La central nuclear de Fukushima seguirá dando problemas

Explosión en la central nuclear de Fukushima poco después del tsunami que asoló la región.

Cuando el 11 de marzo de 2011 se produjo el tsunami que arrasó una parte de la costa este japonesa, el temor inmediato fue el efecto directo de la subida repentina del nivel del mar sobre los habitantes de la zona costera y sus casas. En efecto, la destrucción y las muertes provocadas por la ola gigante fueron terribles. Sin embargo, hoy, más de dos años después, la mayor preocupación de aquel desastre natural tiene mucho que ver con la mano del hombre, y no sólo con los caprichos de la Naturaleza. Los sistemas de refrigeración de un complejo nuclear situado en Fukushima, una de las zonas costeras afectadas por el tsunami, fueron inutilizados por la inundación masiva que sufrió la zona, dando lugar a la peor crisis nuclear después de la de Chernobil.

Sin la fuente de refrigeración adecuada, varios reactores de la planta comenzaron a sobrecalentarse peligrosamente iniciándose un peligroso proceso de fusión de sus núcleos de combustible nuclear. Algunas medidas desesperadas consiguieron evitar el desastre que hubiera supuesto una destrucción de los edificios contenedores de los reactores, pero a costa de liberar cierta cantidad de gases radiactivos de los reactores más dañados (para evitar una explosión) y de enfriar a marchas forzadas el reactor  con grandes cantidades de agua que quedaron contaminadas y que inicialmente debieron ser devueltas al mar.

Se diseñó entonces un plan de contención, cuyo elemento clave era la refrigeración permanente de los núcleos dañados. Dos años después, el problema no ha terminado ni mucho menos y durante el mes de agosto de 2013, han ocurrido nuevos hechos muy preocupantes.

Relaciones interespecíficas

¿Qué relación puede existir entre una tarántula y un sapo? ¿y entre un lagarto y un escorpión? ¿Cómo se las arregla una planta para sobrevivir sin raíces? ¿Son las plantas siempre las víctimas de los insectos? A veces la Naturaleza no es nada previsible…

Estoy al tanto de que en clase has estudiado que la estructura de los ecosistemas se teje mediante una compleja red de interrelaciones entre los elementos que los componen. Estas relaciones pueden establecerse entre elementos del biotopo y la biocenosis, pero quizá las que más nos llaman la atención son las relaciones que tienen lugar entre especies de seres vivos diferentes (relaciones interespecíficas). Las posibilidades son casi interminables y la Naturaleza parece saber cómo sorprendernos.

Las relaciones interespecíficas forman parte del delicado equilibrio de los ecosistemas y son un exponente de la complejidad que puede alcanzar el fenómeno de la vida en nuestro planeta y, una vez más, de los sorprendentes logros de la evolución biológica a lo largo de millones de años. Por eso y porque sé que te gusta sorprenderte con imágenes de este tipo, te dejo unos cuantos videos para que los disfrutes y, de paso descubras las curiosas relaciones interespecíficas entre una tarántula y un sapo, un lagarto y un escorpión, una ortiga y otra pequeña planta y entre los insectos y una curiosa planta llamada Drosera.

Respiración branquial: Por qué los peces se asfixian fuera del agua… y dentro también

El profesor McManus buceando en aguas de la costa española

Buceaba hace unos días por aguas de la costa española (incluyo una foto, para los/as incrédulos/as) y la contemplación de varios grupos de peces me hizo pensar en la sorprendente capacidad de los seres vivos para adaptarse a situaciones difíciles. Ya sé que el título de esta noticia te habrá parecido un poco tonto (al menos la primera parte) porque ya sabes que los peces usan branquias para obtener el oxígeno y las branquias sólo funcionan en el agua, pero sigue leyendo y quizás descubras cosas que te hagan pensar de otra manera.

Todos los seres vivos, excepto algunos tipos de bacterias, necesitan oxígeno para vivir y lo obtienen del medio en el que viven. Los organismos terrestres lo consiguen del aire y los acuáticos del agua. Aparentemente, la disponibilidad de oxígeno en el agua no parece un problema, ya que cada molécula de agua contiene un átomo de oxígeno. Sin embaro, esto no les sirve de nada a los animales acuáticos, porque ese oxígeno está formando parte de la molécula de agua y no es nada fácil separalo de ella.

El único oxígeno útil para los peces es el que está en forma de moléculas de O2 (como las que hay en el aire) pero  mezcladas (disueltas) con las de agua… Pero también con esto surgen complicaciones. El agua no es un  medio muy bueno que digamos para disolver oxígeno. El oxígeno que hay disuelto en el agua proviene del que «entra» desde la atmósfera y del producido por la fotosíntesis de las algas. Si la atmósfera estuviera compuesta por un 100% de O2, la máxima concentración de O2 en agua a 10 ºC que podría alcanzarse sería de algo más de 50 mg de O2 por cada litro de agua (54,2 mg/L). Esto ya es una cantidad bastante pequeña, pero las cosas son aún peores, porque, en realidad, la atmósfera  posee un 21% de oxígeno, lo que hace que el agua a 10ºC sólo alcance una concentración de oxígeno disuelto de 11,3 mg/L. Esta concentración es unas ¡25 veces menor que la que posee la atmósfera!. Para que te hagas una idea, un ser humano no puede sobrevivir por debajo de unos 90 mg  de O2 por litro de aire que equivale a un 7% de oxígeno en la atmósfera.

Arcos branquiales y branquias de un pez. (Fuente: http://www.wikipedia.com)

Para enfrentarse a este problema, los peces (y otros organismos acuáticos) han desarrollado un sistema increíblemente eficiente para extraer el O2 disuelto en el agua: las branquias. Las branquias están formadas por un gran número filamentos delgados por cuyo interior circulan vasos sanguíneos. Los filamentos están dispuestos en varias hileras fijadas a unas estructuras llamadas arcos branquiales. El secreto de las branquias reside en dos características especiales. En primer lugar, el flujo de agua pasando entre los filamentos que componen las branquias es casi continuo (a diferencia de la respiración pulmonar donde se toma aire, se retiene unos instantes y luego se expulsa). Los peces absorben agua por la boca, luego la cierran, comprimen el agua, abren una abertura cercana a las branquias e impulsan el agua a través de ellas.

Estructura de filamentos branquiales y flujo contracorriente de agua y sangre. (Fuente: http://www.kalipedia.com)

En segundo lugar el agua pasa entre los filamentos en sentido contrario a como lo hace la sangre del pez por el interior  de los filamentos. A esto se le llama mecanismo contracorriente, y hace que el paso de O2 hacia la sangre sea unas 4 veces mayor que si la sangre y el agua circularan en el mismo sentido. El mecanismo es tan eficiente que llega a extraer hasta el 80% del oxígeno disuelto en el agua y esto permite que los peces sean capaces de sobrevivir en circunstancias normales con una disponibilidad de oxígeno mucho menor que en los ecosistemas terrestres.

Claro que quizás ahora te hagas la siguiente pregunta: si las branquias son tan eficientes obteniendo oxígeno, ¿por qué  no son capaces de hacerlo en el medio terrestre, donde la cantidad de oxígeno es mucho mayor? Pues la respuesta toma varios caminos. En primer lugar, el sistema de flujo de agua a través de las branquias que usan los peces, apenas funciona con el aire. Ten en cuenta que el agua no puede comprimirse, pero el aire sí. Cuando se produce la presión interna en la boca del pez toda esa presión se transmite al volumen de agua que hay dentro y ese agua es empujada a través de las branquias; pero si hay aire, este se comprime y el flujo a través de las branquias es mucho menos efectivo. En segundo lugar, al estar fuera del agua, todos los filamentos branquiales se quedan pegados unos a otros por efecto de la tensión superficial del agua (igual que cuando estás en la playa y sales del mar, tus pelos se te quedan pegados, mientras que cuando estás dentro, los cabellos ondulan  libremente). Esto provoca que la superficie de contacto de los filamentos con el aire se vea muy reducida, con lo cual, la ganancia de oxígeno también disminuye. Aún así, hay peces con respiración branquial que aguantan vivos fuera del agua muchos minutos.

Pero incluso dentro del agua hay factores que pueden complicar mucho la existencia a los peces: Cuanto más alta sea la temperatura o mayor la concentración de sal o menor el oleaje (mezcla superficial con el aire), aún menor será la concentración de oxígeno disuelto en el agua. Imagínate una charca muy poco profunda de agua salada, calentada por el sol de verano. En estas condiciones la situación puede volverse verdaderamente extrema (y no digamos nada si el agua termina evaporándose). Por debajo de una concentración de O2 de 3 mg/L no hay pez que aguante vivo mucho tiempo, así que para sobrevivir siendo animal acuático, hay que buscar soluciones imaginativas. En otras ocasiones, aunque las circunstancias sean buenas, puede ser útil explorar el «mundo exterior».

¿Eres capaz de descubrir cuáles pueden ser esas soluciones especiales?  Te dejo tres videos que te ayudarán a responder (video 1,  video 2 y video 3 ). Verás como es muy fácil… y sorprendente.

La «empresa de reparto» más antigua

polinización de la bignonia rosada

¿Hay alguien ahí?. Después de tantos días sin nuevas noticias no sé si alguien estará esperando alguna. Por si acaso, allá va una  historia curiosa sobre cómo se las apañan los seres vivos para lograr su próposito principal: la reproducción.

Es una historia con dos protagonistas: la Bignonia rosada (Podranea ricasoliana) (una planta trepadora de grandes flores, muy común en jardines) y una abeja carpintera con aspecto de abejorro (Xylocopa sp.) (una abeja de gran tamaño que realiza túneles en la madera para depositar sus huevos).

Ya sabes que las plantas necesitan a toda costa hacer llegar los granos de polen (los gametos masculinos) hasta el gineceo o pistilo (el órgano reproductor femenino). La cosa parece muy fácil, porque, de hecho, muchas plantas (como es el caso de la Bignonia) tienen flores que poseen tanto estambres productores de polen como pistilos; pero aquí está el primer problema: la autofecundación de cada planta no funciona bien, es decir, es necesario hacer llegar el polen desde unas plantas a otras. Esto es lo que llamamos  polinización cruzada.

Muchas plantas han optado por el camino fácil para solucionar este problema: producir mucho polen y dejar que el viento se lo lleve, con la esperanza de que, al menos una pequeña parte, llegará por casualidad hasta otras plantas de su misma especie. Es la llamada polinización anemófila.

Pero otras plantas, como es el caso de la bignonia roasada, «han decidido» que es mejor conseguir un servicio de reparto eficiente para asegurar que la mayor parte de su preciado producto, el polen, llegará a su destino y no se malgastará por el camino. Naturalmente, esto exige un considerable esfuerzo de adaptación de la especie, porque el «vehículo de transporte», es decir, la abeja carpintera, tiene que poder llegar hasta la carga, depositarla luego correctamente en su destino y, además, hay que «pagar» el servicio de alguna manera.

La bignonia rosada ha encontrado la solución perfecta a estos retos y tienes la oportunidad excepcional de verlo en el siguiente video que conseguí captar con mi cámara en un jardín cercano. Observa el video y … ¿serás capaz de contestar a las siguientes preguntas?

¿De qué manera consigue la bignonia que el servicio de transporte «abejorro» se acerque hasta ella?¿Cómo consigue exactamente que el abejorro recoja el polen eficazmente y lo deje con precisión en el estigma (extremo) del pistilo de otra flor? ¿Crees que otros insectos más pequeños serían igual de eficientes en esta tarea concreta?

Patas de diseño

Solución al observa y descubre (2).

Esta vez os he visto poco animados/as. ¿Quizás era muy difícil? Yo creo que no. ¿Aún no adivináis de que «bicho» se trata?…

«Vosotras, las familiares, Inevitables golosas, Vosotras, moscas vulgares, me evocáis todas las cosas…», comienza una muy conocida composición del poeta español Antonio Machado.

Pues sí: El misterioso «monstruo microscópico» era nada más y nada menos que el extremo distal (el más alejado del cuerpo) de la pata de una… ¡mosca doméstica! Toda una obra de ingeniería biológica.

Toda una obra de diseño funcional. La estructura de la pata de la mosca doméstica, gracias a sus articulaciones, uñas y pulvilos, le permite posarse sobre cualquier tipo de superficie en cualquier posición.

Este extremo de la pata se denomina tarso y esta dividido en 5 segmentos articulados llamados artejos. Estas articulaciones permiten que el extremo de la pata adopte una gran variedad de ángulos de apoyo.

Pero eso no es todo: En el extremo de cada pata se observan dos uñas y en medio dos almohadillas aplanadas llamadas pulvilos. Las uñas le permiten a la mosca agarrarse a cualquier superficie rugosa; pero, por si no es suficiente, los pulvilos segregan una sustancia ligeramente pegajosa que les permite adherirse a cualquier superficie por lisa que sea, en cualquier posición.

El cuerpo de las moscas y, en general, el de los insectos cuenta con diseños sorprendentes a pesar de su aparente simplicidad. Estos diseños no sólo han llamado la atención de los científicos sino también de otros profesionales.

Algunos diseñadores de robots estudian con mucho detenimiento el sistema de patas de los insectos o las arañas, para copiarlo en sus propias máquinas robóticas. Y es que la Naturaleza sirve de fuente de inspiración a muchos diseñadores y creadores de todo el mundo.

Imagen de la pata de una mosca tomada con microscopiode barrido, coloreada digitalmente

Quizá a partir de ahora mires de otra manera a estos insectos tan cotidianos.

Observa y descubre (2). El monstruo microscópico

Hola de nuevo, amigos y amigas. Me alegra ver que hay algunos/as de vosotros/as que sois observadores profesionales. Efectivcamente, nuestra mantis religiosa estaba poniendo huevos. En otoño, las mantis elaboran unos curiosos «nidos» para sus huevos denominados ootecas. Están realizados con una pasta espumosa que fabrica la propia mantis y que se endurece al contacto con el aire. Los huevos van siendo depositados en el interior de la ooteca, al mismo tiempo que le va dando forma a la estructura. Las ootecas suelen ser redondeadas (aunque este no es el caso, por estar construida sobre una superficie plana) y en su interior se pueden incubar hasta 300 huevos.

Si todo va bien, los huevos eclosionan en primavera. Ya veremos que pasa con nuestro nido. Aunque, si no queréis esperar, os dejo un video espectacular (no aconsejable si os causan cierta repulsión los insectos) sobre la reproducción de las mantis.

¿Un monstruo desconocido? Descubre de qué se trata.

Y ahora, una segunda prueba. Ya sabéis que en su momento, el uso del microscopio permitó alcanzar una visión totalmente nueva de los seres vivos. La célula se convirtió en la pieza clave para comprender el fenómeno de la vida. Aún hoy, «asomarse» al ocular de un microscopio sigue aportando experiencias que nos sorprenden. La foto que veis, está realizada con un microscopio sencillo, pero la imagen obtenida es igualmente curiosa.

¿Eres capaz de adivinar qué es? Aquí tienes tu nuevo reto.

Observa y descubre (1) Solución

Mantis religiosa

Enhorabuena a todos/as, porque la mayoría habéis acertado y los que no lo habéis hecho habéis estado muy cerca. En efecto, la imagen del problema correspondía al abdomen de una mantis religiosa.

Las mantis son insectos que pertencen al orden mantodea y, por curioso que pueda resultarte, están especialmente emparentadas con las cucarachas (orden blatodea). Ambos tipos de insectos pertencen al grupo de los dictiópteros.

Las mantis son insectos con un comportamiento fascinante y, de hecho, la que aparece en la fotografía estaba en un momento muy especial. ¿Has observado ese extraño objeto que aparece justo bajo el abdomen? ¿Qué crees que estaba haciendo esta mantis cuando fue fotografiada? Por si te sirve de pista, aquí tienes un breve video que fue tomado al mismo tiempo que la fotografía.

Espero tu contestación

Observa y descubre (1)

 

cartel promocional de la temporada 10-11

Hola de nuevo, amigos/as. Sé que habéis comenzado un nuevo curso hace poco, así que es un buen momento para compartir de nuevo con vosotros algunas curiosidades de la Ciencia y la Naturaleza.

Ya sabes que la observación es una parte clave del trabajo científico. La observación no sólo proporciona información, sino que también suscita las preguntas cuyas respuestas son la meta del científico.  Todo buen aficionado/a a la Ciencia es, para empezar, un buen observador/a. La observación es la antesala del descubrimiento… y eso me dio la idea de este nueva sección: «Observa y descubre».

A veces la clave de una buena observación es adoptar un determinado punto de vista. Fenómenos u objetos cotidianos adquieren un significado nuevo y sorprendente al ser observados con una determinada perspectiva. Otras veces, se trata de procesos poco frecuentes. En todos los casos, la curiosidad y la capacidad de sorpresa juegan un papel esencial.

¿Eres capaz de adivinar de qué ser vivo se trata?

Así que, te propongo, para empezar, una sencilla actividad de observación: ¿Eres capaz de descubrir qué ser vivo aparece en la fotografía de esta noticia (no la mía, claro; me refiero a esta otra).

Espero tu comentario con la respuesta. Demuestra que eres un buen observador/a.

Calor y electricidad, gratis

El profesor McManus durante una visita a una central solar térmoeléctrica de alta temperatura.

Probablemente si preguntas en casa por la factura de electricidad, alguien ponga el grito en el cielo, más aún teniendo en cuenta las subidas de la tarifa que una y otra vez anuncian las empresas suministradoras. En la práctica, la electricidad no es nada barata y, sin embargo, contamos con una fuente de energía que en media hora suministra la energía necesaria para un año completo: el Sol.

En clase ya has aprendido cosas generales sobre nuestra estrella y la naturaleza de la energía del sol, así que no voy a darte la paliza con eso. Sin embargo, es probable que sepas menos sobre los sistemas de aprovechamiento de esta energía y su funcionamiento, así que te propongo aprender un poco sobre el tema.

Para ayudarte a organizar tu trabajo sólo te diré que los dispositivos de aprovechamiento de la energía solar se clasifican en dos grandes tipos:

– Térmicos: aprovechan la capacidad de generar calor de la energía solar. Este calor se puede aprovechar como tal o convertirlo en electricidad (en ese caso se los llama termoeléctricos).

– Fotovoltaicos: Convierten la luz solar directamente en electricidad, gracias al uso de dispositivos fotoeléctricos.

Como fuentes de información os propongo unos recursos muy interesantes:

Animación de instalación térmica de baja temperatura

Animación sobre central  termosolar de alta temperatura

Animación sobre instalación fotovoltaica

La energía solar en Andalucía

Después deconsultar estas fuentes elabora un pequeño trabajo con el siguiente esquema:

APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA SOLAR EN ANDALUCÍA

1. La energía solar que llega a la Tierra

2. Formas de aprovechamiento de la energía solar

(Tipos de dispositivos, diferencias en su funcionamiento, aplicaciones)

3. La energía solar en Andalucía.

(Condiciones geográficas y climáticas de Andalucía para aprovechar la energía solar, producción energética solar de Andalucía, centrales solares en Andalucía, comparación con el resto de España y de Europa)

Sube la temperatura en la Edad Media

Evolución de la temperatura media en los últimos 1000 años

El actual proceso de calentamiento global de la Tierra es, sin duda, la cuestión ambiental más comentada y difundida en todo tipo de medios de comunicación de todas las que se discuten hoy en día. El tema del cambio climático está en los programas de televisión, en los periódicos, en Internet y, por supuesto, en los colegios e institutos. Se repite incesantementre el postulado central de la teoría: «La Tierra está experimentando un proceso de calentamiento global provocado fundamentalmente por la acumulación de gases invernadero producidos por el ser humano», pero apenas se comenta la complejidad real que aún existe en el análisis científico de este problema.

Independientemente de lo especial que pueda ser el cambio climático actual, lo cierto es que el clima de nuestro planeta ha experimentado otros muchos cambios a medio y largo plazo anteriores al actual. Aunque las causas no tienen por qué ser las mismas, estudiar procesos de cambio climático del pasado es muy interesante, porque puede ayudarnos a comprender mejor nuestros problemas actuales.

Un ejemplo excepcional de esto es el llamado «periodo cálido medieval» (antes también se le denominó «óptimo medieval». Durante la Edad Media hubo un largo periodo en la que todo parece indicar que la temperatura, al menos en Europa, experimentó un considerable aumento.

En los siguientes enlaces tienes una gran cantidad de información para elaborar un estudio de este periodo respondiendo a preguntas como las siguientes:

1. Historia del clima de la Tierra

¿Qué son los cambios climáticos y cuáles han sido los más significativos ?

¿Por qué ocurren los cambios climáticos, de qué depende el clima global de la Tierra?

Enlaces de consulta: Enlace 1, Enlace 2, Enlace 3

2. El periodo cálido medieval

¿Cómo se puede estudiar el clima de la Edad Media?

¿En qué consistió y cuándo sucedió? ¿A qué regiones afectó?

¿Qué consescuencias tuvo este cambio climático?

Enlaces de consulta: Enlace 4, Enlace 5,  Enlace 6