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CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE

Tema2: Planeta Tierra >> Energía radiante y vida

Energía radiante y vida

 
 

Contenido de la página: Energía radiante y vida Iluminación Pigmentos Efectos de la luz sobre los organismos sin mediar receptores especializados Fotosíntesis Visión y táxis Emisión de luz Calor y temperatura: sus influencias ecológicas Resistencia al calor Resistencia de los organismos al frío

Energía radiante y vida

Iluminación

La iluminación sobre la superficie de la Tierra en un día muy claro y en un país mediterráneo, llega a ser de unos 130 000 luxes. Los organismos vivos no necesitan tanta luz y satisfacen sus necesidades con muchos menos luxes. Por ejemplo las algas no pueden utilizar más de 10 000 luxes y las plantas terrestres pueden sobrevivir con sólo 200. Para los tactismos, los fotoperíodos o la visión son suficientes fracciones de lux.

En el agua la luz es atenuada y absorbida mucho más que en la atmósfera. Dependiendo del número de partículas en suspensión que tenga el agua, la desaparición de la luz es más o menos rápida, pero, en general, para los 50 o 100 metros de profundidad ya se ha extinguido casi toda la luz y de ahí para abajo no pueden vivir los vegetales.

Al profundizar en la masa de agua la luz se hace más azulada o azulado-verdosa porque unas longitudes de onda son absorbidas por el agua antes que otras.

El color azul del agua y del cielo se producen por la dispersión de la luz en las moléculas de agua y en otras partículas muy pequeñas.

Tanto en la atmósfera como en el agua una fracción importante de la luz está polarizada y bastantes animales usan el plano de polarización para orientarse.

Pigmentos

Llamamos pigmentos a un grupo especial de moléculas sensibles a la luz. La radiación luminosa de longitudes de onda entre los 360 nm (violeta) y los 760 nm (rojo), no actúa sobre la mayoría de las moléculas químicas, pero si lo hace con las que tienen dobles enlaces coordinados que, por su estructura química, absorben con facilidad los fotones de luz. 

Moléculas de este grupo de los pigmentos, son, por ejemplo, la clorofila, los carotenos, los pigmentos de la retina, etc. 

Efectos de la luz sobre los organismos sin mediar receptores especializados.

La luz regula muchos procesos fisiológicos, incluso sin que el organismo posea receptores especializados para captarla. Así, por ejemplo, la sucesión de las fases de la vida de muchos seres: nacimiento, maduración, floración, fructificación, reproducción, etc.; o las emigraciones de las aves, o las concentraciones de hormonas o el nivel de actividad del sistema nervioso, etc.; están regulados por la luz

El cambio en la duración del día y la noche sirve para regular estos procesos, pero no hay reglas claras y generales de un mismo tipo de comportamiento como respuesta a unas mismas variaciones de iluminación. Así, unas plantas florecen cuando el día se acorta y otras cuando se alarga. En otras lo que influye es la duración del período de oscuridad continuo, sin interrupciones de iluminación. Desde hace más de un siglo se sabe, por ejemplo, que las gallinas ponen más huevos cuando se les mantiene iluminadas, lo que se usa en las granjas avícolas para aumentar la producción.

Fotosíntesis. 

 La fotosíntesis es un proceso esencial para la vida ya que es el que permite aprovechar la energía radiante procedente del sol y convertirla en la energía química que el metabolismo necesita.

Analizaremos con detalle su eficiencia cuando tratemos de la productividad de los ecosistemas. Veremos que la eficiencia de la fotosíntesis es muy baja. Cuando se analiza el proceso fotosintético teóricamente se ve que podría llegar a valores de un 9% de asimilación de la energía radiante que llega a las hojas; pero la realidad es que, aun en óptimas condiciones de crecimiento, eficiencias muy normales son las del orden del 1% o lo que es lo mismo del 0,2% de la energía total que llega a la parte alta de la atmósfera. Las plantas está bien adaptadas al uso de luz difusa y de relativamente baja intensidad y son mediocres usando luz de alta intensidad (mediodía). 

La explicación más probable de por qué son incapaces de usar mejor la luz es que su desarrollo se encuentra limitado, principalmente, por la escasez de algunos elementos químicos en el suelo. Por tanto, las plantas, en su evolución no han necesitado desarrollar mecanismos de fotosíntesis más eficientes ya que la energía era abundante y no necesitaban optimizar su aprovechamiento.

Visión y táxis.

Táxis es el uso de la luz por los organismos para orientar sus movimientos o su crecimiento.

Las plantas, por ejemplo, crecen hacia la luz y si se les cambia la posición del foco que las ilumina se mueven hasta enfrentar sus hojas de nuevo a la luz. Otros seres vivos huyen de la luz, por ejemplo la lombriz de tierra.

 La visión se produce gracias a que células pigmentadas especializadas como los conos y bastones de la retina del ojo son sensibles a la luz. Estas células poseen pigmentos excitables por la radiación luminosa y convierten esta excitación en una señal nerviosa que viaja por el nervio óptico hasta las zonas del cerebro especializadas en la visión. Otras partes del ojo como el cristalino, córnea, iris, etc. preparan y dirigen los rayos de luz para que incidan sobre la retina y así se pueda formar bien la imagen.

Las células de la retina llamadas conos dan una buena visión de los colores y necesitan más iluminación que los bastones que son células que pueden dar imágenes en gris con mucho menos iluminación. Los animales diurnos tienen abundancia de conos y pocos bastones, mientras que en los que deben ver en la oscuridad predominan los bastones. 

Emisión de luz

 La capacidad que tienen algunos organismos de emitir luz se llama biofotogénesis. Muchos seres vivos, desde algunas bacterias y hongos hasta especies de peces e insectos, pasando por ejemplos en casi todos los grupos de invertebrados, son capaces de producir luminiscencia. 

En el mar son muy abundantes los organismos con esta capacidad. En las aguas dulces y en tierra son mucho menos frecuentes. Es muy conocida por su espectacularidad la producción de luz en varias especies de insectos coleópteros, por ejemplo las luciérnagas.

La luz que emiten suele ser verdosa y "fría" porque no va acompañada de radiaciones infrarrojas. La suelen producir con una reacción en la que intervienen dos sustancias llamadas luciferina y luciferasa.

Calor y temperatura: sus influencias ecológicas.

Resistencia al calor.

Las temperaturas altas (a partir de 45 - 60ºC) desnaturalizan la mayoría de las proteínas lo que supone graves alteraciones en la vida y, en muchos casos, la muerte del organismo. Algunas bacterias de aguas termales viven hasta a 90ºC, pero la mayoría de los organismos tienen su límite vital entre los 40 y los 60ºC.
 

	Regla de Bergmann.- Las especies propias de zonas con clima frío tienen, por término medio, individuos de mayor tamaño que las de regiones relativamente cálidas. En la figura tamaño en cm de varias especies de pingüinos que viven en distintas latitudes.
	Regla de Allen.- En las especies típicas de las zonas frías, las partes sobresalientyes del cuerpo, como son las orejas, hocico, pico, etc. son más pequeñas que en las de habitats cálidos. En la figura se ilustra esta regla con el ejemplo de las liebres y los zorros.

Resistencia de los organismos al frío.

Las temperaturas bajas suponen una disminución de la velocidad de las reacciones químicas y una ralentización del metabolismo. También conllevan la congelación del agua y eso imposibilita la vida activa. 

Figura 2-13 > Gráfica que muestra como varía el tiempo que tarda en desarrollarse un insecto hemíptero a diferentes temperaturas.

Pero cuando los organismos están casi totalmente deshidratados, la vida puede permanecer latente en muchos de ellos incluso a temperaturas cercanas al cero absoluto. Así, por ejemplo, se ha comprobado que las larvas de algunos insectos acuáticos resisten, desecadas, desde -270ºC hasta +120ºC e incluso la acción del alcohol absoluto y reviven luego al volver a hidratarse.