la atmósfera.

Figura 4. El nitrógeno ingresa al mundo viviente desde la atmósfera a través de bacterias fijadoras de nitrógeno. Este nitrógeno y los desechos nitrogenados de los animales se procesan de nuevo en nitrógeno gaseoso por las bacterias del suelo, que también suministran a las redes alimentarias terrestres el nitrógeno orgánico que necesitan. (crédito: modificación del trabajo de John M. Evans y Howard Perlman, USGS)

La actividad humana puede alterar el ciclo del nitrógeno por dos medios principales: la combustión de combustibles fósiles, que liberan diferentes óxidos de nitrógeno, y mediante el uso de fertilizantes artificiales (que contienen compuestos de nitrógeno y fósforo) en la agricultura, que luego se lavan en lagos y arroyos. y ríos por escorrentía superficial. Nitrógeno atmosférico (distinto del N2) está asociado con varios efectos en los ecosistemas de la Tierra, incluida la producción de lluvia ácida (como ácido nítrico, HNO3) y los efectos de los gases de efecto invernadero (como óxido nitroso, N2O), potencialmente causando el cambio climático. Un efecto importante de la escorrentía de fertilizantes es el agua salada y el agua dulce. eutrofización, un proceso por el cual la escorrentía de nutrientes causa el crecimiento excesivo de algas, el agotamiento de oxígeno y la muerte de la fauna acuática.

En los ecosistemas marinos, los compuestos de nitrógeno creados por bacterias, o por descomposición, se acumulan en los sedimentos del suelo oceánico. Luego, puede trasladarse a la tierra en tiempo geológico mediante la elevación de la corteza terrestre y, por lo tanto, incorporarse a la roca terrestre. Aunque el movimiento de nitrógeno de la roca directamente a los sistemas vivos se ha considerado tradicionalmente como insignificante en comparación con el nitrógeno fijado de la atmósfera, un estudio reciente mostró que este proceso puede ser significativo y debería incluirse en cualquier estudio del ciclo global del nitrógeno.

El ciclo del fósforo

El fósforo es un nutriente esencial para los procesos vivos. Es un componente principal de los ácidos nucleicos y fosfolípidos y, como fosfato de calcio, constituye los componentes de soporte de nuestros huesos. El fósforo es a menudo el nutriente limitante (necesario para el crecimiento) en los ecosistemas acuáticos, particularmente de agua dulce.

El fósforo se encuentra en la naturaleza como ión fosfato (PO4 3-). Además de la escorrentía de fosfato como resultado de la actividad humana, la escorrentía superficial natural ocurre cuando se lixivia de rocas que contienen fosfato por la intemperie, enviando fosfatos a ríos, lagos y al océano. Esta roca tiene su origen en el océano. Los sedimentos oceánicos que contienen fosfato se forman principalmente a partir de los cuerpos de los organismos oceánicos y de sus excreciones. Sin embargo, las cenizas volcánicas, los aerosoles y el polvo mineral también pueden ser fuentes importantes de fosfato. Este sedimento luego se mueve a la tierra durante el tiempo geológico por la elevación de la superficie de la Tierra. (La siguiente figura)

El fósforo también se intercambia recíprocamente entre el fosfato disuelto en el océano y los organismos marinos. El movimiento del fosfato del océano a la tierra y a través del suelo es extremadamente lento, y el ión fosfato promedio tiene un tiempo de residencia oceánica entre 20.000 y 100.000 años.

Figura 5. En la naturaleza, el fósforo existe como ion fosfato (PO43-). La meteorización de las rocas y la actividad volcánica libera fosfato en el suelo, el agua y el aire, donde está disponible para las redes alimentarias terrestres. El fosfato ingresa a los océanos a través de la escorrentía superficial, el flujo de agua subterránea y el flujo de los ríos. El fosfato disuelto en el agua del océano se transforma en redes tróficas marinas. Parte del fosfato de las redes alimentarias marinas cae al fondo del océano, donde forma sedimentos. (crédito: modificación del trabajo de John M. Evans y Howard Perlman, USGS)

El exceso de fósforo y nitrógeno que ingresa a estos ecosistemas a partir de la escorrentía de fertilizantes y de las aguas residuales provoca un crecimiento excesivo de algas. La posterior muerte y descomposición de estos organismos agota el oxígeno disuelto, lo que conduce a la muerte de organismos acuáticos como mariscos y peces. Este proceso es responsable de las zonas muertas en los lagos y en las desembocaduras de muchos ríos importantes y de la muerte masiva de peces, que a menudo ocurren durante los meses de verano (ver Figura 6 a continuación).

Figura 6. Las zonas muertas ocurren cuando el fósforo y el nitrógeno de los fertilizantes provocan un crecimiento excesivo de microorganismos, lo que agota el oxígeno y mata la fauna. En todo el mundo, se encuentran grandes zonas muertas en áreas costeras de alta densidad de población. (crédito: Observatorio de la Tierra de la NASA)

A zona muerta es un área en lagos y océanos cerca de las desembocaduras de los ríos donde grandes áreas se agotan periódicamente de su flora y fauna normales. Estas zonas son causadas por eutrofización junto con otros factores, incluidos los derrames de petróleo, el vertido de productos químicos tóxicos y otras actividades humanas. El número de zonas muertas ha aumentado durante varios años, y más de 400 de estas zonas estaban presentes en 2008. Una de las peores zonas muertas se encuentra frente a la costa de los Estados Unidos en el Golfo de México: la escorrentía de fertilizantes del río Mississippi Cuenca creó una zona muerta de más de 8,463 millas cuadradas. La escorrentía de fosfatos y nitratos de los fertilizantes también afecta negativamente a varios ecosistemas de lagos y bahías, incluida la Bahía de Chesapeake en el este de los Estados Unidos.

Esta (a) imagen de satélite muestra la Bahía de Chesapeake, un ecosistema afectado por la escorrentía de fosfatos y nitratos. Un (b) miembro del Cuerpo de Ingenieros del Ejército sostiene un grupo de ostras que se utiliza como parte del esfuerzo de restauración de ostras en la bahía. (crédito a: modificación del trabajo por NASA / MODIS crédito b: modificación del trabajo por el Ejército de los EE. UU.)

La bahía de Chesapeake ha sido valorada durante mucho tiempo como una de las áreas más pintorescas de la Tierra; ahora está en peligro y es reconocida como un ecosistema en declive. En la década de 1970, la Bahía de Chesapeake fue uno de los primeros ecosistemas en haber identificado zonas muertas, que continúan matando a muchos peces y especies que viven en el fondo, como almejas, ostras y gusanos. Varias especies han disminuido en la Bahía de Chesapeake debido a la escorrentía de aguas superficiales que contiene un exceso de nutrientes de fertilizantes artificiales utilizados en la tierra. La fuente de los fertilizantes (con alto contenido de nitrógeno y fosfato) no se limita a las prácticas agrícolas. Hay muchas áreas urbanas cercanas y más de 150 ríos y arroyos desembocan en la bahía que transportan la escorrentía de fertilizantes de céspedes y jardines. Por lo tanto, el declive de la bahía de Chesapeake es un tema complejo y requiere la cooperación de la industria, la agricultura y los propietarios cotidianos.

De particular interés para los conservacionistas es la población de ostras; se estima que en la bahía existían más de 200,000 acres de arrecifes de ostras en la década de 1700, pero ese número ahora ha disminuido a solo 36,000 acres. La recolección de ostras fue una vez una industria importante para la bahía de Chesapeake, pero disminuyó un 88 por ciento entre 1982 y 2007. Esta disminución se debió no solo a la escorrentía de fertilizantes y las zonas muertas, sino también a la sobreexplotación. Las ostras requieren una cierta densidad de población mínima porque deben estar muy cerca para reproducirse. La actividad humana ha alterado la población y las ubicaciones de las ostras, alterando enormemente el ecosistema.

La restauración de la población de ostras en la bahía de Chesapeake se ha llevado a cabo durante varios años con resultados mixtos. Muchas personas no solo encuentran buenas ostras para comer, sino que también limpian la bahía. Las ostras se alimentan por filtración y, mientras comen, limpian el agua que las rodea. En la década de 1700, se estimó que la población de ostras tardaba solo unos días en filtrar todo el volumen de la bahía. Hoy, con las condiciones cambiantes del agua, se estima que la población actual tardaría casi un año en hacer el mismo trabajo.

Los esfuerzos de restauración se han realizado durante varios años por organizaciones sin fines de lucro, como la Fundación de la Bahía de Chesapeake. El objetivo de la restauración es encontrar una manera de aumentar la densidad de población para que las ostras puedan reproducirse de manera más eficiente. Muchas variedades resistentes a enfermedades (desarrolladas en el Instituto de Ciencias Marinas de Virginia para el Colegio de William and Mary) están ahora disponibles y se han utilizado en la construcción de arrecifes de ostras experimentales. Los esfuerzos de Virginia y Delaware para limpiar y restaurar la bahía se han visto obstaculizados porque gran parte de la contaminación que ingresa a la bahía proviene de otros estados, lo que enfatiza la necesidad de cooperación interestatal para lograr una restauración exitosa.

Las nuevas y abundantes cepas de ostras también han dado lugar a una industria nueva y económicamente viable, la acuicultura de ostras, que no solo suministra ostras para la alimentación y las ganancias, sino que también tiene el beneficio adicional de limpiar la bahía.

El ciclo del azufre

El azufre es un elemento esencial para las moléculas de los seres vivos. Como parte del aminoácido cisteína, participa en la formación de proteínas. Como se muestra en la Figura 7 a continuación, los ciclos del azufre entre los océanos, la tierra y la atmósfera. El azufre atmosférico se encuentra en forma de dióxido de azufre (SO2), que ingresa a la atmósfera de tres maneras: primero, por la descomposición de moléculas orgánicas, segundo, por la actividad volcánica y los respiraderos geotérmicos y, tercero, por la quema de combustibles fósiles por parte de los humanos.

Figura 7. El dióxido de azufre de la atmósfera pasa a estar disponible para los ecosistemas terrestres y marinos cuando se disuelve en la precipitación como ácido sulfúrico débil o cuando cae directamente a la Tierra como lluvia radiactiva. La meteorización de las rocas también hace que los sulfatos estén disponibles para los ecosistemas terrestres. La descomposición de los organismos vivos devuelve los sulfatos al océano, el suelo y la atmósfera. (crédito: modificación del trabajo de John M. Evans y Howard Perlman, USGS)

En tierra, el azufre se deposita de cuatro formas principales: precipitación, lluvia radiactiva directa de la atmósfera, erosión de las rocas y respiraderos geotérmicos. El azufre atmosférico se encuentra en forma de dióxido de azufre (SO2), y a medida que la lluvia cae a través de la atmósfera, el azufre se disuelve en forma de ácido sulfúrico débil (H2ASI QUE4). El azufre también puede caer directamente de la atmósfera en un proceso llamado lluvia radiactiva. Además, a medida que el clima de las rocas que contienen azufre, se libera azufre en el suelo. Estas rocas se originan a partir de sedimentos oceánicos que se mueven a la tierra por la elevación geológica de los sedimentos oceánicos. Los ecosistemas terrestres pueden entonces hacer uso de estos sulfatos del suelo (SO4 2-), que ingresan a la red alimentaria al ser absorbidos por las raíces de las plantas. Cuando estas plantas se descomponen y mueren, el azufre se libera nuevamente a la atmósfera como sulfuro de hidrógeno (H2S) gas.

El azufre ingresa al océano a través de la escorrentía de la tierra, de la lluvia atmosférica y de los respiraderos geotérmicos submarinos. Algunos ecosistemas dependen de quimioautótrofos que utilizan azufre como fuente de energía biológica. Este azufre sustenta los ecosistemas marinos en forma de sulfatos.

Las actividades humanas han jugado un papel importante en la alteración del equilibrio del ciclo global del azufre. La quema de grandes cantidades de combustibles fósiles, especialmente del carbón, libera grandes cantidades de gas sulfuro de hidrógeno a la atmósfera. A medida que la lluvia cae a través de este gas, crea el fenómeno conocido como lluvia ácida, que daña el medio ambiente natural al reducir el pH de los lagos, matando así a muchas de las plantas y animales residentes. Lluvia ácida es la lluvia corrosiva causada por el agua de lluvia que cae al suelo a través del gas de dióxido de azufre, convirtiéndolo en ácido sulfúrico débil, que causa daños a los ecosistemas acuáticos. La lluvia ácida también afecta el medio ambiente creado por el hombre a través de la degradación química de los edificios. Por ejemplo, muchos monumentos de mármol, como el Lincoln Memorial en Washington, DC, han sufrido daños importantes por la lluvia ácida a lo largo de los años. Estos ejemplos muestran los efectos de gran alcance de las actividades humanas en nuestro medio ambiente y los desafíos que quedan para nuestro futuro.

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Atribución

Los ciclos biogeoquímicos de OpenStax tienen licencia CC BY 4.0. Modificado del original por Matthew R. Fisher.


Resumen de la sección

Las hojas son el sitio principal de la fotosíntesis. Una hoja típica consta de una lámina (la parte ancha de la hoja, también llamada limbo) y un pecíolo (el tallo que une la hoja a un tallo). La disposición de las hojas en un tallo, conocida como filotaxia, permite la máxima exposición a la luz solar. Cada especie vegetal tiene una disposición y una forma de hojas características. El patrón de la disposición de las hojas puede ser alternativo, opuesto o en espiral, mientras que la forma de la hoja puede ser simple o compuesta. El tejido foliar está formado por la epidermis, que forma la capa celular más externa, y el mesófilo y el tejido vascular, que forman la parte interna de la hoja. En algunas especies de plantas, la forma de las hojas se modifica para formar estructuras como zarcillos, espinas, escamas de yemas y agujas.


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