Relacions trófiques i l'autoregulació de les poblacions

En el post anterior vam estar parlant dels nivells tròfics i la importància biològica de cadascun d'aquests nivells. Així mateix vam veure que aquests nivells es poden representar en una piràmide tròfica. Tot i així aquesta no és l'única manera de representar-los i més tenint en compte que la piràmide tròfica sols ens informa de la quantitat proporcional de matèria en cadascun dels nivells alimentaris. Existeix una altre forma de representar els nivells tròfics i que a més ens dóna una altre tipus d'informació que ens ajuda a comprendre millor l'ecosistema: són les anomenades cadenes tròfiques i xarxes tròfiques.
En una cadena tròfica és representen alguns dels éssers vius que habiten en un ecosistema de manera que estan representats tots els nivell tròfics de forma lineal. Les fletxes indiquen la direcció del flux de matèria i energia en l'ecosistema:

Quan es representen múltiples cadenes tròfiques de manera que s'interrelacionen entre elles es construeix el que s'anomena una xarxa tròfica. Les fletxes tornen a indicar el flux de matèria i energia entre cada nivell tròfic.

En aquestes representacions no sols podem identificar els nivells tròfics i per tant les relacions de depredació-presa si no que també es poden veure relacions interespecífiques com la competència, el parasitisme o el comensalisme. 
Quan observes a la xarxa que dos espècies s'alimenten de la mateixa, pots intuir que aquestes entren en competència això fa que l'equilibri en una xarxa tròfica sigui molt delicat. Les alteracions en quantitat d'individus de cadascun dels nodes de la xarxa influeix de forma definitiva en tot l'ecosistema ja que totes les especies estan interrelacionades.
Això fa que la incorporació d'una nova espècie en un ecosistema on abans no existia, pot alterar de forma definitiva la xarxa tròfica, ja que aquesta espècie entraria en competència amb les autòctones, és a dir les pròpies d'aquell ecosistema, i en mancar de depredadors naturals s'alimentaria de tot el que trobés fins a acabar amb els nutrients, reduint el número d'algunes espècies i augmentar-ne d'altres. Amb el temps, l'ecosistema tendiria a un nou equilibri on la quantitat d'individus s'adaptaria a les exigències dels depredadors.
Un altre exemple d'autorregulació es el sistema depredador-presa:
Si representem el nombre d'individus de dos espècies, una depredadora i una altre presa, veuríem que la quantitat varia de forma alternada. Quan hi ha un nombre elevat de preses, els depredadors també augmenten per compensar aquest excés de recursos. En augmentar els depredadors, les preses disminueixen ràpidament i per tant per manca d'aliment els depredadors també disminueixen. Aquestes fluctuacions se solen allargar en el temps fins que s'assoleix un cert rang d'equilibri que oscil·la en funció dels recursos disponibles.

D'altra banda les poblacions no poden créixer de forma indefinida, ja que els recursos i l'espai és limitat. De la mateixa manera que el nombre de preses regula el nombre de depredadors i a la inversa, la quantitat de recursos limita la quantitat d'individus i per tant la seva sostenibilitat.

Bé, pràcticament hem acabat amb la unitat. En el proper post parlarem de com els éssers vius poden arribar a modificar un biòtop i de com aquest fet ha ajudat a augmentar la biodiversitat del planeta. Fins a la propera!

Nivells tròfics, el flux d'energia i el cicle de la matèria.

En el post anterior vam explicar quines són les relacions que es donen entre els éssers vius, ja siguin de la mateixa espècie o no i que existeixen unes relacions, anomenades relacions tròfiques, relacionades amb l'alimentació. També vam comentar que es donen relacions entre la biocenosi i el biòtop i que consisteixen en un flux de matèria i energia. Tot i que a primera vista podeu pensar que les relacions alimentaries no tenen a veure amb l'intercanvi de matèria i energia que es pot donar en l'ecosistema quan acabeu de llegir aquest post, veureu que no sols estan relacionades si no que són interdependents.
Comencem per comentar les relacions alimentàries, o tròfiques, que es pot trobar en un ecosistema.
Ja sabem que hi ha éssers vius que per viure s'han d'alimentar d'altres. Així mateix també hi ha éssers vius que són capaços de produir el seu propi aliment i que per tant poden viure sense necessitar la presència d'altres. En aquest sentit podem diferenciar el que s'anomenen nivells tròfics:

• Productors: són tots aquells éssers vius capaços de produir el seu aliment a partir de matèria inorgànica com les sals minerals, l'aigua i el diòxid de carboni, és a dir són éssers autòtrofs. Ho poden fer gràcies a una reacció química anomenada fotosíntesi que utilitza la energia del Sol. El seu paper en l'ecosistema és cabdal, ja que són els responsables de captar energia solar i fixar-la en substàncies químiques com els sucres i els greixos que desprès la resta d'éssers vius aprofita per aconseguir energia, a més de ser els responsables de transformar la matèria inorgànica en matèria orgànica. El principal integrant d'aquest grup és el regne de les plantes, tot i que no és l'únic. L'anomenat fitoplàncton, éssers vius unicel·lulars que pertanyen al regne dels protoctists, també són autòtrofs i són els principals productors dels ecosistemes marins.

• Consumidors primaris: Són els éssers vius que s'alimenten, únicament, d'éssers productors. També els podem anomenar herbívors. Com a exemples podem esmentar les ovelles o els saltamartins.

• Consumidors secundaris: Són els éssers vius que s'alimenten d'altres consumidors, són per tant carnívors i alguns casos també s'alimenten de productors, és a dir són omnívors. Un exemple seria el porc i molts ocells petits.

• Consumidors terciaris o superdepredadors: S'inclouen en aquest grup tots aquells éssers que s'alimenten tant d'herbívors com carnívors i no tenen cap depredador que s'alimenti d'ells. És a dir, estan al final de la cadena alimentària. Com a exemples tenim l'os, les àligues, el llop, el lleó, el cocodril o el tauró.

• Descomponedors: Al igual que tots els consumidors són éssers heteròtrofs, és a dir, són incapaços de produir el seu propi aliment, però a diferència dels consumidors que s'alimenten directament d'altres éssers vius, ja siguin herbívors o carnívors, els descomponedors s'alimenten de les restes d'altres éssers. És a dir, utilitzen la matèria orgànica, com les fulles mortes, els pels, les plomes, els excrements, etc. per a desenvolupar les seves activitats vitals transformant amb aquest procés tota la matèria orgànica morta en matèria inorgànica que els productors poden aprofitar.

Com podeu veure, la matèria orgànica és produïda pels productors gràcies a la fotosíntesis, aquesta passa desprès als consumidors (primaris, secundaris i terciaris) per últim els descomponedors tornen a transformar la matèria orgànica en matèria inorgànica i el cicle torna a començar, és l'anomenat cicle de la matèria o biomassa (la biomassa és la quantitat de matèria que forma un individu, un nivell tròfic o un ecosistema). Amb això ja hem establert una clara relació entre el biòtop i la biocenosi. El biòtop és el que proveeix als productors de matèria inorgànica per tal que la biocenosi es pugui desenvolupar. Els descomponedors, d'altra banda són els encarregats de retornar tota aquesta matèria al biòtop.

Hi ha una altre manera de representar la biomassa o matèria d'un ecosistema: Mitjançant una piràmide de biomassa o piràmide tròfica en la que veiem de forma proporcional la quantitat de matèria orgànica seca per superfície. A mesura que pugem els pisos són cada cop més petits ja que una part de la matèria orgànica del nivell s'ha d'utilitzar per produir energia.

Bé, ja sabem que passa amb la matèria i com aquesta passa d'un nivell tròfic a un altre. Tot i així hem dit que els productors no sols elaboren matèria, si no que quan ho fan fixen l'energia del Sol en totes les substàncies químiques que elaboren, com els greixos i els sucres. Però que passa amb aquesta energia? És extreta del Sol per tant, es pot arribar a retornar al biòtop per a que una altre espècie l'aprofiti? Doncs no ben bé. L'anomenat flux d'energia és unidireccional. Els productors són els encarregats de captar tota l'energia que l'ecosistema sencer necessita per desenvolupar-se. Cada cop que l'energia es transfereix d'un nivell a l'altre mitjançant l'alimentació, una part es perd en forma de calor que es cedida al medi i no es pot reutilitzar. És a dir, de nivell a nivell tròfic l'energia fixada per els productors es va perdent, fins al punt que al final de la cadena alimentària la quantitat d'energia que es transfereix és molt menor respecte a la que va ser produïda al principi. 

En la imatge anterior, es pot veure com la quantitat de matèria i producció d'energia és suficient per mantenir tot l'ecosistema. Està representada en forma de piràmide d'energia on cada esgraó es molt més petit que l'anterior ja que es perd una gran quantitat d'energia en passar de nivell.

Amb això últim ja hem establert una clara relació entre el biòtop i la biocenosi, però encara queden alguns conceptes més per acabar d'entendre el funcionament d'un ecosistema. Però això serà en els pròxims posts!

Biocenosi

Un cop ja hem definit quin és el lloc on els éssers vius es desenvolupen val la pena comentar alguns aspectes de la biocenosi. Tal com vam comentar el el post introductori la biocenosi són tots aquells éssers vius que formen part d'un ecosistema. Aquesta definició és molt àmplia, ja que inclou els cinc regnes (plantae, animalia, fungui, protozoa i prokaryota) i a la vegada concreta ja que ens limitem, exactament, a aquests cinc regnes. Comentem cadascún d'ells:

• Prokaryota: Compren a tots aquells éssers vius unicel·lulars, és a dir, formats per una sola cèl·lula que no presenta nucli diferenciat.

• Protozoa: Compren a tots aquells éssers vius unicel·lulars que presenten un nucli diferenciat.

• Fungi: Compren a éssers vius tant unicel·lulars, com pluricel·lulars que si bé s'alimenten d'altres éssers vius o més aviat de matèria orgànica, ho fan mitjançant una digestió externa, és a dir, fora de les seves cèl·lules. A més la seva estructura interna també és característica.

• Plantae: Compren a tots aquells éssers vius pluricel·lulars autòtrofs, és a dir, que són capaços de fabricar-se el seu propi aliment, gràcies a la presència de clorofil·la dins les seves estructures. Inclou tant organismes terrestres com plantes i arbres, com organismes aquàtics: les algues.

• Animalia: Compren a tots aquells éssers vius pluricel·lulars heteròtrofs, és a dir, necessiten alimentar-se d'altres éssers vius per tal d'executar les seves funcions vitals. És aquí on trobem tots els grups d'invertebrats (mol·luscos, artropodes, equinoderms, etc.) i tots els grups de vertebrats com els peixos, amfibis, rèptils, aus i mamífers.

Bé, ara ja sabem quins éssers podem trobar en un ecosistema, però sols la presència d'aquest éssers en un lloc determinat ja podem parlar d'ecosistema? És a dir, posem un tigre en una habitació i tenim un ecosistema? No, veritat? Què ens faltaria?
Molt bé! Les relacions! No podem parlar d'ecosistema si no podem definir una sèrie de relacions entre el biòtop i la biocenosi i entre els integrants de la biocenosi. A les relacions també les anomenem factors biòtics. I quines són aquestes relacions?
Bé, quan parlem de relacions podem parlar de dos tipus:

• L'intercanvi de matèria i energia que es dóna entre els éssers vius i el medi que ocupen, i

• Aquelles que només impliquen les relacions entre els membres d'una mateixa espècie i les relacions entre membres de diferents espècies.

Desenvolupem aquest últim grup de relacions, del primer ja en parlarem en el proper post.
Els factors biòtics que fan referència a com els éssers vius es relacionen entre ells es poden diferenciar principalment en dos grups:

Relacions intraespecífiques, és a dir, les relacions que s'estableixen entre membres d'una mateixa espècie. Concretament trobem:

• Associacions gregaries: Grups d'individus d'una mateixa espècie, no necessàriament emparentats, viuen junts durant un període de temps determinat per tal d'ajudar-se mútuament. Exemple: els ocells migratoris.

• Associacions colonials: Grups d'individus que viuen junts i provenen d'un mateix progenitor. Exemple: els coralls.

• Associacions socials: Associació d'individus fortament jerarquitzada on cadascú realitza una tasca imprescindible per a la supervivència del grup. Exemple: un rusc d'abelles.

• Associacions familiars: Grups d'individus, emparentats entre sí, l'objectiu dels quals és la procreació i protecció de les cries. Exemple: una família d'elefants, lèmurs, llops, lleons, etc.

Relacions interespecífiques, és a dir, les relacions que s'estableixen entre membres d'espècies diferents. Aquestes es poden considerar relacions no agressives i relacions agressives:
Relacions no agressives: En aquestes relacions els éssers vius que es relacionen no en resulten perjudicats si no que generalment una de les espècies, o totes dues, en surten beneficiades de la relació.

• Mutualisme: dos individus o més d'espècies diferents s'associen per beneficiar-se mútuament. Exemple: la pol·linització de les flors gràcies a les abelles, la protecció que ofereixen els esculls coral·lins als peixos, etc.

• Simbiosi: Cas extrem de mutualisme en el que les dues espècies són tant interdependents que ja no poden viure per separat. Es sol donar principalment a nivell bacterià. Un exemple molt clar és la flora bacteriana que viu en l'intestí humà i que ens permet digerir i absorbir nutrients que d'altra banda no podríem assimilar. Un altre exemple són els líquens, una associació tant interdependent que constitueix gairebé un ésser viu per sí mateix.

• Comensalisme: Un individu, el comensal, s'alimenta de les restes de menjar o dels productes alliberats per un altre organisme al qual, la presència del comensal no el perjudica. D'exemples de comensalismes n'hi ha molts. Ocells que s'alimenten de les restes d'aliments de grans mamífers o rèptils, o peixos que s'alimenten de les restes d'aliments d'animals més grans.

• Inquilisme: Un individu, l'inquilí, es refugia en el cos, o en alguna resta, d'un altre ésser viu sense perjudicar-lo. Un clar exemple és el bernat ermità que viu en les closques buides de cargols.

Relacions agressives: En aquestes relacions una de les espècies en resulta perjudicada respecte a l'altre.

• Competència: Quan dos espècies viuen en el mateix lloc, necessiten les mateixes condicions abiòtiques per viure i s'alimenten de les mateixes espècies, es diu que entren en competència. És a dir, les dos espècies competeixen per l'aliment i per l'espai on viuen. La que millor superi les dificultats (la millor adaptada) sobreviurà.

• Parasitisme: és dóna quan un individu (paràsit) viu a costa d'una altre (hoste) al qual perjudica sense causar-li la mort. Un clar exemple és el poll humà o el mosquit.

• Depredació: és dóna quan un individu (depredador) mata a un altre (presa) per tal de d'alimentar-se i el consumeix total o parcialment. Aquesta és la relació més clara i coneguda ja que implica l'alimentació. D'exemples n'hi ha molts.

Bé, fins aquí els factors biòtics. En el pròxim post parlarem de les relacions que impliquen un flux direccional de la matèria i l'energia i que per tant implica aprofundir en les relacions alimentàries i les relacions dels éssers vius amb el medi que habiten.

Datació absoluta i datació relativa

Conèixer l'edat de les roques resulta imprescindible per poder comprendre des de l'evolució dels processos que s'han donat al llarg del temps com, a nivell econòmic, valorar possibles jaciments que puguin suposar l'explotació de recursos minerals.
Durant molt de temps, la datació fidedigna d'un aflorament resultava un procés pràcticament impossible que es reduïa a determinar quin estrat s'havia dipositat abans que l'altre. Així doncs els primers mètodes de datació es basaven en el principi de superposició que diu que si no s'ha donat cap procés tectònic d'inversió, l'estrat més jove és el que està situat al damunt de la sèrie i el més antic el que està situat en la part inferior:

A partir d'aquesta idea que considerava que els estrats es dipositaven de forma horitzontal, els geòlegs estudiaven la topografia del terreny, identificaven les formacions geològiques que semblaven haver-se format durant el mateix període, estudiaven els processos tectònics i els ordenaven cronològicament. Havia sorgit la datació relativa.
Observem la imatge següent:

En la imatge anterior veiem una sèrie d'estrats que han sofert certes deformacions al llarg del temps. Però podem dir quines van ser les primeres? Mirem què talla a què i segur que podem establir la cronologia.
Tots estem d'acord que els estrats s'han d'haver dipositat per poder ser deformats, així doncs el primer procés que va succeir va ser la sedimentació. Ara hem de mirar que hi ha dos falles, una normal i un altre inversa, que van tallar els estrats, concretament una arriba fins a la superfície, una sèrie d'inclusions d'origen magmàtic com el batòlit, una massa de magma que es va encaixar i que podem veure a la dreta que talla una de les falles, dos dics, un que talla el batòlit i un altre que talla fins hi tot els estrats superiors dipositats segurament molt més tard, i per últim si ens fixem en els estrats superiors, podem veure que tots i ser horitzontals no sembla que s'hagin dipositat just desprès dels primers, ja que en una de les falles posa en evidència l'existència d'un estrat que sembla haver desaparegut.
Què ha passat aquí doncs?

La història d'aquesta zona es pot relatar de la següent manera:
Primer es van dipositar els estrats de color més clar. La zona va patir forces compressives que van provocar una falla inversa. Va haver-hi un període d'erosió que va aplanar la zona, eliminant tota una sèrie d'estrats que es van aixecar amb la falla i just desprès es van dipositar nous materials, en aquest cas composats de conglomerats i lutites. Poc desprès, la zona va patir forces distensives que van provocar la falla normal, es va donar la inclusió del batòlit i quan aquest es va refredar es va encaixar el dic B d'origen magmàtic que va originar un sill. Per últim es va encaixar el dic A, abans que la zona comencés a erosionar-se i la trobem com està actualment.

Pot semblar difícil però si us fixeu en com els diferents processos s'han tallat l'un a l'altre és relativament fàcil determina la història geològica.
Us heu fixat que hi ha una sèrie d'estrats que tot i estar horitzontals no es van dipositar seguits si no que va passar un temps durant el qual es va erosionar la zona? A aquest tipus de contacte s'anomena discordança erosiva i a no ser que trobis estructures tectòniques que et donin indicis de la seva existència, o sàpigues quina és la edat dels diferents estrats, resulta difícil de descobrir. En la següent imatge veureu una discordança més clara:

Com podeu veure hi ha una sèrie d'estrats molt plegats que es situen a la base i desprès tota una sèrie d'estrats completament horitzontals que se superposen fins a la part alta del tall. Aquesta discordança tan clara s'anomena discordança angular, i per suposat és la més fàcil d'identificar.

Bé, tot això està molt bé, però com sabem realment de quina edat són aquestes roques?
Ho sabem gràcies a la datació absoluta.
La datació absoluta utilitza mètodes radiomètrics que es basen en les propietats dels nuclis radioactius. Existeixen molts àtoms que tenen tendència a desintegrar-se a mesura que passa el temps. Cada àtom es desintegra a un ritme diferent i ho fa emeten una energia que actualment s'aprofita en les centrals nuclears per a obtenir electricitat. Aquests períodes de semidesintegració, estan tabulats:

Tal i com pots veure alguns àtoms triguen dies en desaparèixer mentre que altres triguen segons, anys o fins hi tot milers d'anys. Quan una roca es forma queden atrapats en el seu interior una quantitat concreta d'àtoms radioactius que normalment estan a l'ambient. A mesura que va passant el temps, aquests àtoms es van desintegrant, de manera que com més antiga sigui la roca menor quantitat d'aquests àtoms tindrà. Fer un balanç d'aquesta mesura ens ajuda a determinar de forma molt precisa quina és l'edat d'aquella formació geològica. És més, si aquesta conté fòssils la datació és encara més exacta, ja que normalment els fòssils absorbeixen, a través de les seves funcions vitals, uns elements molt concrets que combinats amb les datacions de les roques aporten precisions fins al miler d'anys.

Utilitzar a la vegada la datació relativa amb la datació absoluta i l'estudi de les mostres fòssils que continguin els diferents estrats ha permès als geòlegs desenvolupar una taula dels temps geològics on s'han delimitat una sèrie de períodes que presentaven unes característiques que ens han obert les portes a un passat remot molt més antic del que en un principi es pensava i increïblement fascinant.

Els mètodes d'estudi de la Terra

Durant tota la segona unitat, en la que varem parlar de com s'estructurava la Terra, us vau estar preguntat com els geòlegs coneixien totes aquestes dades sobre l'interior del nostre planeta. Així mateix, ara que hem començat a parlar de la seva història, també us entren dubtes sobre com som capaços de saber com es va formar el planeta o com sabem la seva edat. Doncs bé, els geòlegs utilitzen una sèrie de mètodes que s'agrupen en dos tipus: els mètodes directes i els mètodes indirectes.

Mètodes directes
Quan parlem de mètodes directes ens referim a totes aquelles proves que podem efectuar in situ, és a dir, tot allò que podem estudiar ja sigui en un laboratori o en un aflorament i que ens aporten resultats completament fiables i repetibles.
I quins són aquests mètodes? En principi us els podeu imaginar fàcilment:

• Anàlisi directe d'una roca recollida en un aflorament o en un sondeig, a través del qual podem saber la seva edat absoluta (per radiometria), la seva composició química, el contingut fòssil (si en té), el seu origen (si és orgànica, química o detrítica), etc.
• Estudi d'una mina, gràcies al qual podem conèixer en profunditat com es distribueixen els estrats, com varia la temperatura, com varia la pressió, quines són les condicions físiques que imperen a certes profunditats, etc.
• Estudi geològic d'una regió (mapa geològic), amb el qual podem conèixer aspectes relacionats amb l'ambient en el que s'han anat dipositant els diferents estrats, els processos tectònics que s'han donat, els paràmetres de forces que han actuat, la variació al llarg del temps dels ambients de sedimentació, etc.

A través de tots aquests mètodes podem conèixer una gran quantitat de dades del passat del nostre planeta, i en casos molt concrets, s'han pogut analitzar petits fragments del mantell litosfèric que han quedat atrapats en les vores convergents, a més d'altres roques abocades a l'exterior a través dels processos geològics interns i que es creu que provenen de zones molt profundes. Tot i així aquest coneixement directe queda molt delimitat a la superfície del nostre planeta. Per tant, la major part del volum del planeta és encara un misteri al qual només podem accedir a través dels anomenats mètodes indirectes.

Mètodes indirectes
Aquest grup reuneix tots aquells anàlisis que ens ofereixen indicis sobre l'estructura interna del planeta i per tant del seu origen i la seva formació.
De mètodes indirectes n'hi ha molts, però els més importants són els següents:

• Estudi dels meteorits

Els meteorits que cauen a la Terra ens donen molta informació de quina pot ser la composició del mantell i del nucli terrestre. La major part dels meteorits que cauen sobre el nostre planeta provenen del cinturó d'asteroides situat entre Mart i Júpiter. Es creu que aquest cinturó es va formar per causa de la destrucció d'un planeta que devia estar situat en aquella òrbita i segurament es va destruir per l'efecte contraposat de la gravetat del Sol i de Júpiter. El fet de saber que tots els planetes del sistema solar provenen del mateix núvol de roca i gas que va formar la Terra, ens fa pensar que tots els planetes rocosos haurien de tenir una composició similar. Al llarg del temps s'han analitzat gran quantitat de meteorits que es poden classificar en quatre grups diferenciats per la seva composició:
Siderits: composats principalment de ferro (Fe) i níquel (Ni). Són meteorits d'alta densitat. No s'ha trobat a la superfície de la Terra cap aflorament que indiqui que es puguin formar roques d'aquest tipus a l'escorça de forma natural. Si sumem aquesta informació amb l'alta densitat que presenten i sabent que durant la formació de la Terra els materials més pesants s'havien d'enfonsar i concentrar-se en el nucli, la presència d'aquests meteorits només té una explicació possible: són fragments d'un nucli planetari. Així doncs, l'estudi d'aquests siderits ens ajuda a saber com és el nucli terrestre.

Siderolits: Aquests meteorits estan composats per silicats metàl·lics i metalls. Per la seva estructura cristal·lina i la seva composició és creu que ens donen indicis de la composició de zones molt profundes del mantell inferior.

Les condrites són meteorits no metàl·lics amb una composició molt similar a la de l'escorça terrestre. Estan composats principalment per silicats. S'han efectuat datacions radiomètriques de molts d'aquests meteorits que han donat com a resultats edats pels volts dels 4500Ma. Aquestes mesures corroboren l'edat aproximada de la formació del nostre planeta, ja que el més probable és que tant el nostre planeta com els asteroides dels quals provenen aquestes condrites es formessin al mateix temps. D'altra banda, les condrites contenen aminoàcids i altres molècules orgàniques. Aquest fet aporta solidesa a la teoria de la panspèrmia com a possible origen de la vida en el nostre planeta.

• Mètode gravimètric

Aquest mètode es basa en la mesura de la gravetat en diferents punts de la superfície de la terra buscant zones d'anomalies, ja sigui per augment de la densitat o per descens. Les mesures de les variacions gravimètriques han donat validesa a la teoria de la isostàsia que explica que l'escorça està formada per roques de baixa densitat que floten en equilibri sobre un fluid d'alta densitat.
Les anomalies positives fan pensar que hi ha més massa de matèria de la que hauria d'haver i les negatives que passa just el contrari. Si observem el mapa adjunt, podem veure com les zones d'anomalies positives solen coincidir amb relleus importants mentre que les zones de gravimetria negativa responen a conques on l'escorça està especialment aprimada.

• Mètode magnètic

L'estudi de les anomalies magnètiques va permetre validar la teoria de l'expansió oceànica de la que ja vam parlar en el post sobre la deriva continental. Així mateix, i a nivell local, les anomalies magnètiques ens ajuden a detectar roques susceptibles al magnetisme que poden tenir d'una banda interès econòmic i d'una altre interès científic.

• Mètode elèctric

Es basen en les propietats elèctriques que poden presentar algunes roques, ja sigui per la seva conductivitat i la resistència al pas del corrent elèctric, si són poroses i contenen aigua seran bons conductors i si hi ha anomalies elèctriques que pot indicar la presència de minerals d'interès econòmic.

• Mètode sísmic

Aquest mètode que es basa en la transmissió de les ones sísmiques generades desprès d'un terratrèmols a través de l'interior del nostre planeta, és el mètode més important per tal de conèixer com és el nostre planeta.
Es basa en la idea de que si la Terra fos uniforme, les ones sísmiques es transmetrien de la mateixa manera en totes direccions tal i com podem veure en la imatge següent:

A mesura que augmentava el coneixement sobre les ones sísmiques i augmentava la precisió dels sismògrafs els geòlegs es van adonar que hi havia tot una sèrie de zones fosques per on no es transmetien les ones sísmiques. L'única explicació que van trobar és que el planeta havia de tenir una configuració tal com aquesta:

En la imatge podem veure com es transmeten les ones sísmiques després d'un terratrèmol.
Normalment aquesta transmissió ve condicionada per la composició química del material que travessen i sobre tot i més important encara, la seva estructura física. Els sismògraf enregistren generalment dos tipus d'ones sísmiques: les ones P i les ones S.

Les ones P són ones que vibren en la mateixa direcció en la que es mouen i es transmeten molt bé en materials rígids, sòlids, tot i que també es transmeten en materials fluids, ja que aquests també poden vibrar d'aquesta manera.
Les ones S són ones que vibren verticalment a la direcció en la que es desplacen. De manera que si bé es desplacen molt bé a través de materials rígids, perden ràpidament intensitat en materials fluids fins al punt de desaparèixer completament. 

Alguns aspectes que els geòlegs van tenir en compte a l'hora d'interpretar els resultats són que les ones P viatgen sempre més ràpidament que les ones S, que a més profunditat i més pressió més ràpidament es desplacen les ones sísmiques i que quan una ona, ja sigui P o S, passa d'un material amb determinades condicions físiques a un altre amb altres condicions aquestes és refracten de la mateixa manera que ho fa un raig de llum quan passa de l'aire a l'aigua.


Analitzant els resultats dels sismògrafs i tots els aspectes relacionats amb les ones sísmiques els geòlegs vam poder determinar quines eren les capes de la terra que ja vam estudiar en la unitat anterior:

Bé, fins aquí el post sobre els mètodes d'estudi. Ens hem deixat d'explicar la radiometria, que tot i formar part dels mètodes directes, ens serveix per explicar la datació absoluta que formarà part del pròxim post.

Funcions de les proteïnes

Al igual que les seves propietats, les funcions de les proteïnes depenen en gran mesura de la seqüència d'aminoàcids, per tant del seu radical R i de la seva estructura tridimensional. Així mateix, són una de les molècules biològiques que més funcions diferents poden arribar a desenvolupar.
Algunes de les funcions més importants són: estructural, reserva, transport, enzimàtica, hormonal, defensa, contràctil i homeostàtica.

Funció estructural
El 80% del protoplasma cel·lular deshidratat està constituït per proteïnes estructurals. Normalment presenten una morfologia filamentosa. Com a exemples podem esmentar:

• Glicoproteïnes presents en les membranes cel·lulars.
• Les proteïnes dels flagels i els cilis.
• Les histones que tenen funció de suport dels cromosomes.
• Les queratines presents en el cabell i les ungles.
• La elastina present als teixits reticulars.
• El col·lagen present als teixits cartilaginosos, conjuntiu i ossi.

Funció de reserva
Les proteïnes normalment tenen poca funció energètica, ja que existixen altres molècules més adequades per aquesta funció. Tot i així, en algunes substàncies es fa necessari aquesta funció. És el cas de l'ovoalbúmina de l'ou, la caseïna de la llet, la zeïna del blat de moro i la gliadina de la llavor del blat. El motiu és clar: tots aquests casos tenen en comú que han de servir d'alimentació en els primers estadis de desenvolupament de l'individu.

Encara que a nivell de reserva, sols executen aquesta funció les proteïnes abans esmentades, també és possible que l'organisme utilitzi altres proteïnes per aconseguir energia quan es dóna una deficiència en les molècules essencialment energètiques com els glúcids o els lípids o una dieta hiperprotèica. En aquests casos, la transaminació, transformació dels aminoàcids en greix, provoca un excés d'àcid úric que pot cristal·litzar en els ronyons, la pell o les articulacions originant la malaltia anomenada gota, un tipus d'artritis molt dolorosa.


Funció de transport
Algunes proteïnes ajuden a l'organisme a transportar diverses substàncies que d'altra banda no es podrien moure per l'organisme. És el cas dels pigments respiratoris com l'hemoglobina, hemeritrina i l'hemocianina que fan el transport de l'oxigen per la sang; la seroalbúmina que transporta moltes substàncies per la sang; la transferina que transporta ferro i les lipoproteïnes, que permeten el transport de lípids per la sang.
Així mateix també intervenen en el transport actiu a través de la membrana plasmàtica. És el cas de les permeases.

Funció hormonal
Les hormones són substàncies, transportades pel medi intern, que actuen sobre determinades cèl·lules a les quals estimulen per a executar una funció determinada. En són exemples la insulina, encarregada de disminuir la glucosa en sang; la calcitonina, encarregada del metabolisme del calci o l'hormona de creixement.

Funció de defensa
Aquesta funció la duen a terme les immunoglobulines que participen en la formació dels anticossos; les trombines i fibrinogen, presents als factors de coagulació; les mucines que protegeixen les mucoses; algunes antitoxines presents a antídots de verins i molts antibiòtics.

Funció contràctil
Aquesta funció és molt útil per al moviment de algunes cèl·lules, és el cas de la flagel·lina del flagel bacterià. Així mateix, també és necessària en les contraccions de les fibres musculars que permeten el moviment del cos, és el cas de l'actina i la miosina encarregada de la contracció i relaxació de les fibres musculars.

Funció homeostàtica i reguladora
Algunes proteïnes participen en la regulació del pH gràcies a la seva capacitat amortidora i en la divisió cel·lular.

Funció enzimàtica
Aquesta, és sens dubte una de les funcions més importants de les proteïnes, ja que sense la presència de proteïnes catalitzadores la major part de les reaccions químiques del nostre cos no es podrien portar a terme. Existeixen prop d'un miler d'enzims diferents amb funcions diferents. Per aquest motiu, dedicaré un post sencer a desenvolupar aquest punt. Per ara, com a exemples d'enzims tenim les lipases, especialitzades en la degradació dels lípids, la lactasa; necessària per a la hidròlisi de la lactosa; les peptidases, utilitzades en la hidròlisi dels lípids i les deshidrogenases presents en les reaccions de deshidratació.

Propietats de les proteïnes

Les propietats de les proteïnes i les seves funcions depenen en gran mesura dels seus radicals R. Així doncs, en funció de quin sigui aquest radical, quina sigui l'estructura que adopti i amb quines altres proteïnes s'associi pot variar la seva solubilitat, la seva especificitat, la seva capacitat amortidora i per últim la seva capacitat de desnaturalitzar-se o renaturalitzar-se.

Solubilitat
La solubilitat en les proteïnes és deguda a una alta proporció en aminoàcids amb radicals polars i baixa en radicals apolars. Els radicals polars estableixen ponts d'hidrogen amb les molècules d'aigua de forma que aquestes es recobreixen d'una pel·lícula de molècules d'aigua anomenada capa de solvatació que impedeix que es puguin unir a altres molècules proteiques fet que provoca la precipitació. És freqüent aquest fet en les proteïnes globulars que en dissolucions salines formen dispersions col·loïdals.

Aquesta solubilitat és major en dissolucions de baixa salinitat ja que els ions s'apropen als radicals polars augmentant la seva polaritat i per tant la solubilitat. D'altra banda en dissolucions d'alta salinitat, els ions competeixen amb els radicals polar per les molècules d'aigua. El pH influeix en la solubilitat ja que varia la presència d'ions en la dissolució.
Aquesta propietat és la responsable de la hidratació dels teixits.

Desnaturalització i renaturalització
És tracta de la pèrdua de l'estructura quaternària, terciària i generalment també la secundària de manera que perden la major part de les seves funcions i propietats. Aquest efecte és degut al trencament dels enllaços que les constitueixen i pot ser produïda per un augment en la acidesa o alcalinitat (canvis en el pH), per altes temperatures (superiors als 50ºC), per variacions en la concentració salina del medi, per agitació molecular, per la presència d'alcohol o d'urea, etc.
Quan una proteïna es desnaturalitza generalment adopta una conformació filamentosa i precipita. Això és degut a que perd els seu recobriment de molècules d'aigua i per tant tendeix a unir-se a altres proteïnes donant lloc a grans condensacions que precipiten.

Si les condicions tornen a la normalitat i com la desnaturalització no afecta als enllaços peptídics, algunes proteïnes poden recuperar el seu estat inicial, és el que s'anomena renaturalització.
Exemples de la desnaturalització són: la llet tallada deguda a l'addicció d'algun àcid que desnaturalitza la caseïna i la precipitació de l'ovoalbúmina de l'ou per efecte de la calor.

Capacitat amortidora
Com les proteïnes estan constituïdes per aminoàcids i aquests tenen un caràcter amfòter, les proteïnes tenen tendència a actuar de la mateixa manera, és a dir, quan estan en dissolució poden neutralitzar les petites variacions de pH actuant com a dissolucions tampó.

Especificitat
Aquesta propietat fa referència a la capacitat que té un ésser viu per sintetitzar les seves pròpies proteïnes. Està determinada pel seu ADN i són característiques de cada espècie i úniques per a cada individu.
Aquesta característica origina una gran diversitat proteica fins hi tot dintre de la mateixa espècie. En general, les proteïnes que tenen la mateixa funció però que presenten estructures diferents fruït de pertànyer a espècies diferents s'anomenen proteïnes homòlogues. Les diferències entre proteïnes homòlogues en espècies diferents són grans mentre que dintre de la mateixa espècie solen ser escasses. Tot i així, aquesta és la causa del rebuig en els trasplantaments d'òrgans, ja que el perfil proteic d'un individu és com una empremta dactilar, únic per a cada persona.

Aquesta imatge és una comparativa dels aminoàcids presents en la insulina de diferents especies. Com podem veure la més semblant als humans és la del porc, que durant molt de temps va ser utilitzada per les persones diabètiques abans que es comencés a sintetitzar industrialment.

L'origen i formació de la Terra

En el principi, tot era foscor. No hi havia res, no hi havia matèria, no hi havia energia, no hi havia espai, no hi havia temps. Res. Bé, en realitat sí que hi havia alguna cosa. Un punt, una singularitat espai-temporal, tant petita com la milionèsima part d'un mil·límetre on es concentrava tota la matèria i energia. Un punt increïblement dens i calent, que concentrava tot l'univers. Un lloc que havia de ser l'origen de tot allò que coneixem.
I què va passar? Per algun motiu que no es coneix encara, l'estabilitat va esdevenir en la inestabilitat, l'ordre en el caos. Aquest punt, tant i tant petit es va començar a expandir. Com si fos un globus que inflem, l'univers es va anar fent cada cop més gran, l'energia que contenia es va anar refredant, la pressió va disminuir i la matèria que contenia va esdevenir en un plasma format per quarks i gluons, les partícules més elementals que es coneixen, aquelles que formen tota la matèria que ens envolta.
Aquestes partícules es van combinar per formar protons i neutrons, amb el temps, aquestes van formar els primers nuclis de deuteri (hidrogen) i heli. A mesura que l'univers es refredava, van aparèixer zones d'alta densitat on els primers elements es condensaven per formar núvols de matèria. Com més dens es fessin aquests núvols, més gravetat adquirien, recordem que la gravetat va lligada a la quantitat de matèria. O sigui que van aparèixer llocs a l'espai on la gravetat és feia més i més important, i com més elevada més capacitat per condensar matèria, per augmentar la pressió, per elevar la temperatura. Va ser llavors quan es van formar els primers estels, els primers sistemes estelars i les primeres galàxies que continuaven separant-se unes de les altres. Madurant, fent-se cada cop més grans.

A mesura que l'univers es feia més i més gran, els estels es formaven i es destruïen. Els grans forns de l'univers, les grans fàbriques de matèria proveïen l'espai de nous elements, amb nuclis cada cop més grans, amb propietats diverses. Aquesta nova matèria va poblar l'univers formant núvols amb propietats diferenciades que havien d'esdevenir en els primers planetes rocosos que orbitarien al voltant d'estels més grans, atrets per la seva forta gravetat. Els primers sistemes planetaris van ser viables. El nostre sistema solar va ser possible. I el Big Bang va ser la clau.


L'edat i l'origen de la Terra va ser un concepte molt discutit durant centenars d'anys. Fins a les primeres observacions sobre l'expansió estel·lar a principis del segle XX i l'arribada d'Einstein amb la seva teoria de la relativitat, l'immobilisme va ser la pauta dominant. Els científics creien que l'univers sempre havia estat tal i com l'observaven. Tenien clar que havia d'haver-se format en algun moment del passat però no tenien clar com havia estat i en general pensaven que era molt més jove del que és en realitat. Les últimes estimacions diuen que l'univers es va formar fa uns 13 Milions d'Anys.
I com podem estar segurs que aquest és el relat encertat?
Bé, existeixen proves que recolzen clarament aquesta teoria, tot i que encara queden certs punts foscos. D'una banda l'expansió estel·lar és un fet hores d'ara indiscutible, ja que es va observar per primera vegada a principis del segle XX i des de llavors s'ha pogut observar amb molta més precisió centenars de vegades. D'altra banda, si hi va haver una explosió, havia de quedar una energia residual que fos un vestigi d'aquest fet tant important. En 1965 es va descobrir una radiació de fons de microones que es podia mesurar en absolutament totes les direccions de l'univers i que no tenia cap altre explicació possible. Si sumem aquestes dues proves, a la quantitat d'elements primordials que hi ha a l'univers i la distribució actual que presenta la matèria en l'univers, el Big Bang és l'única possibilitat viable.
El desenvolupament d'aquesta teoria més l'aprofundiment en el coneixement de la formació de galàxies i sistemes planetaris va acabar amb la discussió sobre l'edat de la Terra.

Aquestes discussions provenien de segles anterior, aquells en els que s'intentava descobrir l'edat de la Terra. Fins al segle XVIII es creia que el nostre planeta només tenia uns quants milers d'anys d'antiguitat. Es basaven en els estudis bíblics sobre el llibre del Gènesi, una idea discutida per geòlegs i biòlegs de tot el món però àmpliament acceptada. Els geòlegs no aconseguien unificar els processos que observaven, tant lents, amb un càlcul tant curt. Alguns van intentar calcular l'edat basant-se en la velocitat de deposició dels sediments o en la velocitat d'erosió. Però aquests càlculs no eren concordants. Hutton en 1795 es va atrevir a dir que la terra devia tenir centenars o milers d'anys. Amb aquestes estimacions Lyell va desenvolupar dues idees fonamentals que havien de modificar completament el pensament de geòlegs i naturalistes de l'època:

• Actualisme: els processos que es donen en l'actualitat són els mateixos que s'han donat en el passat. No hi ha raons per pensar que el que està passant ara no hagi passat abans.
• Uniformitarisme: Els processos que han generat el relleu són processos lents que han transcorregut durant molt de temps.

Basant-se en aquestes dues idees, Charles Darwin va arribar a desenvolupar la seva teoria de l'evolució que també plantejava dubtes sobre l'edat de la Terra, ja que si els canvis en les espècies eren tant lents, quant de temps va caldre per passar d'un organisme unicel·lular a un de plurcel·lular actual?
Un altre estimació la va proposar William Thomson (lord Kelvin) que va estimar l'edat de la terra en 90 milions d'anys, ja que es basava en la idea que si en el principi la Terra havia estat una bola de foc incandescent, només podia haver estat aquest temps el que trigués a refredar-se. Però aquesta idea tampoc concordava amb les mesures de Lyell i altres naturalistes Thomas Huxley.
Res donava una edat que expliqués els processos geològics, l'evolució i el refredament. No va ser fins el descobriment de la radioactivitat, per part de Henri Becquerel i Pierre i Marie Curie, a principis del segle XX que es van poder fer estimacions concordants sobre l'edat de la Terra gràcies a la datació absoluta que la van estimar en 4500Ma. Actualment, les últimes mesures l'estimen en 4470Ma.
Així doncs, durant el segle XX es van fer una sèrie de descobriments que determinaren l'origen i l'edat de la Terra i com a conseqüència de l'univers.

El nostre sistema solar es va formar fa uns 4500Ma a partir d'un núvol de pols i energia còsmica fruit de la desintegració d'un estel previ, suficientment massiu com per formar elements pesats com el Ferro o l'Urani. L'addició continua de matèria cap al centre del sistema va augmentar la gravetat i va proporcionar un moviment giratori que ajudava a la condensació de més i més material. El disc de pols va continuar girant fins a formar una sèrie d'anells que a la llarga formaren els diferents planetes. La part interior del sistema solar va atreure tots els elements lleugers, com l'hidrogen i l'heli per acabar formant el nostre Sol. Així doncs, els planetes interiors són rocosos perquè tots els elements lleugers se'ls va quedar el Sol, mentre que els planetes exteriors són gasosos perquè la gravetat solar no va poder capturar aquells materials.

I la Lluna? Com es va formar el nostre satel·lit?
Bé, existeixen diverses teories que expliquen la seva formació:

• D'una banda alguns científics creuen que en els primers estadis de formació del Sistema Solar, la gravetat de la Terra va capturar un asteroide que orbitava al voltant del Sol. Aquesta teoria però no explica perquè la Lluna té la mateixa composició que l'escorça terrestre.
• Un altre teoria explica que durant els primers estadis de formació del planeta, la Terra va expulsar part del seu material degut a la força centrípeta i amb aquest material es va formar la Lluna. Aquesta teoria explica en part la composició de la Lluna però no acaba de tenir consistència, ja que no explica perquè la Terra va expulsar aquesta quantitat de material.
• La teoria més acceptada actualment és que durant els primers estadis de formació de la Terra, un planetoide de la mida aproximada de Mart, va xocar contra la Terra. Aquest xoc catastròfic va expulsar gran quantitat de material a l'espai. La matèria més densa es va enfonsar cap al nucli del nostre planeta mentre que els elements menys densos es condensaren a l'exterior formant el cos lunar que va quedar orbitant al voltant de la Terra. Aquest fet també explica el perquè l'eix de la Terra està inclinat 23º respecte el pla de l'eclíptica.

La història del nostre planeta es complexa però interessant i ha estat condicionada en gran mesura per la història del nostre univers. Però encara hi ha motles preguntes per contestar.