viernes, 28 de septiembre de 2012

Cambios en los cambios de estación



El día 22 de este mes, casi a las 3 de la tarde, empezaba el otoño. En cambio, el año que viene, el otoño empezará también el 22 de septiembre, pero cerca de las 9 de la noche. Debido a ello, ayer me preguntaron por qué de un año para otro varía la hora en la que se produce el cambio de estación.

Entendamos primero que los cambios de estación se deben a que la cantidad de luz solar que reciben las distintas regiones del planeta cambia a lo largo del año como consecuencia de las variaciones de inclinación que tiene el eje de giro de la tierra con respecto al plano de su órbita alrededor del sol. Hay que recalcar esto porque mucha gente piensa que es la órbita elíptica de la Tierra la que provoca las distintas estaciones al acercar o alejar la Tierra del Sol, cuando la variación en la distancia entre el sol y la Tierra es mínima, por lo que no afecta significativamente al clima terrestre.

Al variar la inclinación del eje con respecto al plano de la órbita, vamos a encontrar 2 puntos a lo largo de la misma en los que el eje haga un ángulo de 90º con el plano, de modo que ambos polos de de la Tierra se encuentren a la misma distancia del sol, por lo que reciben la misma intensidad de luz solar en ambos hemisferios, y la duración del día y la noche es la misma. Esto acontece en el paso del verano al otoño, y en el paso del invierno a la primavera, lo que se conoce como equinoccios de otoño y de primavera.

De un equinoccio a otro, el eje va a inclinándose haciendo que un hemisferio se encuentre más expuesto al sol que el otro, esta inclinación alcanza un máximo en los solsticios, momentos en los que la duración del día es máxima para uno de los dos hemisferios y mínima para el hemisferio contrario. Así tenemos el solsticio de verano y el de invierno, que dan paso a dichas estaciones.

Aclarado esto, volvamos al punto de origen de esta publicación. ¿Por qué cada año varía la hora e incluso el día en el que se produce el cambio de estación?

La razón reside en que la Tierra no tarda 365 días en hacer ese movimiento del eje y vuelta al mismo punto, sino 365 días y unas 6 horas. De este modo, si contamos 365 días desde el equinoccio de otoño de este año, estaríamos a 6 horas de alcanzar el siguiente equinoccio de otoño.

Claro, si retrasamos unas 6 horas cada año para llegar al mismo punto, al cabo de los años el equinoccio pasaría a presentarse no solo a una hora distinta, sino en un día distinto, o en un mes distinto. Por eso cada 4 años se establece un año bisiesto, formado por 366 días, cuyas 24 horas extra corrigen el desfase.

Aunque a decir verdad, esto tampoco es del todo cierto, pues esas 6 horas de las que no paro de hablar, no son exactas, de modo que con los siglos volveríamos a encontrar un desfase. Realmente la duración de la que hablamos sería de 365 días, 5 horas, 48 minutos, 45 segundos y 9 décimas, o lo que viene a ser lo mismo 365,242198 días, que podemos ajustarlo aproximadamente a 365 +1/4 -1/100 +1/400 días, de modo que el calendario gregoriano utilizado en casi todo el mundo, considera años bisiestos aquellos que son divisibles entre 4 pero no entre 100, excepto aquellos que también sean divisibles entre 400.

sábado, 22 de septiembre de 2012

El madroño



 

La llegada del otoño nos trae el fruto del madroño, no todo iban a ser hojas cayendo de árboles caducifolios.

El nombre científico del madroño, Arbutus unedo, hace referencia a que es un arbusto del que sólo se come un fruto, y es que sus bayas son famosas por la fermentación alcohólica que sufren en el mismo árbol.

El madroño, es un árbol o arbusto de entre 5 a 15m de alto, con hojas perennes, lanceoladas, de 3 a 7 cm de largo y bordes serrados.

De octubre a febrero podemos disfrutar de sus flores blancas acampanadas, que se presentan en forma de un racimo colgante. Flores que coinciden en el árbol con los frutos maduros de la floración del año anterior.

Las bayas del madroño son esferas carnosas de unos 2 cm de diámetro, que van tornando de amarillo a rojo a medida que maduran. Su superficie está formada por diminutos granos cónicos. Y sus semillas, en el interior del fruto, son pequeñas y de color pardo.

La larga permanencia del fruto en el árbol, que como ya digo, permite que los frutos procedentes de una floración coincidan en el árbol con la floración del año siguiente, permite que se produzca fermentación alcohólica de las mismas.

Con suerte, si visitáis el campo podéis encontraros no solo con algún madroño, sino con algún animal que se haya dado un atracón de sus frutos, y vaya dando tumbos bajo los efectos del alcohol.

Pero no solo vamos a encontrar azucares y alcohol en este fruto. De hecho es su contenido en taninos y flavonoides, con actividad antioxidante y antiagregante plaquetario, lo que hace que su uso permita tratar y prevenir enfermedades cardiovasculares.


Así pues, disfrutad del fruto del madroño, pero con moderación.

viernes, 14 de septiembre de 2012

Si el agua se evapora a 100ºC ¿Cómo se evapora un charco? ¿Cómo se seca la ropa?




El titulo de esta publicación tiene trampa, el agua no se evapora a los 100ºC, hierve a 100ºC (siempre que este a una atmósfera de presión), que son dos cosas distintas.

Todo cuerpo está formado por moléculas, y su temperatura es una medida de la agitación de las mismas.

Si agitamos mucho una molécula perteneciente a un líquido (la calentamos), esta puede librarse de las uniones que la fijan a otras moléculas del líquido, y por tanto escaparse pasando a estar en estado gaseoso. Para ello da igual que el resto de las moléculas se agiten tanto como la que se escapa o no, es decir, no tiene que estar a la misma temperatura todo el líquido para que algunas consigan irse escapando.

Como es lógico, las moléculas que se escapan a través de este proceso son siempre las que están en la superficie del líquido. Las que están por debajo tienen más dificultades de liberarse, porque aunque se agiten mucho y puedan ascender se irían encontrando con otras moléculas de líquido con las que colisionarían cediendo parte de su energía, y con las que podría unirse.
Esto es la evaporación. Un proceso físico por el que las moléculas que ocupan la superficie de un líquido van pasando progresivamente de dicho estado a estado gaseoso.

Cada vez que una molécula se escapa del líquido, deja de estar agitándose en él, deja de chocar con las otras moléculas que le rodeaban en el líquido, y de transferirles parte de su energía con cada choque, por ello, al perder esas moléculas el líquido reduce un poco su temperatura. En cambio, al pasar esa molécula al gas, empieza a golpear esas moléculas que le rodean en el gas, por lo que dicho gas se calienta. Esto explica, entre otras cosas, que la evaporación del sudor nos refresque, porque así cedemos temperatura de nuestro cuerpo al medio.


Las moléculas que se evaporan quedan en gas sobre el líquido, pero podrían volver a su estado inicial, especialmente si se acumulan muchas de esas moléculas en el gas, es decir, si se satura el gas. Por ello, los días en que hay mucha humedad en el ambiente, la ropa y los charcos no se secan, así como cuando hace mucho viento, las moléculas que se evaporan son rápidamente dispersadas por el aire, por lo que no se satura el gas que rodea al líquido, y la ropa o el charco se secan antes.

Cuestión aparte es la ebullición, que podemos definir como el proceso físico por el que la materia pasa de estado líquido a gaseoso como resultado de que todas las moléculas de la sustancia alcanzan la temperatura correspondiente al punto de ebullición, es decir, que todas las moléculas alcancen la agitación necesaria para romper todos los enlaces que las unen unas con otras.

Ese punto de ebullición es distinto para cada sustancia, porque depende tanto de la masa de las moléculas, como de las fuerzas que las unan, así como de la presión a la que esté sometido el líquido, pues a mayor presión, más cohesionadas estarán las moléculas y más energía necesitaran para liberarse. De este modo, el agua a presión de una atmosfera tiene el punto de ebullición a 100ºC, pero en una montaña, donde la presión atmosférica es menor, su punto de ebullición también será menor, y si el agua no es pura, sino que cuenta con otras sustancias, como por ejemplo sales disueltas, estas podrán hacer variar también el punto de ebullición de la misma.

viernes, 7 de septiembre de 2012

Problemas con el concepto "especie".


Con solo verlos, seguro que puede distinguir entre este lindo minino y el de su vecina, y saber que inequívocamente pertenecen a dos especies distintas. Esto lo sabe porque físicamente son distintos, es decir, está basando su reconocimiento en el concepto de “similiespecie”, que considera a la especie como un conjunto de organismos con similitudes y características comunes, a partir de las cuales puede diferenciarlo de otros conjuntos de seres.

Pero ese truco no vale siempre.
  • Por un lado existen organismos que pueden parecer idénticos sin ser de la misma especie, como por ejemplo especies que son similares a otras venenosas con lo que confunden a los depredadores.
  • Por otro lado existen organismos que pueden ser tremendamente diferentes siendo de la misma especie, como una oruga y una mariposa, hormigas que llevan a cabo distintas funciones en el hormiguero, especies en las que las diferencias entre el macho y la hembra son tan grandes que parecen de especies diferentes…
De modo que necesitamos fijarnos en algo más que en las características físicas.

La definición biológica de especie se basa en la reproducción. Para los biólogos una especie es un conjunto de individuos que pueden reproducirse entre sí, en condiciones naturales, produciendo descendientes fértiles. Cabe aclarar 2 cosas sobre esta definición:
  • Que los descendientes sean fértiles significa que estos pueden seguir reproduciéndose con otros miembros dando más descendientes, así por ejemplo, como los lobos y los perros tienen descendencia fértil, podemos decir que ambos pertenecen a la misma especie, Canis lupus, mientras que, como el cruce de un burro y una yegua produce un mulo o mula, que son estériles, los burros y las yeguas no pertenecen a la misma especie.
  • Lo de condiciones naturales se refiere a que solo hablamos de especie si pueden reproducirse por su cuenta en el medio natural. Si el hombre mete la mano por medio no vale. Así, el ligre, cruce entre un león y una tigresa, aunque no siempre sea estéril, no implica que tigres y leones pertenezcan a la misma especie, pues en la naturaleza tigres y leones no se cruzan, solo cuando el hombre mete cartas en el asunto se producen los ligres, generalmente para usarlos en circos.

Claro está, el concepto biológico de especie es difícil de llevar a la práctica, no vamos a comprobar si el felino de la fotografía se puede reproducir con el gato de su vecina para asegurarnos que son de especies distintas, por lo que el concepto de especie en la práctica queda reducido a un conjunto de organismos cuyas características permitan suponer que pueden reproducirse entre sí, en condiciones naturales, produciendo descendientes fértiles.

Pero por si esto fuera poco, la definición biológica de especie tiene otras múltiples dificultades.

Pongamos que dos grupos de organismos A y C no pueden reproducirse dando descendencia fértil, por lo que a priori no pertenecen a la misma especie, pero existe un tercer grupo, B, que puede reproducirse con ambos dando descendencia fértil. Entonces B pertenece a la misma especie que A y que B, y por tanto A y B deben ser considerados la misma especie…

Así que podemos decir que una especie es un conjunto de organismos que pueden reproducirse realmente o potencialmente, bastando con que exista un flujo génico entre ellos directa o indirectamente, pues aunque la información génica de C no puede mezclarse directamente con la de A, si pueden pasarla indirectamente si se la comparten primero con B.

Si el asunto no le parece suficiente complejo podemos empezar a pensar en los organismos asexuales, donde es totalmente imposible utilizar el concepto biológico de especie, así que nos tenemos que contentar con el concepto de agamoespecie, que es aquel conjunto de organismos semejantes por tener genotipos idénticos o parecidos al de un organismo ancestral común a todos ellos.

¿Y qué ocurre cuando pensamos en el concepto de especie a lo largo del tiempo? Pues otro follón. Por ejemplo, si miramos hacia atrás en nuestra línea evolutiva no hay una forma clara de establecer donde empezó nuestra especie y terminaba nuestra antecesora, desde luego hasta que no se invente una máquina del tiempo es imposible mandar humanos a fecundar antepasados para ver a qué altura de nuestra línea evolutiva dejan de tener descendencia fértil.

En estas situaciones, la solución clásica es hacer que el registro fósil ponga los límites, cuando en un grupo de fósiles de un linaje evolutivo encontramos una gran variación morfológica, consideramos que pasamos de una especie a otra. Pero esto se puede utilizar cuando el registro fósil de una especie es escaso o la especiación se ha dado por saltos, con grandes cambios morfológicos en poco tiempo, pero ¿qué ocurre cuando tenemos un registro fósil muy completo y muestran que los cambios morfológicos han sido muy graduales?

Para solucionar esto se usa el concepto de especie evolutiva de Simpson, que marca el límite entre especies en el momento en el que se separan los linajes, es decir, si una especie se divide en dos, pues tenemos 3 especies diferentes, la que había, que se considera extinta desde el momento en el que se divide y las 2 nuevas. Pero entonces cualquier subespecie debe ser considerada una especie evolutiva y se pueden dar casos tan llamativos como la fusión de ambos linajes en uno solo, produciendo una nueva especie evolutiva por la unión de dos especies…

Así que algunos especialistas terminan por mandar todo a tomar por saco, y usan el concepto de especie tipológica, cogen un fosil, dicen que eso es de una especie concreta y todo lo que se parezca a eso pertenece a la misma especie.

Vamos, que definir los límites de una especie es un lio, así que, como me dijo una vez un profesor “una especie es un conjunto de organismos que, según un especialista del grupo de organismos en cuestión, es una especie”.