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GEOLOGÍA •Ordenación de las ciencias geológicas •El globo terrestre •Geodinámica interna •Terremotos •Volcanes •Geodinámica externa •Oceanografía •Petrología y petrografía •Mineralogía •Estratigrafía •Las eras geológicas •Edafología

ORDENACIÓN DE LAS CIENCIAS GEOLÓGICAS

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l término geología procede de las palabras griegas geo, “Tierra”, y logos, “saber” o “conocimiento”, y por tanto significa conocimiento de la Tierra. Dado que la geografía describe y estudia la Tierra, ambas ciencias comparten en muchos aspectos el ámbito de estudio y algunas de sus ramas son coincidentes. Sin embargo, la geología suele excluir de su territorio el campo relativo a las formas vivas, ya sean vegetales o animales, se apoya en la geografía en los aspectos descriptivos y aporta a ésta un conocimiento científico profundo y detallado sobre la composición y la estructura de la Tierra, su evolución y los fenómenos que tienen lugar en ella, tanto internos como externos.

Fundamentos de la geología El estudio de las características estructurales de la Tierra ha llevado a la conclusión de que responden a un proceso histórico evolutivo. Los orígenes de este proceso se remontan a varios miles de millones de años. El tema de la formación de la Tierra, así como el del origen de la vida, ha preocupado a los filósofos desde tiempo inmemorial, pero la ciencia ya ha conseguido determinar la mayor parte de las causas y los procesos físicos que caracterizan el planeta que habitamos. Las causas de estos procesos son fundamentalmente externas e internas.

El relieve de una determinada región es el resultado de un proceso evolutivo producido durante muchos años. A la derecha, una vista de la costa de Mallorca, España.

Las primeras tienen que ver con la influencia de la acción energética del Sol, que se proyecta permanentemente sobre la Tierra en forma de radiaciones y que determina los movimientos climáticos atmosféricos; las segundas se originan a partir de la propia energía acumulada en el interior del planeta, de origen también solar o estelar, como la misma Tierra.

Por su parte, los procesos se manifiestan a nivel de la atmósfera, en la superficie y en el interior, de una manera combinada.

Así, a lo largo del proceso evolutivo se han formado las montañas y el relieve adoptó sus características actuales.

Los procesos internos más lentos son la

deriva de los continentes y el desplazamiento de las placas tectónicas; los más rápidos y espectaculares son las erupciones volcánicas y los terremotos. El proceso externo más característico es la erosión. También debe tenerse en cuenta el impacto de meteoritos procedentes del espacio exterior interplanetario, con repercusiones tanto internas como superficiales, y que explica algunos cambios de cierta trascendencia. Los dilatados períodos de tiempo a que deben referirse forzosamente algu-

La erosión por el viento y las aguas modifica lenta e incesantemente la estructura de la corteza terrestre y constituye uno de los campos de estudio de las ciencias geológicas. En la imagen, roca erosionada por el viento en la denominada “ciudad encantada” de Cuenca, en España.

Fotografías de cabecera: imagen de la Tierra tomada desde un satélite (izq.) y fragmento de cromoferrita (der.).

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GEOLOGÍA

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nos estudios obligan a los geólogos a moverse a veces en un terreno nebuloso e intuitivo, que va aclarándose progresivamente según se desarrolla la investigación tecnocientífica, que a veces avanza con pasos de gigante, pero a la que todavía le resta un inmenso territorio por explorar.

La ciencia geológica se fundamenta en principios básicos de la física, como la ley de la gravedad o las leyes de la termodinámica (estudio de las relaciones entre el calor y las restantes formas de energía), la primera de las cuales establece la tendencia de todos los sistemas a reducir su energía potencial, en tanto que las segundas definen la tendencia de todos los sistemas a desordenar sus componentes. Un principio propio de la geología es el del actualismo, según el cual los fenómenos que se producen actualmente son análogos, o motivados por causas análogas, a los que sucedieron en pasadas épocas. Por último, se considera que los fenómenos por

los que se conforman y destruyen las estructuras sobre el planeta se mantienen en estado de equilibrio dinámico.

Las anteriores consideraciones permiten llegar a una definición razonada de la geología, que incluye su carácter de ciencia y su objeto, y según la cual “la geología es la ciencia que se ocupa de estudiar la composición, estructura y evolución de la Tierra desde el punto de vista de sus características históricas y actuales, de los fenómenos que en ella tienen lugar, de las causas que los provocan y de las consecuencias que producen”.

División de la geología La geología general describe las características generales del globo terráqueo, dimensiones, historia y movimientos desde una perspectiva globalizadora. Por tanto, incluye to-

das las ramas especializadas que lo estudian, tanto desde puntos de vista sectoriales como parcializados.

La geología general se divide en geodinámica, geofísica, geocronología (también denominada geología histórica), geognosia, cartografía geológica y geología aplicada.

La geodinámica estudia el conjunto de fenómenos y procesos que tienen lugar en la Tierra, así como sus consecuencias. Se divide en geodinámica externa e interna.

El objetivo de la geodinámica externa coincide en todo con el de la geografía física, a excepción de los aspectos biológicos que ésta estudia, por lo que sus ramas de trabajo son las mismas, es decir, geomorfología (estudio del relieve desde un punto de vista estático y de las formas que adopta), meteorología y climatología (estudio de la atmósfera y de los movimientos atmosféricos, así como su influencia sobre los procesos que tienen lugar en la superficie), hidrología y oceanología

Una de las ramas principales de la geodinámica interna es la vulcanología, ciencia que estudia los orígenes y características de los fenómenos volcánicos. En la imagen, eyección de gases y otros materiales durante una erupción volcánica.

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(estudio de las aguas continentales y oceánicas), al igual que otras ramas más sectorializadas, como la glaciología (estudio de los glaciares), la potamología (estudio de los ríos, cuencas fluviales y redes hidrográficas), la limnología (estudio de los lagos) y la edafología (estudio de los suelos).

La geodinámica interna estudia los fenómenos y procesos que se originan en el interior de la masa planetaria y las consecuencias que producen en el exterior superficial o atmosférico. Se divide en vulcanología (estudio de los volcanes y de las erupciones volcánicas), sismología (estudio de los terremotos y movimientos sísmicos en general) y tectónica (estudio de los cambios que se producen en la corteza terrestre). La tectónica se divide a su vez en disciplinas especializadas, como la tectónica analítica (descripción de los cambios que se producen: pliegues, fallas, fosas, sistemas montañosos, etc.) y la tectónica general (leyes que explican el origen y evolución de estos cambios).

Cabe citar también la orogénesis, que estudia el origen y proceso de constitución de las montañas y otras formas del relieve.

La geofísica comparte su campo con la geodinámica, si bien enfocada al estudio y a la aplicación de las leyes dinámicas y termodinámicas que regulan el comportamiento de la Tierra y determinan los procesos, tanto en su origen como en su desarrollo. Estudia la temperatura en el interior de la Tierra, su magnetismo y energía, así como las fuerzas telúricas en sentido estricto.

La geología histórica o geocronología estudia la historia fisicoquímica de la Tierra, tratando de precisar los datos con referencia a la ubicación temporal de los fenómenos, incluso en miles o millones de años. Se divide en paleontología y paleontografía (estudio y descripción de los fósiles: seres orgánicos que vivieron en las diferentes épocas geológicas y cuyos vestigios están fosilizados), estratigrafía (disposición de los materiales superficiales en estratos que se corresponden con las épocas geológicas), sedimentología (disposición de los materiales en capas según la forma en que se despositaron, lo que

Ordenación de las ciencias geológicas

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Ordenación de las ciencias geológicas GEOLOGÍA GENERAL: – Geodinámica – Geofísica – Geocronología (o geología histórica) – Geognosia – Cartografía geológica – Geología aplicada GEODINÁMICA: Geodinámica externa: – Geomorfología/topografía – Meteorología/climatología – Hidrología: – Oceanología – Glaciología – Potamología – Limnología – Edafología Geodinámica interna: – Vulcanología – Sismología

ayuda a establecer su cronología) y paleoclimatología (historia, evolución e influencia de los climas, glaciaciones, etc.).

La geognosia tiene como objetivo el estudio de los materiales que forman la Tierra, su estructura, composición y propiedades, así como la de los meteoritos (cuerpos sólidos procedentes del espacio caídos sobre la Tierra). Se divide en geoquímica (estudio de su composición química y propiedades, así como de la distribución de los elementos químicos en el planeta), mineralogía y mineralogénesis (la primera estudia los minerales y cómo están compuestos, en tanto que la segunda analiza su origen y el proceso seguido para su formación), cristalografía (estudia la estructura formal de los minerales y las propiedades que de ésta se derivan) y petrología (que estudia las características de las piedras y de las formaciones rocosas en tanto que agregados de minerales diferentes, así como los yacimientos o forma y cantidad en que los minerales aparecen entre

– Tectónica: – Tectónica analítica – Tectónica general Orogénesis GEOFÍSICA GEOCRONOLOGÍA: – Paleontología/paleontografía – Estratigrafía – Sedimentología – Paleoclimatología GEOGNOSIA: – Geoquímica – Mineralogía/mineralogénesis – Cristalografía – Petrología: – Petrografía – Petrología sedimentaria – Petrología endógena – Petrogénesis CARTOGRAFÍA GEOLÓGICA GEOLOGÍA APLICADA

las rocas). A su vez, la petrología se divide en varias ramas: petrografía (descripción de las formaciones rocosas y su localización geográfica), petrología sedimentaria (estudio de las rocas de superficie desde el punto de vista de las diferentes capas sedimentarias que las conforman), petrología endógena (estudio de las formas rocosas del interior) y petrogénesis (origen y formación de las rocas).

La cartografía geológica es una rama específica de la geología que cubre simultáneamente el objetivo de servir de apoyo a todas las demás.

Describe en el mapa o en un plano los caracteres geológicos de una zona o región, ya sea desde el punto de vista de la historia geológica (cómo era la zona en una época geológica concreta) o de la realidad actual, y lo hace tanto a nivel superficial (en extensión), como mediante la realización de un corte en el relieve, para lo cual utiliza los perfiles o los bloques diagramáticos. Actualmente tiene un gran desarrollo gracias a los procedimientos informáticos. Se apoya en la

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GEOLOGÍA

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topografía, que estudia la forma y dimensiones del terreno.

Por último, la geología aplicada pone los conocimientos de la geología al servicio de otras ciencias o de las necesidades del hombre.

Evolución del conocimiento geológico Los mitos de la antigüedad La preocupación por el origen y la historia de la Tierra está presente en las concepciones del mundo más antiguas. Así, la mitología explica a su manera la formación del mundo, para lo cual recurre a dioses, héroes y gigantes, por ejemplo en la formación del monte Atlas por la petrificación de Atlante, que sostenía los cielos, al enseñarle Perseo la cabeza de la Gorgona Medusa. Otras concepciones mitológicas hacen referencia a continentes sumergidos, como la Atlántida o Lemuria, y de razas anteriores a la humana. En la actualidad, ninguna de estas teorías tiene comprobación posible. La Biblia y otras tradiciones religiosas, por su parte, cuentan la historia del Diluvio, que probablemente sí se corresponde con una fase climática histórica. En el siglo VI a.C., los pitagóricos establecieron una serie de teorías sobre la metamorfosis de la Tierra y los sucesivos cambios que originaron la forma y

El Diluvio, según algunos historiadores, correspondería a una fase climática del pasado. En la imagen, Diluvio universal, de Miguel Ángel (Capilla Sixtina, Vaticano).

distribución de mares y continentes basándose en la acción de los volcanes. Pitágoras, Demócrito y Platón reflexionaron sobre un tema al que Aristóteles realizó interesantes aportaciones en su interpretación de la naturaleza y del origen de las materias que la constituyen. Los astrónomos y geógrafos de la antigüedad también trataron sobre la forma esférica de la Tierra, y surgieron los primeros naturalistas, entre los que se debe citar a Plinio el Viejo. La principal aportación no teórica de la antigüedad tuvo lugar con el descubrimiento de los metales, el paso de la edad de piedra a la edad del cobre primero y luego a la edad del hierro y de los metales. Ya en la época romana existían numerosas explotaciones de yacimientos minerales.

El conocimiento del globo durante el Renacimiento La historia de la geología dio después un salto de mil años, en los que el conocimiento alcanzado se perdió o quedó hibernado en las traducciones del griego al árabe o en las oscuras bibliotecas de los monasterios. A partir de Leonardo da Vinci, con la llegada del Renacimiento, se recuperó el interés por el conocimiento del globo, que se produjo primero de una forma parcializada e intuitiva

Galileo Galilei, defensor de la teoría heliocéntrica.

hasta que poco a poco los conocimientos dispersos adquirieron forma sistemática y confirieron a la geología el carácter de ciencia con que hoy se la conoce.

Fundamental importancia tuvo la confirmación práctica de la forma esférica de la Tierra con el viaje de Fernando de Magallanes y las tesis heliocéntricas establecidas por Nicolás Copérnico (1473-1543), Johannes Kepler (1571-1630) y Galileo Galilei (15641642), según las cuales la Tierra gira alrededor del Sol describiendo una órbita elíptica. Bernard Palissy (15101590), ceramista francés, al recoger muestras de arcilla, observó por primera vez la acumulación de diferentes restos fósiles en la constitución de una roca. También durante el siglo XVI vivió Georg Bauer (1494-1555), conocido como Agrícola, que estableció relaciones entre los fenómenos volcánicos y la formación de determinados yacimientos minerales, describiéndolos en su libro De re metallica.

Los trabajos geológicos que se desarrollaron durante el siglo XVII fueron más numerosos, en paralelo con el avance de las ciencias físicas y naturales. Nicolau Stensen (1638-1686), conocido como Steno, inició el estudio de la tectónica de placas cuando estableció la división entre los suelos primitivos y los fosilíferos. A Steno se debe también la formulación de la ley geofísica de la constancia de los ángulos diedros. Luego, Christiaan Huygens (1629-1695) formuló la de la birrefringencia del cuarzo. No obstante, es sobre todo a Gottfried Leibniz (16461716) a quien se debe el gran progreso de la teoría global, con su reflexión

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filosófico-científica sobre la pluralidad de las sustancias, a las que llamó mónadas, y sus elaboradas tesis sobre la formación de la Tierra. Contemporáneo de Leibniz fue Isaac Newton (1642-1727), que formuló la ley de la gravitación universal, conocimiento que ha tenido una singular trascendencia geofísica.

El avance de la ciencia geológica Durante el siglo XVIII se produjeron importantes aportaciones por parte del conde de Buffon, Georges Louis Leclerc (1707-1788), quien escribió una Historia natural en la que se realizó la primera división de la historia de la Tierra en épocas geológicas. Esta teoría se completó con la de Giovanni Arduino (1714-1759), que estableció los períodos cuaternario, terciario, secundario y primario de las formaciones rocosas sedimentarias, sentando así las bases de la estratigrafía. Durante este mismo siglo nacieron la cristalografía, con René Haüy (1743-1822), y la petrología endógena, con James Hutton (1726-1797). Con este último se originó la polémica sobre el origen de las rocas que dividió a plutonistas y neptunianos. Hutton encabezó los planteamientos plutonistas, que sostenían un origen magmático, en tanto que Abraham Werner (1750-1817) sostenía que éste era consecuencia de procesos químicos originados en mares y océanos. Werner subdividió las rocas en función de su composición mineral y ubicó el paleozoico.

Durante los siglos XVIII y XIX, la geología consolidó su carácter de ciencia.

Los trabajos de campo progresaron con Alexander von Humboldt (17691875), que estudió los volcanes de la cordillera de los Andes, y Leopold von Buch (1744-1853), que analizó los basaltos del Macizo Central francés y estableció las teorías metamórficas. Los términos estrato y estratigrafía fueron introducidos por William Smith (17691839), autor de un mapa geológico de Inglaterra. Otro británico, James Hall (1762-1831), fue el primero en experimentar con muestras en laboratorio.

Charles Lyell (1798-1895) formuló el principio del actualismo y definió la noción de tiempo geológico. Georges Cuvier (1769-1832) realizó aportacio-

nes en campos muy variados; estableció la teoría de los cataclismos, que sugería que los grandes cambios históricos eran consecuencia de catástrofes naturales, por ejemplo la extinción repentina de la flora y la fauna y el surgimiento de nuevas especies; determinó la edad de las rocas a partir del estudio de los fósiles que contienen, y dio origen a la paleontología. Por su parte, James D. Dana (1813-1895) hizo aportaciones a la tectónica, disciplina que dio un paso de gigante con Eduard Suess (1831-1914), que al estudiar los plegamientos asimétricos de la estructura de los Alpes dedujo el sentido en que se produjo la fuerza que los provocó. Más adelante, William Morris Davis (1850-1934) formuló el principio de los ciclos de erosión y dio origen a la geomorfología. Por último, Alfred Wegener (1880-1930) explicó la deriva de los continentes.

Los avances tecnológicos En los comienzos del siglo XX, la geología se fundamentó como ciencia y

Ordenación de las ciencias geológicas

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se desarrollaron casi todas las disciplinas sectoriales. El progreso durante este siglo prosiguió mediante una profundización de los conocimientos, que se vio favorecida por el considerable desarrollo de los medios técnicos y científicos a disposición de los estudiosos, lo que facilitó los trabajos de campo y los análisis de muestras en laboratorio, permitiendo confirmar o abandonar teorías antes establecidas. A finales del siglo XX, la fotogeología aérea desde aviones y satélites, la datación por el carbono 14, la simulación informática y otros métodos de análisis permitieron un gran optimismo en el futuro desarrollo de la ciencia.

Los métodos geológicos La geología es una ciencia práctica que necesita un conocimiento directo de su objeto de estudio para establecer, confirmar o desechar sus planteamientos teóricos previos sobre el carácter de los fenómenos que tienen lugar sobre la

El conocimiento de la estructura y composición de los materiales, así como la toma directa de muestras, se apoya en el trabajo de campo, que constituye una parte importante de la investigación geológica.

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GEOLOGÍA

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La formación de los valles, las elevaciones montañosas y los restantes elementos del relieve obedece a una combinación de fenómenos geodinámicos, tanto internos como externos.

Arriba, imagen de las Montañas Rocosas en Canadá. En el centro, confluencia del bioma desértico con una zona boscosa en California.

Abajo, paisaje de montaña en Austria.

Tierra y que sólo así pueden generalizarse en forma de leyes. El conocimiento de la estructura y composición de los materiales exige también la toma directa de muestras. Por todo ello, el trabajo de campo es fundamental para la investigación geológica. Sin embargo, el trabajo de campo se ve limitado a la hora de penetrar en zonas de profundidad inaccesible y necesita apoyarse en métodos indirectos para

conocer e interpretar los movimientos que se producen en el interior del planeta o para obtener imágenes globales de zonas más o menos amplias. La segunda fase consiste en interpretar los hechos investigados o en analizar las muestras obtenidas en laboratorio. En la tercera fase se establecen las conclusiones generales.

Un elemento de apoyo fundamental en todo el proceso de estudio es

la topografía, ciencia auxiliar que permite al geólogo situarse y tomar referencias espaciales. La topografía está muy relacionada con la cartografía geológica, que utiliza sus observaciones para realizar mapas geológicos en los que se señalan los accidentes del relieve (fallas y pliegues, anticlinales y sinclinales), yacimientos de minerales y fósiles o formaciones geológicas. La cartografía ecológica también realiza mapas de los cortes geológicos y de los perfiles del relieve. Los métodos directos se apoyan en un variado instrumental, en el que se incluye la brújula del geólogo, que es una brújula con un péndulo incorporado que permite determinar numerosos aspectos del objeto de estudio, entre ellos su inclinación con respecto a la vertical (se llama buzamiento al ángulo entre la horizontal y la máxima pendiente), así como la dirección relativa de las formaciones geológicas. Instrumentos básicos para la toma de muestras son el martillo del geólogo y los cinceles, que permiten separar los materiales de diferente dureza por estratos fosilíferos.

Para obtener las muestras más profundas se realizan sondeos mecánicos y se utilizan aparatos de prospección geofísica. El análisis cronométrico se apoya en métodos electromagnéticos (determinación del magnetismo terrestre que existe en una zona), sísmicos (estudio de las ondas sísmicas, tanto de procedencia natural como provocadas artificialmente mediante explosiones) y radiactivos (como el carbono 14 y el rubidio-estroncio). El análisis de laboratorio se realiza con el microscopio petrográfico y con ayuda de la química. Los métodos indirectos se apoyan en la gravitometría (las diferencias de atracción gravitatoria en los diferentes puntos aportan una información valiosa sobre la composición del subsuelo, debido a la diferente masa de los materiales). Aviones,

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Ordenación de las ciencias geológicas

globos aerostáticos, cohetes y satélites artificiales colaboran en el estudio de la atmósfera y en la realización de aerofotos de la superficie, facilitando datos sobre extensiones amplias o de difícil acceso. La informática permite analizar datos complejos y realizar simulaciones.

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tada del mundo en que vivimos. Pero también hay que tener en cuenta el servicio que presta al hombre en el orden práctico; así, permite la localización de yacimientos minerales, bolsas de agua subterránea y fuentes energéticas fósiles, como el carbón, el petróleo y el gas natural, al tiempo que ofrece una idea Relaciones sobre el nivel de los recursos de cara a su con otras conservación o agoLa geología aplicada presta al hombre importantes servicios, entre los que ciencias tamiento. También destaca la localización de fuentes energéticas de vital trascendencia para la vida.

En la imagen, trabajadores en una plataforma de perforación petrolífera.

Ya se ha indicado informa sobre las reque el ámbito de espercusiones que tietudio de la geología ne en el medio el uso coincide en gran parte con el geográ- tigación geológica ha permitido el de esos recursos y favorece una relafico. Ambas ciencias se hacen aporta- descubrimiento de numerosos ele- ción armónica entre el hombre y la ciones recíprocas, si bien la geografía mentos químicos. La biología y la as- Tierra. El estudio fenoménico ayuda quedaría reducida sólo a una visión tronomía son otras ciencias naturales a prevenir determinadas catástrofes, puramente superficial y descriptiva muy relacionadas. como movimientos sísmicos, erupsin las aportaciones profundas y sisPor otra parte, las aportaciones fi- ciones volcánicas o cambios climátitemáticas de la geología sobre el com- losóficas han sido importantes a lo cos. Por último, la geología ayuda a portamiento fenoménico, físico y es- largo de la historia del pensamiento conocer las características del suelo tructural del planeta, y no se com- geológico al generar teorías y con- con vistas a la edificación y las obras prendería sin ellas. Del mismo modo, cepciones globales sobre el origen públicas. la geología es una ciencia imprescin- del mundo y de la vida. Las concepdible para el estudio de los ecosiste- ciones filosóficas encaminan el estumas, por lo que también es subsidia- dio geológico en una u otra direcria de la ecología. Las aportaciones ción; luego, las conclusiones cientírecíprocas se producen así mismo en ficas confirman o destruyen esas el campo de la física y de la química. concepciones. La historia, la prehisPreguntas de repaso Ambas ciencias se han desarrolla- toria, la etnología, la arqueología y do al compás del conocimiento de la la antropología también coinciden 1. ¿En qué principios o leyes báTierra; la física ha servido para entender repetidamente con la ciencia geolósicas se fundamenta la ciencia los fenómenos, pero es de su obser- gica. geológica? vación y estudio de donde se han deLa importancia de la geología se2. ¿Cómo se relaciona la geología ducido la mayoría de las leyes físicas; ría esencial, aunque sólo fuera por con la geografía, la ecología, la la química ayuda a comprender el sus aportaciones al conjunto de las física y la química? comportamiento de los materiales y ciencias arriba citadas o porque persus procesos, pero, a su vez, la inves- mite obtener una imagen global ajus-

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EL GLOBO TERRESTRE

La edad de la Tierra La vida humana es muy breve si se la compara con los procesos naturales.

Si la barrera de la comprensión del espacio es difícil de sobrepasar, mucho más lo es la barrera de la comprensión del tiempo. La significación de las cifras está en función de la experiencia que se tenga. La comprensión de los períodos de tiempo de mil o dos mil años exige un entrenamiento intelectual. Pero, ¿cómo abordar los períodos geológicos, que se miden por decenas de miles, millones y cientos o miles de millones de años? Si la historia suele ser tan discutida, incluso cuando se refiere a sucesos recientes,

¡qué no será el estudio de períodos de tiempo en los que ni siquiera existía el ser humano!

El origen de la Tierra es, junto al del Universo, el de la vida y el del hombre, uno de los cuatro orígenes fundamentales que han preocupado a filósofos y científicos a través de los tiempos. ¿Cómo se produjo? ¿Cuándo? Uno de los mayores misterios es el hecho de la combinación tan extraordinaria de elementos físicos y químicos que ha permitido que la vida orgánica se desarrolle en este planeta.

Las teorías más difundidas actualmente suponen que la Tierra era originalmente una masa magmática de materia estelar incandescente. En el

transcurso de miles de millones de años se produjo un proceso de enfriamiento que hizo que dicha masa se solidificase a partir de la corteza, hacia el interior. Debido a su propia composición molecular y al calor interno, así como a las radiaciones externas, diversas sustancias permanecieron en estado líquido o gaseoso y dieron lugar a la atmósfera y los mares. La datación del inicio de este proceso se fija, con un amplio margen de error, entre los 5.000-6.000 millones de años y los 2.500 millones. Hay que tener en cuenta que los más modernos métodos de datación de los geólogos apenas permiten remontarse a los 500 millones de años (datación radiológica), y hasta hace muy poco sólo se podían establecer cifras de entre 30 y 90 millones de años (datación por el estudio de los depósitos sedimentarios).

Los períodos geológicos

Fotografía de Egipto y el delta del Nilo obtenida desde el transbordador espacial Atlantis.

La fotografía extraatmosférica permite obtener imágenes detalladas, tanto de la corteza terrestre como de los fondos marinos.

Fotografías de cabecera: imagen de la Tierra tomada desde un satélite (izq.) y fragmento de cromoferrita (der.).

El estudio de la historia de la Tierra considera una primera época, anterior a los tiempos geológicos, que se extiende desde los orígenes de la formación del planeta hasta la primera etapa que puede datarse. Esta extensa era recibe el nombre de arqueozoica o agnostozoica. Dada su amplitud, algunos autores han establecido una primera división metodológica en la misma, distinguiendo dos períodos: arcaico y precámbrico. Se supone que en esa época emergió una gran masa continental, llamada Pangea, y surgieron los mares. La forma de vida era muy simple, y sólo existían protozoos y algas.

La primera era geológica propiamente dicha recibe, según el ámbito

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El globo terrestre

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La edad de la Tierra ERAS Y PERÍODOS

MILLONES DE AÑOS

CONTINENTES

Arqueozoica o agnostozoica (tiempos pregeológicos) Arcaico Precámbrico

Desde 6.000-2.500 hasta 500-600

Formación PANGEA

Paleozoica (o primaria) Cámbrico Ordovícico Silúrico Devónico Carbonífero Pérmico

500-600/120-200

PANGEA

Mesozoica (o secundaria) Triásico Jurásico Eojurásico Mesojurásico Neojurásico Cretácico

120-200/60-70

Cenozoica (o terciaria) Paleógeno Eoceno Oligoceno Neógeno Mioceno Plioceno

Desde 60-70 hasta 1-2

Neozoica o antropozoica (o cuaternaria) Pleistoceno o glacial Holoceno o actual

Desde 1-2

de estudio, los nombres de paleozoica o primaria. Se extiende entre 500600 millones de años y 120-200 millones de años. Esta era se divide en los períodos cámbrico, ordovícico, silúrico, devónico, carbonífero y pérmico. En ella, la gran masa continental se dividió en dos grandes continentes. Aparecieron los ammonites, insectos, corales, gusanos, moluscos, artrópodos, invertebrados, anfibios y reptiles y, ya al final, los primeros vertebrados, por ejemplo el celacanto. La vida vegetal la componían las plantas gimnospermas y surgieron las primeras coníferas.

La segunda era se llama mesozoica o secundaria. Abarca desde los 120200 hasta los 60-70 millones de años.

La mesozoica se divide en tres períodos: triásico, jurásico y cretácico. En esta era fueron definiéndose los continentes, que adoptaron poco a poco su

LAURASIA GONDWANA

LAURASIA/GONDWANA Deriva continental

forma actual. Se desarrollaron los reptiles, surgieron los dinosaurios, tanto herbívoros como predadores, aparecieron las aves y también los primeros mamíferos. Se produjo un gran desarrollo de las coníferas y surgieron las monocotiledóneas y las dicotiledóneas.

La tercera era recibe el nombre de cenozoica o terciaria y dio comienzo hace 60-70 millones de años. Se divide en los períodos paleógeno y neógeno; a su vez, el paleógeno se subdivide en eoceno y oligoceno y el neógeno, en mioceno y plioceno. En esta era se formaron las grandes cordilleras alpinas, desaparecieron los dinosaurios y se desarrollaron los mamíferos y aves; los reptiles tendieron a desaparecer y surgió el dinoterio. Al final aparecieron los simios y primates, y se desarrollaron las plantas fanerógamas.

La era actual, iniciada hace uno o dos millones de años, se denomina

CONTINENTES ACTUALES

neozoica, antropozoica o cuaternaria.

Se divide en los períodos pleistoceno o glacial y holoceno o actual. Es la época en la que se formaron los glaciares y los ríos. En ella surgieron el mamut y el hombre y se desarrolló la vegetación actual.

Dados los largos períodos de tiempo que cubren las distintas eras geológicas, es lógico que se produzcan grandes diferencias entre las dataciones de unos y otros estudios. Estas diferencias se aproximan entre sí, y llegan a igualarse, cuanto más reciente es la era estudiada.

La cronología se obtiene con la ayuda de diversos métodos de datación.

El que permite remontarse más en el tiempo es el radiológico, basado en el espacio que tarda el uranio en transformarse en plomo; este tiempo se obtiene por comparación entre las proporciones de plomo y de uranio en

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GEOLOGÍA

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Estructura de la Tierra ❶ ❷ ❸ ❹ ❺ ➐

➏

❶ Atmósfera ❷ Sial o capa exterior de la corteza ❸ Discontinuidad de Mohorovi˘ci´c ❹ Sima o capa interior de la corteza ❺ Capa ferrospórica del manto ➏ Capa litospórica del manto ➐ Núcleo

ATMÓSFERA BIOSFERA ........................................................ 0 km ............................... Capa sedimentaria superficial CORTEZA Sial, Sima

................................................

50 km ................................ Discontinuidad de Mohorovi˘ci´c

MANTO Manto externo ................................. 700 km ............................... Discontinuidad de Repetti Manto interno ............................. 2.900 km ............................... Discontinuidad de Gutenberg NÚCLEO Núcleo externo ......................... 5.100 km ............................... Discontinuidad de Weichert Núcleo interno ........................... 6.378 km ............................... Centro de la Tierra

una muestra. El método de datación más habitual es el del carbono 14 y el procedimiento es relativamente similar, aunque la datación con este elemento no permite contrastar edades superiores a 25.000-30.000 años. Otros isótopos del carbono permiten remontarse a períodos bastante más dilatados. El tercer método es el estudio comparativo de los sedimentos acumulados, en el que se estudia el tiempo necesario para que puedan formarse estos sedimentos.

Composición y estructura La Tierra se encuentra en el sistema solar, en la Vía Láctea. En orden de proximidad al Sol es el tercer planeta de este sistema, entre Venus y Marte. La distancia media de la Tierra con respecto al Sol es de 149.600.000 km. La Tierra realiza un movimiento de traslación alrededor de este astro, en cuyo recorrido invierte 365 días, 5 horas,

58 minutos y 45,8 segundos; en este movimiento describe una órbita elíptica. Simultáneamente, la Tierra realiza un movimiento de rotación sobre su eje, movimiento en el que invierte 23 horas, 56 minutos y 41 segundos. A una distancia media de la Tierra de 384.000 km se encuentra un satélite, la Luna, que realiza a su alrededor una traslación orbital casi circular en la que emplea 27 días, 7 horas y 43 segundos, aunque, dado que la Tierra se mueve mientras tanto, el tiempo medio de la lunación es de 29 días, 12 horas y 44 minutos. Simultáneamente, la Luna gira sobre sí misma y tarda igual en realizar cada giro que en dar una vuelta alrededor de la Tierra.

La forma de la Tierra es la de una esfera aplanada por los polos. Su diámetro, calculado en su parte más ancha, en el ecuador, es de 12.756 km (entre los polos 12.714 km). Uno de los polos está más inclinado que el otro en relación al Sol y la inclinación del eje de rotación es de 23º 44’. Su superficie mide 510 millones de km2,

de los cuales 361 millones corresponden a mares y 149 a continentes e islas. Su densidad media con relación a la del agua es de 5,517 g/cm3 y la aceleración de la gravedad es de 980 cm/s2 como término medio al nivel del mar (978,049 cm/s2 en el ecuador y 983,221 cm/s2 en los polos).

Tanto la densidad como la gravedad son unos valores variables: la densidad media de la corteza es de 2,7 g/cm3 y tiende a ser mayor en el interior en proporción a la profundidad y a la densidad de los materiales.

La aceleración de la gravedad es menor hacia el ecuador y mayor hacia los polos, lo que se explica por la diferencia de distancia con respecto al núcleo central. La temperatura media en la superficie es de 15 ºC. La Tierra está rodeada por una capa gaseosa denominada atmósfera; en la superficie hay una parte líquida que se llama hidrosfera y una parte sólida o litosfera; la parte en la que se desarrolla la vida se denomina biosfera. La Tierra es el único planeta conocido en el que existe el agua en los tres estados: sólido, líquido y gaseoso. Está constituida por casi un centenar de elementos químicos naturales.

La energía terrestre La Tierra tiene calor propio y su campo magnético se extiende hasta los 65.000-90.000 km de altura. Al mismo tiempo, el planeta recibe y asimila las radiaciones solares por medio de un complejo sistema de filtros atmosféricos (la capa de ozono filtra las radiaciones ultravioleta y el dióxido de carbono; combinada con el vapor de agua absorbe los rayos infrarrojos). Hay radiaciones que se absorben y asimilan en la biosfera y otras se refractan al llegar a la superficie. El calor interno es mayor según la profundidad; en las primeras capas aumenta a razón de 1 ºC por cada 33 m (grado geotérmico), lo que lleva a pensar que procede del núcleo o capa más próxima al centro y de focos termogenéticos donde se producen reacciones radiactivas. Aproximadamente en la superficie, las radiaciones que proceden del interior se encuentran con las exteriores en una zona que se denomina capa neu-

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tra, a partir de la cual hay más calor hacia el interior y más frío hacia el exterior. No obstante, hay que diferenciar, hacia el exterior, una primera capa en la que se producen variaciones climatológicas, una segunda capa de frío, una zona de calor debido a la actividad de la capa de ozono, una zona sucesiva de frío y otra de temperaturas muy elevadas, a partir de los 80-90 km de altura.

En las primeras capas del interior se evidencian diferencias térmicas en las zonas volcánicas, debido a la proximidad del magma, así como en las áreas petrolíferas, yacimientos de metales, géiseres, etc. En el interior, las anomalías se deben a la diferente composición de los materiales. Se cree que el gradiente geotérmico disminuye con la profundidad, ya que de otra forma las rocas estarían fundidas a los pocos kilómetros y las ondas sísmicas se comportarían de manera diferente a como lo hacen, y también por la diferente energía liberada en cada nivel. Estas consideraciones permiten concluir que la temperatu-

ra en el núcleo no llega a los 5.000 ºC. Con respecto al campo magnético, se cree que se debe a la composición metálica del núcleo, imantado a causa de las corrientes eléctricas que existen en el interior del globo.

Estructura interna Aunque las naves espaciales alcanzan hoy distancias interplanetarias de cientos de miles de kilómetros, el hombre no ha conseguido hasta el momento penetrar en el interior de la Tierra más allá de 15 km, zona en la que el grosor y la dureza de los materiales le han impedido obtener muestras de lo que se encuentra debajo.

Esta circunstancia obliga a utilizar métodos indirectos de conocimiento, el más útil de los cuales ha sido el del estudio de las ondas sísmicas, ya sea en las explosiones provocadas artificialmente o en las naturales, producidas por los terremotos. En su recorrido por el interior, las ondas sufren desviaciones o son rechazadas según las características del material con el

El globo terrestre

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que se encuentran. Este estudio ha permitido diferenciar el interior de la esfera terrestre en una serie sucesiva de círculos concéntricos.

El más superficial de estos círculos es la corteza, cuyo espesor máximo es de 50 km en los continentes y de 1012 km en el fondo de los océanos, punto en el que se encuentra la primera desviación de las ondas sísmicas y que se conoce como discontinuidad de Mohorovi˘ci´c. La siguiente capa se conoce como manto, y se extiende hasta una profundidad de 2.900 km, punto en el que se encuentra la segunda desviación brusca de las ondas y al que se conoce como discontinuidad de Gutenberg. La capa más profunda, desde los 2.900 km hasta el centro de la Tierra, se conoce como núcleo.

Investigaciones más recientes han permitido establecer subdivisiones en estas tres capas principales. Así, en la corteza se consideran tres capas según la composición de los materiales que la forman: la capa sedimentaria superficial o corteza externa, la capa in-

La energía generada por los fenómenos térmicos que tienen lugar en el interior de la corteza terrestre recibe el nombre de geotérmica. A partir de acuíferos subterráneos cuyas temperaturas oscilan entre los 150 y los 400 °C se produce vapor en la superficie que es utilizado como fuente de energía.

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GEOLOGÍA

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Mar

Rocas y capas sedimentarias Sial Sima Dibujo que representa la estructura de la corteza terrestre en zonas montañosa y marina.

termedia (en parte superficial y en parte interna) o sial y la capa interna o sima. En el manto se advierte una discontinuidad de las ondas a unos 700 km (discontinuidad de Repetti), lo que permite diferenciar el manto externo y el manto interno. Finalmente, en el núcleo también se ha conseguido encontrar una diferenciación a partir de la cual ya no penetra ningún tipo de ondas sísmicas; se trata de la discontinuidad de Weichert, a unos 5.100 km de profundidad, que diferencia el núcleo externo del interno.

En cuanto a la composición de las sucesivas capas, la corteza externa es discontinua y está formada por sedimentos cuyo espesor en los continentes puede ser de hasta un kilómetro.

En esta capa se producen los procesos orgánicos y la vida humana. La corteza intermedia, o sial, se caracteriza por la presencia (hallazgo) de granito y aluminio, y tampoco es continua, dado que no existe en las profundidades oceánicas; su espesor es de unos 10-12 km y forma los continentes, donde sobresale en formaciones rocosas y montañas o bien aparece cubierta por la capa de sedimentos. También recibe el nombre de corteza continental. La corteza interna, o sima, que se prolonga hasta la primera discontinuidad, sí parece formar una franja continua alrededor del manto; esta

capa se caracteriza por el basalto y suele estar cubierta de sedimentos. La corteza tiene una composición muy variada; su elemento más abundante es el oxígeno (46,6%) y después el silicio (27,7%), el aluminio (8,1%) y el hierro (5%). En el sial predominan aluminio, hierro y magnesio, y en la sima, hierro, silicio y magnesio. La corteza se ve sometida a la constante influencia de las fuerzas externas atmosféricas, sobre todo las solares, pero también de la Luna y los demás planetas, al igual que de las fuerzas procedentes del interior, especialmente del manto, en forma de terremotos y erupciones volcánicas. El conjunto de estas influencias, así como la acción del hombre, dan lugar a la erosión. La corteza constituye el 1 por ciento de la masa total de la Tierra y el 3 por ciento de su volumen se considera que se formó en la era agnostozoica a partir de materiales del manto.

Se cree que el manto está formado por rocas del tipo de las peridotitas (mineral cristalino de silicato de magnesio y hierro, de color verdeamarillo), pobres en sílice y más ricas en hierro según la profundidad, y por la presencia de otros metales. Ésa es la razón de que el manto externo reciba también el nombre de litospórico y el manto interno el de ferrospórico. En el manto externo se originan los mo-

vimientos telúricos orogénicos y epirogénicos que motivan el desplazamiento de los continentes, la formación de las montañas, el vulcanismo y los terremotos, por lo que se considera que es una capa bastante inestable en cuyo seno se producen corrientes de fuerza mecánica y flujos de calor. El manto constituye el 83 por ciento del volumen y el 65 por ciento de la masa planetaria.

Con respecto al núcleo se han establecido diversas hipótesis sobre su composición, aunque la más creíble es que está constituido por metales pesados, fundamentalmente hierro y una pequeña cantidad de níquel, así como azufre, carbono y silicio metálico en forma de sulfuros y carburos.

Debido a las elevadísimas temperaturas que se producen en su seno, se cree que la materia presenta un estado magmático, próximo a la fluidez, con los materiales en estado de fusión. Según otras hipótesis, presenta diferentes estados: sólido, líquido y plasmático. La existencia de la discontinuidad de Weichert hace suponer que el núcleo externo se comporta como un líquido y el núcleo interno como una masa sólida muy concentrada. El núcleo constituye el 14 por ciento del volumen y el 32 por ciento de la masa terrestre.

En lo que se refiere a la composición de las capas más profundas, la ley de gravitación universal apoya la tesis de que los materiales más pesados, como el hierro, se concentran en el interior del núcleo, en mayor cantidad según la profundidad. Esta teoría se ve confirmada por el estudio de los meteoritos, cuerpos astrales caídos sobre la Tierra en diferentes épocas y que a veces han dado lugar a la formación de cráteres. Se supone que fue un impacto gigantesco lo que pudo haber dado lugar a los sustanciales cambios físicos y climáticos que originaron la extinción de los dinosaurios hace alrededor de 65 millones de años. Se han encontrado tres clases principales de meteoritos: aerolitos (formados por silicatos), sideritos (formados por hierro y níquel) y siderolitos (integrados por una combinación de estos tres componentes). Este hallazgo ha dado a entender que estos materiales son muy abundantes en el sistema solar, en es-

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pecial el hierro, lo que ha llegado a elaborar una analogía entre su composición y la del globo terrestre.

La formación de los continentes En el subsuelo se producen dos tipos de movimientos. Los laterales y tangenciales, de distinta intensidad, se denominan orogénicos y provocan desplazamientos en sentido vertical (montañas). Los epirogénicos provocan plegamientos, fracturas y el desplazamiento horizontal de los continentes. Se tiende a pensar que existe un equilibrio isostático que hace corresponder las elevaciones con los hundimientos, de tal manera que las mayores altitudes se corresponden aproximadamente con las simas oceánicas más profundas.

Acerca del origen de estos movimientos se han desarrollado diferentes teorías a lo largo del siglo XX, teorías que han configurado dos escuelas, la contraccionista y la movilista.

La teoría contraccionista fue desarrollada por Élie de Beaumont y se basa en la idea del progresivo enfriamiento de la Tierra. Tal enfriamiento daría lugar a la disminución de tamaño del núcleo y a la sucesiva readaptación de las diferentes estructuras concéntricas hasta la corteza.

Esta teoría ha sido desestimada por la gran generalidad de los geólogos, aunque ha dado lugar a otra, denominada neocontraccionista, según la cual la contracción se produce como consecuencia de reacciones fisioquímicas que hacen disminuir la densidad de los materiales, lo que da lugar a masas móviles y plásticas (orones) y masas inmóviles y rígidas (cratones). Las masas móviles están separadas entre sí por geosinclinales (cuencas de sedimentación marina, alargadas y profundas). La reducción de volumen provocaría un acercamiento entre las masas de sial, que chocarían entre sí, produciendo deformaciones en las masas plásticas, fracturas en las masas rígidas y la

El globo terrestre

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elevación de los sedimentos marinos de los geosinclinales, lo que daría lugar a los plegamientos.

La teoría movilista se inicia con Wegener y es la más aceptada, aunque con diversos retoques. Se basa en la hipótesis de la deriva de los continentes y parte de la observación de que la costa occidental de África encaja prácticamente con la oriental de América del sur, como en un puzzle. Según Alfred Wegener, primero se formó un único gran continente, Pangea, próximo al polo norte. Luego, Pangea se dividió en dos subcontinentes, el occidental, americano, y el oriental, afroeuroasiático. Wegener explica esta separación como resultado de la inercia producida por el movimiento de rotación de la Tierra. Más adelante, se sugirió que hay otras fuerzas que pudieron influir, como la atracción lunar, del mismo modo que da lugar a las mareas. Según esta hipótesis, los continentes se han deslizado sobre una base viscosa, chocando a veces con obstáculos en su recorrido, lo que ha in-

Placa euroasiática

4

Placa pacífica

2 Placa americana

1

Placa pacífica

Placa africana

5

Placa indoaustraliana 3

Placa antártica

Los movimientos de la corteza terrestre han provocado la formación de las seis principales placas continentales, y de otras menores consignadas con referencias numéricas en la ilustración: 1, placa de las Galápagos; 2, placa caribeña; 3, placa de Nazca; 4, placa arábiga; 5, placa de Filipinas.

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GEOLOGÍA

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SIA

RA

LAU

ANGARA LAURENTIA

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A TAL PAN TETI

SOM

ESOG

EA

GONDWANA

La formación de los continentes, según la teoría movilista, se produjo a partir de una primitiva y única masa, denominada Pangea, de la que surgirían dos grandes masas, Laurasia y Gondwana. Estas primeras formaciones sufrieron posteriormente nuevas divisiones hasta dar lugar a los continentes actuales.

fluido en su conformación. Este recorrido es hoy generalmente aceptado: supone que Pangea se dividió primero en dos grandes masas, Laurasia y Gondwana. Laurasia incluiría Eurasia y el norte de América y Gondwana era un gran continente formado por América del sur, África, Madagascar, India, Australia y la Antártida.

Posteriormente, América del norte y América del sur emigraron respectivamente desde Laurasia y Gondwana hacia el oeste, dando lugar al continente americano; a su vez, Madagas-

car, Arabia, India y una buena parte del sudeste asiático, Australia y la Antártida se separaron de África en distintas direcciones. Madagascar se conformó como isla, en tanto que Arabia y la India se soldaron al sur de Asia, mientras que Australia y la Antártida siguieron direcciones diferentes. Este proceso se inició probablemente en el carbonífero superior (paleozoico o primario) hace unos quinientos millones de años y se prolongó durante las eras mesozoica y cenozoica.

Daly ha tratado de compatibilizar

ambas teorías, para lo cual consideró la contracción de origen radiactivo y el condicionamiento gravitatorio.

Staub propuso la existencia de dos grandes masas iniciales, consolidadas en torno a los polos y arrastradas hacia el ecuador como consecuencia del movimiento de rotación; este movimiento habría producido un desequilibrio, provocando una reacción pendular, con un retorno de las masas continentales hacia los polos. Otras teorías sugieren como factores de la evolución geológica los desplazamientos por debajo de la corteza, las acumulaciones o defectos de magma como consecuencia de las fuerzas cósmicas y las corrientes internas, la acción del calor interno y la diferenciación entre elementos ligeros y pesados como causa motriz, los cambios en el movimiento de rotación de la Tierra, la influencia del Sol, la Luna, los planetas y las estrellas, etc. También se barajan otras hipótesis basadas en una combinación de múltiples factores.

_ Preguntas de repaso 1. ¿En qué era geológica vivieron los dinosaurios?

2. ¿En qué subperíodos geológicos se divide el neozoico o terciario?

3. ¿Qué es la desviación de Mohorovi˘ci´c?

4. ¿A qué se achaca el campo magnético de la Tierra?

5. ¿A quién se debe la teoría de la deriva de los continentes?

GEODINÁMICA INTERNA

L

a geodinámica es la parte de la geología que estudia los fenómenos que se producen en la Tierra como consecuencia de las fuerzas naturales que afectan al planeta. La geodinámica interna circunscribe este ámbito a los fenómenos que tienen lugar en el interior o a los producidos como consecuencia de los movimientos internos, como terremotos y erupciones volcánicas; la tectónica estudia estos fenómenos en orden a la formación de la estructura de la corteza terrestre, las superficies continentales y los océanos; la orogénesis se ocupa de estudiar la formación de las montañas.

Los fenómenos sísmicos y volcánicos son orogénicos en la medida en que contribuyen a la formación de las montañas, y también son tectónicos, ya que ayudan a configurar la estructura de la corteza terrestre. Actualmente, una rama de la geodinámica interna, la neotectónica, se ocupa de estudiar las manifestaciones actuales

de la actividad de la corteza que, según todas las apariencias, tiene una intensidad equivalente a la de los más activos períodos del pasado.

La geodinámica interna se basa, a su vez, en las diferentes ramas de la geología, aunque se apoya muy especialmente en la petrología, la estratigrafía y la sedimentología, que ayudan a entender los procesos que se producen.

Principios básicos de los fenómenos geodinámicos En la actualidad se admiten con carácter general tres principios básicos de comportamiento de estos fenómenos: vitalismo, isostasia y actualismo. El primero de ellos se refiere a que en el interior de la Tierra se producen movimientos derivados de la propia energía del planeta: calor, reacciones químicas, etc. Estos

movimientos provocan la inestabilidad de la corteza (el antiguo concepto de tierra firme se demuestra engañoso), la epirogénesis o formación de los continentes y la orogénesis. El desarrollo extremo de este principio, hecho extensible al conjunto de fenómenos que se producen en el planeta, ha desembocado en la teoría de Gaia, según la cual la Tierra, incluidos los seres que la habitan (minerales, vegetales y animales), es en sí misma un complejo mecanismo orgánico. El principio de isostasia, establecido por George Airy, considera que las formas emergidas desiguales y las sumergidas desiguales tienden a compensarse; esta compensación se produce en una zona llamada “superficie de compensación isostática”. Según esta teoría, las masas sólidas de la corteza se comportan como si flotaran, según el principio de Arquímedes que establece que todo cuerpo sumergido

En la orogénesis de las montañas sobre la superficie terrestre desempeñan un papel básico los fenómenos geodinámicos internos. A la izquierda, paisaje montañoso del centro de Etiopía. Arriba, cordillera de los Alpes suizos.

Fotografías de cabecera: imagen de la Tierra tomada desde un satélite (izq.) y fragmento de cromoferrita (der.).

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GEOLOGÍA

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sufre un empuje ascendente igual al del volumen del agua que desaloja.

El principio de actualismo establece que los fenómenos actuales son análogos a los que tuvieron lugar en el pasado, lo que justifica la idea de que la evolución de la Tierra se produce a través de ciclos sucesivos de características similares.

Deformaciones de las rocas La parte de la corteza denominada sial tiene una base rocosa, fundamentalmente granítica, que suele estar cubierta de sedimentos. Los estudios petrográficos dividen las rocas según su origen en ígneas o magmáticas, sedimentarias y metamórficas.

Las rocas ígneas se forman a partir del magma fundido, en tanto que las sedimentarias y metamórficas son

productos secundarios de la erosión, transporte, depósito y transformación de las rocas más antiguas. La observación de estas rocas permite establecer que en ellas se han producido desplazamientos, deformaciones o roturas. La estratigrafía estudia la medida en que esos cambios se deben a la acción de fuerzas y presiones procedentes del manto. Estas fuerzas, según su orientación, pueden ser verticales (las que empujan hacia el exterior), horizontales (las que empujan lateralmente) y gravitatorias (las que atraen hacia el interior y producen deslizamiento de unos estratos sobre otros).

La rotura o deformación de las rocas depende de la fuerza que se ejerce, pero también de la dureza o plasticidad de los materiales que las conforman. El estudio de las formaciones rocosas establece la existencia de un tipo de rocas más plásticas, que tien-

Montañas emergidas

Geosinclinal plegado

Presión ejercida por las placas Esquema del proceso orogénico de plegamiento de los estratos.

den a deformarse y modelarse por la acción de estas fuerzas, y otras duras y rígidas, con tendencia a romperse y fracturarse. A las primeras se las llama orógenas y son rocas relativamente jóvenes, en tanto que las segundas se denominan cratógenas y son relativamente viejas.

Plegamientos y fallas En las formaciones rocosas orógenas, los estratos se pliegan y adoptan una forma como de olas sucesivas. La conformación de estas olas se denomina plegamiento. En las formaciones cratógenas se observa que muchas de ellas están cubiertas por una espesa capa de sedimentos, en cuyo caso adoptan una forma ondulada, de inclinación suave y la posible fractura queda oculta bajo dichos sedimentos; otras formaciones, descubiertas o con una capa de sedimentos más ligera, se fracturan y dan lugar a fallas y levantamientos (llamados horsts).

La conformación de los estratos permite determinar las características de los pliegues. Los datos esenciales a tener en cuenta son la dirección y la inclinación del estrato, ya que permiten identificar el sentido de la fuerza que ha actuado. La mayor o menor inclinación del estrato se denomina buzamiento. Las formas principales que adoptan son: anticlinal o domo (convexa, con la punta hacia arriba) y sinclinal o cubeta (cóncava, con la punta hacia dentro).

La sucesión de anticlinales se denomina anticlinorio, en tanto que la sucesión de sinclinales se llama sinclinorio. Dentro de esta conformación principal, sinclinales y anticlinales adoptan formas muy variadas, lo que permite sucesivas subdivisiones, como serían los anticlinales simétricos, asimétricos, tumbados, completos, suaves, apretados, en abanico, en encofrado, monoclinares o en rodilla.

En zonas cratógenas pueden observarse anticlinales de gran radio de curvatura, que se denominan meganticlinales, así como depresiones de gran radio de curvatura, que se llaman megasinclinales.

Elementos de los sinclinales son el eje (línea perpendicular que parte del punto más elevado), los flancos o ver-

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tientes, el plano axial (plano en el que está contenido el eje) y las charnelas (intersecciones entre el eje y el plano axial).

Las fallas o roturas se producen en los meganticlinales y megasinclinales, en zonas cratógenas. En el momento en que las rocas alcanzan el límite de plasticidad, la fuerza que actúa sobre ellas las rompe. Si la zona está cubierta por una densa capa de sedimentos, éstos se deslizan y ocupan los huecos creados por la rotura, al tiempo que se produce un desplazamiento de los bloques más elevados hacia zonas más bajas; este tipo de rotura se denomina diaclasa o falla de cobertura. Si la zona está descubierta o con escasa capa sedimentaria, las fracturas se evidencian de una forma clara y se llaman fallas, o fallas de zócalo, producidas a veces por desplazamiento de las diaclasas.

Las fallas nunca aparecen aisladas, sino que lo hacen en conjuntos. En ocasiones, las fallas provocan elevaciones compensatorias (horsts o macizos tectónicos), aunque también generan hundimientos de gran tamaño (fosas tectónicas).

Elementos de las fallas son los labios, el plano de la falla y el salto de la misma. Según su forma, las fallas se clasifican en normales o de gravedad, de tijera e inversas y, según su dirección, en longitudinales y latitudinales.

En algunas zonas se produce una combinación de pliegues y fallas. El pliegue-falla se produce en el área de contacto de la zona cratógena con la zona orógena, normalmente diaclasas o fallas de cobertura. Debido a la gran acumulación de sedimentos, que tiende a deslizarse, estas zonas se denominan mantos de corrimiento.

En determinadas áreas de poca resistencia a la presión de las fuerzas interiores emergen a la superficie concentraciones de sal o yeso, que reciben el nombre de diapiros o domos salinos.

Según su composición estratigráfica, se diferencian tres tipos de plegamiento fundamentales: germánico, jurásico y alpino. Los plegamientos germánicos se caracterizan por la presencia de grandes diaclasas y fallas que producen amplias fosas tectónicas y macizos tectónicos (horsts); las

Geodinámica interna

Algunos tipos de pliegues

Pliegue tumbado

Pliegues asimétricos

Pliegue en rodilla

Pliegues en abanico

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GEOLOGÍA

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Algunos tipos de fallas

Falla normal

capas de sedimento acumuladas alcanzan gran densidad y moldean las fracturas o cubren las fallas, originando formas onduladas de inclinación suave. En zonas muy consolidadas constituyen la base de los escudos geográficos o cratones, si bien los principales escudos continentales corresponden a un plegamiento anterior, llamado precámbrico. Los plegamientos jurásicos son intermedios, con escasa diferencia de altura entre anticlinales y sinclinales y pendiente no muy pronunciada, y están compuestos por rocas ígneas y sedimentarias de la era secundaria. Los plegamientos alpinos se producen en zonas de pliegue-falla o manto de corrimiento, donde los estratos nuevos se apoyan en los viejos, ocasionándose una intensa actividad sísmica y volcánica; adoptan formas de plegamiento intenso y grandes deformaciones que alcanzan alturas elevadas.

Elementos de la corteza terrestre

Falla inversa

Pliegue-falla

Manto de corrimiento

De la corteza superficial forman parte el sima, basáltico, que se extiende por los fondos oceánicos, y el sial, granítico, que constituye las placas continentales y las cordilleras dorsales submarinas del Atlántico y el Índico.

La corteza continental es un 16 por ciento más ligera que la oceánica. El efecto isostático hace que la corteza continental emerja sobre las aguas y que la oceánica esté sumergida. Las placas continentales están formadas por el escudo precámbrico y los sucesivos estratos de plegamiento, germánico, jurásico y alpino; estos dos últimos conforman las cordilleras de plegamiento. Las placas más antiguas y rígidas se denominan cratónicas, y las más plásticas y jóvenes, placas orónicas. En el borde de los continentes, la placa continental aparece sumergida y en ocasiones aflora en forma de islas, llamadas por ello continentales, como Gran Bretaña o las Malvinas.

Las dorsales submarinas, asentadas sobre sus respectivas placas, emergen también en algunos puntos en forma de islas. La asociación de cordilleras de plegamiento da lugar a cinturones orogénicos, con gran actividad

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en el océano, en la proximidad del borde litoral del continente o entre dos placas continentales. Son depresiones gigantescas a lo largo de la costa, cuyos exponentes más pequeños pueden superar los 50 km de ancho y los 200 km de largo; en ellos, la acumulación de sedimentos provoca su progresivo hundimiento, que se llama subsidencia; la acumulación de sedimentos y el progresivo hundimiento tiene lugar durante un lento proceso de muchos millones de años.

sísmica y volcánica. Los principales son el peripacífico, el mesogeo o euroasiático, los arcos del Caribe, de las Antillas y de Indonesia, la dorsal del Atlántico y la dorsal del Índico.

El cinturón peripacífico en América se extiende desde Alaska hasta el extremo sur de Chile, a lo largo de casi 19.000 km, y se caracteriza por una intensa actividad telúrica sísmico-volcánica.

Este cinturón se prolonga por el exterior oceánico de la orilla este de Asia, donde da lugar a las islas de Japón y a numerosos archipiélagos en el Pacífico hasta Nueva Zelanda; en este sector, el cinturón peripacífico aún se encuentra en proceso de formación.

El cinturón mesogeo se extiende desde los Pirineos, en Europa, y la cordillera del Atlas, en el norte de África, hasta el Himalaya, en el sur de Asia, e incluye los Alpes, los Apeninos, los Cárpatos, el Cáucaso, el Tien Shan y el propio Himalaya.

Los sedimentos tienden a acumularse en hundimientos oceánicos y continentales, que se denominan cuencas sedimentarias. La base de estos hundimientos se llama zócalo de cuenca. Los geosinclinales son cuencas marinas sedimentarias localizadas

Geodinámica interna

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Evolución del geosinclinal El proceso de acumulación de sedimentos y el simultáneo hundimiento en los geosinclinales son procesos lentos y van acompañados de una fase de relativa calma en lo que se refiere a la actividad interna en esa zona del planeta. Cuando peso y hundimiento alcanzan la fase crítica, las fuerzas internas se ponen en acción y se inicia un ciclo que transformará la geografía de la zona.

La primera fase de este ciclo se caracteriza por la actividad volcánica.

En la zona más profunda del geosinclinal se produce una rotura del zócalo. Las grandes temperaturas y la fuerte presión provocan la fusión de los materiales, produciéndose un proceso metamórfico del mineral, que cambia su constitución. Los volcanes se elevan y arrojan al exterior los sedimentos en estado magmático, junto a rocas ígneas eruptivas y restos de fósiles marinos (ello explica la aparición de estos fósiles en zonas montañosas muy elevadas). La metamorfosis del mineral culmina en el exterior, al enfriarse y readaptarse a las nuevas condiciones de temperatura, lo que origina el granito que, al acumularse sobre el zócalo contiguo, se pliega y forma los sistemas montañosos. El zócalo queda prácticamen-

Los volcanes expulsan al exterior lavas incandescentes procedentes del interior de la tierra. En las imágenes, erupciones del volcán Llaima (arriba), en Chile; el volcán Kilauea (centro), en Hawai, y el volcán Mihara (abajo), en Japón.

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GEOLOGÍA

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te cubierto y sólo aflora en el borde de la cordillera y a veces en su zona central, donde se integra en la nueva configuración.

En la segunda fase del ciclo, la actividad volcánica se agudiza (paroxismo orogénico), acompañada por una intensa actividad sísmica. Las erupciones ya no sólo expulsan material de origen sedimentario, sino también de otro tipo, procedente del manto y de composición distinta. Estos materiales se unen a los anteriores y el proceso metamórfico continúa, con elevación del conjunto y acumulación lateral, que ocupa y destruye las estructuras anteriores. Emergen primero las islas y luego la cordillera, que queda unida al continente. A lo largo de este ciclo se generan nuevos depósitos sedimentarios de carácter detrítico, denominados molasas.

En la tercera fase, el conjunto se asienta sobre su base. Se trata de un período de reajuste isostático, por lo que todavía se producen sismos, así como roturas por las que se derrama la lava fundida.

Una vez estabilizado el conjunto, se inicia la fase erosiva y de endurecimiento, si bien la erosión comienza a actuar desde el mismo momento en que la cordillera emerge. La erosión genera nuevos sedimentos, que irán acumulándose en nuevos

geosinclinales, al tiempo que irán limando las iniciales pendientes pronunciadas y las transformarán primero en altiplanos, luego en mesetas y por último en penillanuras, mientras que la roca iniciará un proceso de endurecimiento que hará que pase de orógena a cratógena. El proceso erosivo es fundamentalmente de índole climática, acentuada por la fuerza de la gravedad; los materiales se desprenden y diseminan, a veces incluso en grandes bloques, por la acción de la lluvia y los vientos, o se deslizan hacia el mar arrastrados por los ríos y glaciares, depositándose después en los deltas o en cuencas de sedimentación.

Movimientos de la corteza terrestre El tipo de movimiento que se origina en los geosinclinales y ocasiona la formación de las montañas es de componente horizontal y se denomina orogénesis. Existe también otro tipo de movimiento de la corteza terrestre, de carácter vertical y mucho más lento que el anterior. Este tipo de movimiento provoca oscilaciones de la masa continental, avances y retrocesos marinos y tiende a la elevación o al hundimiento de la masa; se denomina epirogénesis y se supone que es el que da origen a la traslación de los continentes y al choque, separación y a veces superposición de las placas tectónicas. La epirogénesis se acompaña de sismos de baja, media o alta intensidad.

Evolución cortical Por otra parte, del proceso descrito se desprende una expansión de las masas continentales de sial, que poco a poco van extendiéndose sobre el sima y robándole terreno al mar, de tal manera que las zonas litorales o próximas a éste suelen ser de formación reciente, aunque sustentadas sobre escudos anteriores, mientras que las zonas centrales de los continentes se corresponden con la formación más antigua. Así, la Pangea o primitiva masa continental que se originó en el período precámbrico conforma los principales escudos geográficos continentales actuales. Sobre ella se han ido asentando los sucesivos estratos de plegamiento, por lo que la masa continental actual es mucho mayor que la inicial, que sólo aflora en el centro de los continentes, cubierta de sedimentos.

Al mismo tiempo se produce un proceso de renovación de la corteza, allí donde dos placas se separan, al rellenarse la fractura con magma líquido que surge del manto y que se endurece inmediatamente. Este proceso se genera sobre todo en el fondo marino, en las dorsales oceánicas, lo que origina la estructuración del fondo en sucesivas franjas rocosas paralelas a las dorsales, con un valle o fosa central donde se encuentra la fractura. La corteza oceánica se está destruyendo y renovando continuamente, de manera que en ningún punto se han encontrado piedras de antigüedad superior a los doscientos millones de años, mientras que en las zonas continentales se han hallado algunas que alcanzan los cuatro mil millones de años.

Teorías sobre la formación de las montañas Arriba, cima del Mont Blanc, la más alta del continente europeo.

Abajo, aspecto de la cordillera andina, producto de la evolución geomorfológica durante milenios.

La confirmación de estos procesos se ha establecido recientemente gracias a los modernos métodos de estudio, apoyados en la extraordinaria sensibilidad de los instrumentos que se utilizan.

Así, para realizar los mapas

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topográficos se ha instaurado durante todo el siglo XX una red de puntos de referencia, cuya posición relativa y altitud deben ser conocidas con precisión. Por lo general, se daba por hecho que, para la mayor parte de los lugares, la posición de estos puntos era invariable; sin embargo, las mediciones, realizadas con aparatos de gran precisión, han establecido muchas cifras no coincidentes, lo que no es imputable a errores técnicos o humanos. La comparación sistemática de estas mediciones ha permitido constatar desplazamientos verticales de casi dos milímetros por año en lugares que se suponían muy estables. Estos análisis (mediciones de Fourniquet en 1977 y de Vernet en 1980) evidenciaron la existencia de un sistema de bloques articulados sobre líneas de fracturación conocidas, que se inclinan, suben o bajan.

Por otra parte, la observación mediante satélites artificiales, dotados de instrumentos de medición muy precisos, ha confirmado la teoría de los desplazamientos de las masas continentales al apreciar una separación entre Europa y América del orden de 1 cm por año. Actualmente se utilizan los métodos llamados paleomagnéticos, que permiten obtener datos que indican la orientación de las partículas magnéticas de los minerales según el campo magnético de la Tierra en la época en que éstos se formaron.

No obstante, la constatación de los procesos no satisface el insaciable afán de conocimientos. Queda por conocer el origen, la causa que desencadena las incalculables fuerzas que los activan. Como ya se indicó en el capítulo relacionado con la historia y la estructura del globo terrestre, durante el siglo XX se han desarrollado diferentes teorías, cada una de las cuales hace hincapié sobre el aspecto que considera como el motor desencadenante. Éste es un terreno en el que resulta muy difícil realizar comprobaciones científicas.

Así, la teoría contraccionista considera que las líneas de fuerza son consecuencia de la contracción que provoca el progresivo enfriamiento de la Tierra, aunque ya se comentó que este planteamiento ha sido abandonado

Geodinámica interna

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El impacto de meteoritos y objetos procedentes del espacio sobre la superficie terrestre en eras geológicas pretéritas indujo ciertos cambios en la configuración física del planeta.

por casi todos los científicos. Una segunda teoría que se considera es la de las corrientes de convección, según la cual el manto tiene un estado pastoso o magmático debido a las fuertes temperaturas que se dan en su interior, las cuales se desarrollan de manera distinta en uno u otro punto, en función de la composición química, provocando corrientes de convección térmica en su seno, que a su vez originan las fuerzas de componente horizontal y vertical. Esta teoría está apoyada por ejercicios de simulación en laboratorio que parecen confirmarla. Es indudable que los diferentes planteamientos tienen parte de razón y que el planeta se ve sometido a la acción de fuerzas internas y externas de orden muy diverso, al igual que es indudable que la metamorfosis no sólo afecta a la Tierra, sino también a los otros planetas, al Sol y al conjunto del espacio exterior. La atracción mutua de los cuerpos se incrementa cuanto mayor es su masa, y el movimiento de la Tierra en el espacio refleja ese hecho. La Luna, el Sol y los demás planetas provocan modificaciones en las características físicas del planeta y la misma rotación de la Tierra ha sufrido cambios cuyas repercusiones han podido ser determinantes en la evolución geológica.

Hasta principios del siglo XX se pensaba que el planeta había sido sacudido por grandes hecatombes (teo-

ría de los cataclismos) durante las distintas eras geológicas. La presencia de meteoritos y el impacto de objetos procedentes del espacio, muchos de los cuales se desintegran al entrar en contacto con la atmósfera, así como el hallazgo de impresionantes cráteres o la experiencia del tremendo impacto del cometa Shoemaker-Levy 9 sobre la atmósfera de Júpiter, tampoco excluyen este tipo de influencias. No obstante, el problema reside en encontrar el motor, la fuerza principal de estos fenómenos que, según la opinión actual de la ciencia, es de naturaleza interna.

La tectónica de placas Afinales del siglo XX, la teoría de la deriva de los continentes, que ha sido confirmada por la investigación por satélite, ha desembocado en la tectónica de placas y es la que mejor explica los procesos estructurales a nivel global: deslizamiento de las placas de la corteza, que chocan entre sí o cambian de posición. Esta teoría es bastante satisfactoria, aunque no explica suficientemente los fenómenos orogénicos; en cuanto al movimiento de las placas, lo justifica por la expansión de los fondos oceánicos, que se iniciaría en las dorsales y el deslizamiento de las placas sobre el manto. Las placas están separadas por grandes fallas y

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GEOLOGÍA

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los movimientos de separación de dos placas a ambos lados de la falla generan terremotos de gran intensidad, como los producidos a lo largo de la falla de San Andrés en California. La tectónica de placas abre grandes posibilidades al conocimiento geodinámico, que progresa a grandes pasos al finalizar el milenio.

El ciclo geológico La dinámica geológica interna se reproduce en ciclos de características análogas a través de millones de años.

En tales ciclos geológicos se consideran tres fases principales: litogénesis (formación de las piedras), orogénesis (formación de las montañas y cordilleras) y gliptogénesis (erosión y depósito de los sedimentos).

Durante la litogénesis se produ-

Contacto divergente

ce la acumulación de los sedimentos en los geosinclinales. Esta fase tiene una duración superior a los cien millones de años. La orogénesis se divide en fases orogénicas o de plegamiento, separadas entre sí por interfases de relativa calma. Estas fases pueden afectar a sectores diferentes del geosinclinal, a su conjunto, o superponerse en la misma zona, en cuyo caso se produce un tipo de material muy estratificado, lo que facilita su estudio. Esta segunda etapa del proceso se desarrolla según los períodos de vacuidad, de paroxismo orogénico y de descompresión y reajuste isostático, que ya se han descrito al estudiar la evolución de los geosinclinales; su duración es muy inferior a la de la etapa de litogénesis, entre 30 y 50 millones de años.

Durante la cliptogénesis, el proceso erosivo transforma la cordillera has-

Contacto convergente

Contacto divergente

Contacto convergente

Falla de transformación

Litosfera

Representación esquemática de la tectónica de placas y de los diferentes tipos de contacto entre ellas.

ta dejarla reducida a una llanura; esta fase es aún más corta que la anterior, tal vez uno o dos millones de años. Finalmente, un ciclo se encabalga con el siguiente.

El análisis de los ciclos Aun cuando es probable que durante la era agnostozoica se desarrollasen varios ciclos geológicos, el estudio de las formaciones actuales tan sólo permite considerar cuatro de estos ciclos en la historia geológica de la Tierra: asíntico, caledoniano, herciniano y alpino. Su análisis permite concluir que al final de cada uno de ellos se produjeron grandes alteraciones climáticas y glaciaciones.

Ciclo asíntico. Se desarrolló al final del período precámbrico, antes de los tiempos geológicos, y dio lugar a diferentes escudos y plataformas continentales (en Europa, la plataforma rusa y el escudo báltico; en Asia, las plataformas siberiana, china, india y arábiga, asentadas a su vez sobre los escudos de Aldán, de Or, de la India y de Arabia; en América del norte, el escudo canadiense; en América del sur, la placa de Sudamérica, asentada sobre el escudo de Nazca; en África, la plataforma africana, asentada sobre el escudo de África, la estructura continental más antigua).

Ciclo caledoniano. Se produjo durante el paleozoico, entre el cámbrico y el silúrico, con una duración aproximada de 170 millones de años, en la que se consideran tres fases: sárdica, tacónica y caledoniana. Probablemente, el período sedimentario se desarrolló durante el cámbrico, las fases orogénicas en el silúrico y la gliptogénesis al final del silúrico; esta fase afecta sobre todo a Groenlandia y una parte de América del norte, pero hay componentes caledonianos en los otros continentes, por ejemplo, en Europa (cadena británico-escandinava).

Ciclo herciniano o carbonífero.

También tuvo lugar durante la era paleozoica, entre el devónico y el pérmico, con una duración similar a la del ciclo precedente; el período sedimentario enlaza con el ciclo anterior (final del silúrico y comienzos del devónico). Los ciclos orogénicos se desarrollaron durante el devónico y el carbo-

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Los ciclos geológicos ERAS Y PERÍODOS

CICLOS

Arqueozoica o agnostozoica (tiempos pregeológicos) Arcaico Precámbrico

Mesozoica (o secundaria) Triásico Jurásico – Eojurásico – Mesojurásico – Neojurásico Cretácico

ASÍNTICO

Cenozoica (o terciaria) Paleógeno – Eoceno – Oligoceno Neógeno – Mioceno – Plioceno

CALEDONIANO HERCINIANO O CARBONÍFERO

Fase jurásica Fase cretácica

Fase pirenaica Fases helvética y sávica Fases ática y rodánica

Neozoica o antropozoica (o cuaternaria) Pleistoceno o glacial Holoceno o actual

biedy: 7.439 m), Hindu Kush (Tirich Mir: 7.690 m), Kuenlun (Muztag: 7.724 m) e Himalaya (Everest: 8.848 m y numerosas cimas por encima de los ocho mil metros).

También hay que considerar en este apartado las dorsales oceánicas: la

_

Paleozoica (o primaria) Cámbrico Ordovícico Silúrico Devónico Carbonífero Pérmico

nífero, y la gliptogénesis en el pérmico, acentuándose la fase erosiva a comienzos de la era mesozoica (secundaria). Esta fase afecta a diversos sistemas montañosos entre la península ibérica y los Urales, así como a la meseta de Altai, Australia, Sudáfrica y los montes Apalaches.

Ciclo alpino. Este ciclo se inició al final de la era mesozoica y se prolongó en la cenozoica, con fases todavía activas; la sedimentación se produjo durante la era secundaria, y las principales fases orogénicas tuvieron lugar en la terciaria y la cuaternaria (cinturón circumpacífico, donde todavía se registra fuerte actividad).

Al ser el más reciente, el ciclo alpino ha podido estudiarse bastante a fondo, lo que ha permitido establecer en él numerosas subfases diferentes, por ejemplo en el secundario las fases jurásica (actividad en los bordes asiático y americano del Pacífico) y cretácica (Andes, montañas Rocosas), y en el terciario las fases pirenaica (eoceno), helvética y sávica (oligoceno), ática y rodánica (mioceno), etc. Durante el terciario pudo haberse producido el encuentro entre las masas continentales desgajadas de África (Arabia, India) y la parte sur de Asia, lo que habría ocasionado fuertes presiones laterales sobre los geosinclinales intercontinentales, dando lugar al Cáucaso, los Cárpatos y la cordillera del Himalaya.

En la parte americana del cinturón circumpacífico, los más importantes sistemas montañosos son las Rocosas (pico más alto: Elbert, 4.399 m), la Sierra Madre y los Andes (Aconcagua, 6.959 m, varias montañas que superan los 6.000 m y numerosos volcanes en activo). En la parte asiática predominan los volcanes. El cinturón euroasiático tiene sus puntos más elevados en el Himalaya, la parte de formación más reciente.

Está integrado, entre otros sistemas montañosos, por los Pirineos (pico más alto: Aneto, 3.404 m), el Atlas (Pico Toubkal: 4.165 m), los Alpes (pico Mont Blanc: 4.807 m), los Apeninos (monte Corno: 2.914 m), los Cárpatos (Gerlachovka: 2.655 m), el Cáucaso (Elbrús: 5.642 m), los montes Altai (Belucha: 4.506 m), Tian Shan (Po-

Geodinámica interna

ALPINO

Atlántica, con dos ramas, una prolongada hacia el norte y otra hacia el sur (de ella emergen Islandia, las Azores, Cabo Verde, Asunción, Santa Elena y Tristán da Cunha), y la del Índico (de la que emergen Java, Sumatra y numerosas islas menores).

Preguntas de repaso

1. ¿En qué consisten los principios de vitalismo e isostasia?

2. ¿Cuál es la principal diferencia entre las formaciones orógenas y cratógenas?

3. ¿Cómo son los plegamientos jurásicos?

4. ¿Qué rasgos distinguen las diversas fases de evolución de un geosinclinal?

5. ¿Cuáles son las tres fases del ciclo geológico?

6. ¿En qué era geológica se desarrolló el ciclo herciniano?

TERREMOTOS

L

a sismología es la rama de la geodinámica interna que estudia los terremotos, ya sean naturales o provocados artificialmente por medio de explosiones. La palabra terremoto significa, literalmente, movimiento de tierra. Otros sinónimos que se utilizan para expresar el mismo concepto son: temblor de tierra, seísmo, sismo y movimiento sísmico. El terremoto es un fenómeno de duración variable, aunque habitualmente no muy prolongada, que se manifiesta en forma de sacudidas, vibraciones o trepidaciones de la corteza terrestre en áreas más o menos extensas y que, si es intenso, puede tener repercusiones catastróficas.

El estudio de los terremotos se inició con la intención de poder prevenirlos y paliar en la medida de lo posible sus consecuencias. Este objetivo todavía está lejos de cumplirse, al menos en lo que se refiere al momento, la intensidad y el punto exacto don-

de se van a producir. En cambio, el estudio de los terremotos se ha mostrado como el mejor método disponible para profundizar en el conocimiento del interior del globo terrestre. La interpretación de las ondas sísmicas ha permitido conocer la división del planeta en sucesivas capas concéntricas de diferente composición, según la resistencia que oponen al paso de estas ondas. En el orden práctico, este mismo principio sirve para descubrir en las capas más próximas a la superficie, y de una manera bastante aproximada, la existencia de yacimientos minerales, hidrocarburos o bolsas de agua, e incluso para calcular el nivel de profundidad a que se encuentran o el tamaño de los yacimientos.

En relación con el primero de los objetivos planteados por la sismología, es decir, la prevención de terremotos, el estudio de los sismos históricos ha permitido investigar los fenómenos que suceden inmediata-

mente antes de su aparición, observándose variaciones en el campo magnético de la zona o leves deformaciones superficiales. Ello no ha abierto todavía la posibilidad de poder predecir los terremotos con alguna fiabilidad, y algunos métodos tradicionales resultan bastante más reveladores en este sentido, como puede ser, por ejemplo, el estudio del comportamiento inhabitual de los animales.

Origen y propagación de los terremotos Los terremotos se originan en el interior del globo, no exactamente en un punto, sino en una zona irregular difícil de delimitar con exactitud. Al centro teórico de esta zona irregular se le ha denominado hipocentro, y a la zona, más o menos delimitada, zona hipocentral o foco. A partir del

Los efectos destructivos de los terremotos son mayores en las zonas de la superficie más próximas al foco sísmico. A la izquierda, estado de una vivienda tras un terremoto de 7,5 grados de magnitud en la escala Richter ocurrido en México. A la derecha, derrumbamiento de un tramo de autopista tras un sismo producido en la ciudad estadounidense de San Francisco.

Fotografías de cabecera: imagen de la Tierra tomada desde un satélite (izq.) y fragmento de cromoferrita (der.).

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foco, el movimiento repercute en las zonas contiguas en forma de vibraciones, llamadas ondas sísmicas; el movimiento así originado se transmite por las zonas adyacentes hasta que va perdiendo fuerza. A partir del foco inicial, las ondas sísmicas parten en todas direcciones, de tal manera que si la resistencia que encontraran las ondas fuera siempre la misma, podría dibujarse una forma esférica en torno al foco, que representaría el radio de acción del sismo; sin embargo, la resistencia con que se encuentran las ondas es desigual, lo que provoca refracciones y reflexiones de las mismas, y genera un radio de acción irregular. En teoría, la primera onda en llegar a la superficie del planeta alcanza el punto superficial que está a menor distancia del foco; este punto, denominado epicentro, puede hallarse trazando una línea recta vertical desde el foco a la superficie. Como ya se ha explicado, el foco no es exactamente un punto (salvo en teoría), sino una zona irregular; el epicentro tampoco es un punto, sino una zona conocida como epicentral.

Al movimiento iniciado en el foco suceden otros con un foco diferente.

Como consecuencia del impacto inicial se producen fracturas y desplazamientos en las rocas, en distintos puntos según la resistencia y la fuerza de las ondas; estas fracturas y desplazamientos producen pérdidas de equilibrio, dislocaciones y un posterior reajuste, todo lo cual genera nuevas focalizaciones sísmicas. A su vez, desde el epicentro se suscitan vibraciones que se transmiten por el plano superficial, con efectos que pueden llegar a ser más destructivos incluso que los originados por las ondas que llegan desde el interior y tener un radio de acción más amplio.

En el centro de observación sismológico se aprecia la llegada sucesiva de tres tipos de ondas diferentes: las ondas P, las ondas S y las ondas L. Las primeras y las segundas proceden del hipocentro, las terceras son generadas desde el epicentro. El estudio de estas ondas ha permitido establecer sus características.

Las ondas P, o primarias, las primeras que se manifiestan, son las más fuertes y rápidas, y tienen un efecto

Terremotos

27

Medición de la profundidad de una grieta aparecida tras un movimiento sísmico.

longitudinal. Parecen ser producto del esfuerzo de compresión y dilatación sucesiva de las masas afectadas.

Su comportamiento es similar al que se produce al comprimir bruscamente un objeto de caucho y soltarlo después repentinamente. La velocidad de estas ondas depende de la composición, densidad y elasticidad del medio que tienen que atravesar, aunque suele ser de 8-14 km/h. En función de la dureza del medio, experimentan a veces diversas reflexiones y refracciones en su recorrido, lo que hace que puedan no advertirse al mismo tiempo en dos puntos situados a la misma distancia del foco.

Las ondas S, o secundarias, son las segundas en aparecer, más lentas que las anteriores, y su efecto es transversal, similar a la vibración que se produce al golpear una barra elástica en uno de sus extremos. Estas ondas se mueven a una velocidad que oscila entre los 4 y los 8 km/h, y experimentan el mismo tipo de reflexiones y refracciones que las ondas P. Las ondas L, o superficiales, parten de la zona epicentral y se propagan por la corteza, en paralelo, como proyectadas en un plano circular. Estas ondas tienen gran amplitud, por lo que repercuten en puntos no alcanzados por las que provienen del foco; sin embargo, su mayor período vibra-

torio las hace más lentas (su velocidad promedio es de 3 km/h), aunque su poder de destrucción sobre las estructuras superficiales es mucho mayor. El estudio de estas ondas ha llevado a considerar dos clases, las ondas de Rayleigh, o longitudinales, y las ondas de Love, o transversales.

Las primeras vibran en círculos verticales en el sentido en que se propagan, y las de Love lo hacen en planos horizontales.

A una distancia relativa del foco y del epicentro puede apreciarse claramente la sucesiva llegada de los diferentes tipos de ondas, pero en la zona epicentral llegan casi a la vez, superpuestas las unas a las otras, siendo mucho más difícil diferenciarlas.

Por lo general, el terremoto se anuncia con unas vibraciones premonitorias, de carácter débil, que suelen pasar inadvertidas; más adelante viene la fase inicial, en la que llegan las ondas P y las ondas S y provocan el desarrollo de las ondas L, momento en el que el terremoto alcanza su fase de máxima intensidad, para después decrecer y entrar en la fase final.

El foco suele localizarse en el manto, a distancias que oscilan entre los 10 y los 700 km. Entre 10 y 60 km se considera foco superficial, y sus efectos son también superficiales; entre los 60 y 300 km se habla de foco inter-

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GEOLOGÍA

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Áreas de terremotos de gran intensidad Áreas de terremotos frecuentes Límite entre las placas y los centros de propagación

Mapa de las principales zonas sísmicas del planeta.

medio y sismo intermedio, y entre 300 y 700 km, de foco profundo y sismo profundo. La mayor parte de los terremotos se origina entre los 17 y los 34 km, y en alguna ocasión se ha llegado a localizar el foco a más de 750 km de profundidad. Curiosamente, se debe señalar que la estadística apenas refleja sismos originados entre los 60 y los 200 km. Según la intensidad con que se manifiestan, se habla de microsismos, cuando tienen carácter local y repercusiones escasas, y macrosismos, cuando sus efectos son grandes y afectan a una zona extensa.

En relación con los orígenes del movimiento sísmico, se consideran diferentes posibilidades. Los microsismos suelen atribuirse al hundimiento de cavidades del subsuelo en zonas de sedimentación arcillosa, yesífera o salina, originados a escasa profundidad y que provocan un reajuste de la zona, o bien al resbalamiento de estratos, asentamiento de terrenos, desplome de un bloque ro-

coso sometido a grandes tensiones como consecuencia de un mal asentamiento y posterior reajuste, o al corrimiento simultáneo de los labios de una falla. La mayoría de estos sismos son los llamados “de hundimiento” y la principal fuerza actuante es la de gravedad.

En sismos de mayor importancia relativa se consideran como orígenes fundamentales el vulcanismo y el tectonismo. El sismo volcánico puede estar ocasionado por las explosiones que provocan los gases dentro del volcán y la liberación de la lava; por la formación de los cráteres, que originan fracturas en la superficie, y por la proyección de grandes masas de lava al exterior.

Los sismos de efectos más considerables se achacan a movimientos tectónicos y se explican según la teoría de la tectónica de placas: el acercamiento, alejamiento, choque o superposición de las placas provocan fracturas en las rocas y originan violentos temblores. En los puntos donde dos

placas se separan o donde se produce una fractura aflora material del manto, que viene a cubrir el hueco generado. El temblor se prolonga hasta que se produce un nuevo ajuste de la situación. Parece claro que casi todos los sismos que se originan a profundidades inferiores a los 200 km son de carácter tectónico. Según estudios estadísticos realizados, éstos supondrían el 90 por ciento del total. Los que se originan a profundidad superior a los 200 km son mucho más difíciles de explicar.

Los sismos de carácter intermedio, de extraordinaria lentitud y gran amplitud, se consideran orogénicos, y también tectovulcánicos o perimétricos; en ellos actuarían varios tipos de fuerzas de forma simultánea.

La gran mayoría de los terremotos van acompañados de fuertes ruidos, similares a truenos o grandes explosiones, aunque se tiene constancia de terremotos silenciosos, como el de Mendoza, en Argentina, acaecido en marzo de 1851. Entre las repercusio-

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nes que pueden tener los más intensos se cuenta la aparición de considerables grietas superficiales (Andalucía, 1884) o la apertura de gigantescas fallas en el terreno (en el terremoto de Japón de 1891 se produjo una falla de más de 60 km, y en el de 1906 en San Francisco, California –ampliamente recreado en el cine–, se generó una falla de 435 km de longitud). Otras consecuencias pueden ser la aparición de tsunamis (término japonés que significa ola salvaje), también llamados maremotos, cuyo foco puede estar situado bajo la corteza submarina; seiches (movimientos en aguas continentales, como lagos o lagunas); desprendimientos y corrimientos de tierras; avalanchas de nieve, e inundaciones.

Todos estos movimientos causan a su vez sacudidas reflejas.

El estudio sistemático de los terremotos se inició en 1846, año en el que se ideó la escala de Rossi-Forel para medir su intensidad. A partir de 1874 se sugirió la posibilidad de que los terremotos se acompañaran del hundimiento de cuevas o minas de trabajo y de la acción volcánica, y se aceptó que podían deberse a fuerzas internas, debido a la fractura de grandes masas de roca sometidas a esfuerzos continuados más allá del límite de su

Epicentro L Foco

P S

P

P+S

deformación elástica. Es probable que la vía de estudio más prometedora en este ámbito sea la que extrae consecuencias de la localización geográfica de los sismos.

Registro de los terremotos Los terremotos se registran por medio de un instrumento llamado sismógrafo, cuyo funcionamiento se basa en la ley del péndulo (inercia de las masas mantenidas en equilibrio por un sistema elástico cualquiera), en la que toda desviación del soporte provoca la desviación correspondiente de la masa con respecto a aquél. Normalmente, es el soporte el que se mueve a la vez que el terreno, movimiento que repercute en la masa, que lleva acoplado un instrumento con el que se imprime el gráfico. Existen tres tipos de sismógrafos, horizontales, verticales e invertidos, cada uno de ellos con diferentes características técnicas, aunque todos basados en el mismo principio. Con el transcurso de los años se han llegado a construir sismógrafos con un alto grado de sensibilidad, capaces de apreciar las menores vibraciones del terreno y de detectar movimientos sísmicos a gran distancia (incluso en la otra punta del planeta). Cada sismógrafo sólo registra las ondas que se producen en un mismo plano, lo que hace necesarios al menos

P+S+L

P = onda primaria S = onda secundaria L = onda larga El centro de un terremoto en el interior de la Tierra es el foco, y el epicentro es el punto superficial que se halla sobre él. En un registro sismográfico se captan antes las ondas primarias, después las secundarias y, a continuación, las largas; todas ellas, sumadas, miden la intensidad total del temblor.

Terremotos

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dos sismógrafos para reflejar el desarrollo y la llegada de los tres tipos de ondas.

Para tener una imagen global del terremoto se debe contar con la información sismográfica suministrada desde varios puntos y compararla; los centros de observación deben encontrarse relativamente alejados del epicentro, ya que de otro modo el sismógrafo resulta afectado por el terremoto o se superpone la información y resulta confusa. Por otra parte, la lectura de la información suministrada requiere una gran práctica para poder interpretar el gráfico correctamente, diferenciando las ondas que provienen del foco y del epicentro de las que tienen su origen en reflexiones y refracciones.

Las circunstancias perturbadoras dependen de la naturaleza geológica del terreno y pueden provocar el enmascaramiento de los registros.

La información suministrada por los sismógrafos se registra en un gráfico, denominado sismograma, donde las desviaciones con respecto a la línea de equilibrio se corresponden con las vibraciones del terreno a raíz de la onda. El sismógrafo diferencia claramente las ondas P y las ondas S, dada la distinta velocidad entre las mismas, que se manifiesta por la diferencia de tiempo entre sus llegadas sucesivas. Este período se denomina fase. El cálculo de las interfases permite determinar a qué distancia se encuentra el foco, pero su localización requiere contrastar la información de los sismogramas emitidos desde diferentes observatorios. El sismograma registra claramente los dos aspectos principales de las ondas: su intensi-

Los sismógrafos son instrumentos muy sensibles, capaces de detectar movimientos sísmicos a gran distancia, que registran la intensidad y duración de los terremotos en el momento en que se producen.

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GEOLOGÍA

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dad y su duración. La observación de las mismas ha permitido determinar algunas particularidades específicas de su comportamiento; así, las ondas P no se registran en una zona determinada entre los 105º y los 140º de meridiano desde el hipocentro (zona de sombra), aunque vuelven a registrarse más allá de los 140º, en tanto que las ondas S no pueden registrarse a una distancia superior a los 105º de meridiano desde el hipocentro.

El estudio de los movimientos sísmicos se realiza mediante la elaboración de un mapa de la zona afectada, también llamada área macrosísmica, mapa en el que se proyecta la información que suministran los diferentes observatorios. Los puntos en los que el terremoto se ha dejado sentir con la misma fuerza se señalan con unos puntos llamados isosistas. La unión de estos puntos permite trazar las curvas isosistas, que en buena lógica deben ser concéntricas con el epicentro del terremoto, que queda así determinado. También pueden señalarse los puntos donde los diferentes tipos de onda se han dejado sentir al mismo tiempo (homosistas o cosistas), con lo cual se fija el hipocentro.

Intensidad de los terremotos

9.

10.

11.

12.

Ruinoso.

Desastroso.

Muy desastroso.

Catastrófico.

La gradación MSK trata de ser más específica. Según esta escala, los efectos del sismo serían aproximadamente así: 1. Temblor no perceptible.

2. Temblor apenas perceptible.

3. Temblor perceptible por personas en reposo.

4. Temblor percibido por personas en movimiento.

5. Las personas que duermen se despiertan.

6. Se producen fisuras en las casas y se mueven los muebles.

7. El temblor provoca la caída de paredes.

8. Daños en las estructuras de los edificios.

9. Daños en todas las construcciones.

10. Destrucción de la mayor parte de los edificios.

11. Deformación de los terrenos.

12. Cambios radicales en el paisaje y destrucción total de obras humanas.

Aunque estas escalas son las que presentan una definición más des-

La medida de la intensidad de los terremotos se efectúa contrastando los sismogramas con las escalas de referencia. Durante mucho tiempo se ha venido utilizando la escala de Mercalli, graduada en doce niveles de intensidad según las características de un terremoto, por comparación de los efectos que éste causa, lo que supone un sistema muy poco científico. Esta escala fue perfeccionada con la escala MSK, también graduada hasta el doce.

La gradación de Mercalli clasifica los doce grados en: 1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

Inadvertido o microsismo.

Muy débil.

Ligero.

Moderado.

Algo fuerte.

Fuerte.

Muy fuerte.

Destructivo.

Actualmente, la intensidad y el grado de destrucción que alcanzan los terremotos se mide de acuerdo con la escala de Richter, gradación logarítmica del 1 al 12.

criptiva, la escala más empleada es la de Richter, establecida por el geofísico estadounidense Charles Francis Richter en 1935. Se trata de una escala de magnitud de los movimientos que cuenta con 9 grados y que se establece sobre una secuencia logarítmica de base diez, es decir, que un terremoto de magnitud 2 es diez veces más intenso que uno de magnitud 1. La magnitud 9 correspondería en consecuencia a mil millones de veces la magnitud 1. El único ejemplo conocido de tal caso podría ser el terremoto que destruyó la capital portuguesa, Lisboa, en 1755.

Localización de los terremotos Las estadísticas referidas a la distribución geográfica de los terremotos se han mostrado extraordinariamente reveladoras, ya que han evidenciado una asociación entre éstos y otros fenómenos geológicos, así como una coincidencia entre las zonas sísmicas y los cinturones de plegamiento orogénico más recientes.

Así, la estructura superficial del globo se ha podido clasificar en tres tipos de zonas según su proclividad a las manifestaciones sísmicas. Los territorios con menor riesgo de perturbaciones sísmicas se han denominado “zonas asísmicas”. Por el contrario, las regiones donde se ha observado repetición de casos se han considerado como “zonas sísmicas”, en tanto que a las de sismos ocasionales se las ha llamado “zonas penisísmicas”. Así, se ha podido observar con claridad meridiana que las zonas que se asientan sobre plegamientos geológicos muy antiguos, como los precámbricos o los hercianos, son asísmicas o penisísmicas, en tanto que las zonas de plegamiento terciario son zonas sísmicas. Esta caracterización no excluye la posibilidad de que se produzca un terremoto en cualquier momento en cualquier lugar del globo.

Al someter a estudio la estadística de terremotos con intensidad superior a 6 en la escala de Richter, se ha observado que más del 70 por ciento han tenido lugar a lo largo del cintu-

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rón circumpacífico, también denominado por este motivo cinturón de fuego del Pacífico, desde las islas Aleutianas hasta el sur de Chile en el lado americano, y desde la península de Kamchatka, en el extremo oriental de Siberia, hasta Nueva Zelanda. En todo este área coinciden las circunstancias siguientes: a) plegamiento reciente –incluso en vías de formación en la parte asiática–, b) zona sísmica y c) zona volcánica, por lo que resulta inevitable relacionar los tres tipos de fenómenos. Si se observa la trayectoria formada por la unión de los puntos focales, el resultado es un círculo, casi perfecto, en el que se libera cerca del 85 por ciento de la energía sísmica del globo.

Más del 20 por ciento de los terremotos se localizan a lo largo de una franja que va desde Lisboa, en la península Ibérica, hasta China, con una focalización muy próxima a los sistemas terciarios euroasiáticos: Atlas, Pirineos, Alpes, Apeninos, Cárpatos, Cáucaso, Tien Shan, Himalaya, etc.

Esta franja se ha llamado zona mediterránea. Algunos sismólogos la han prolongado por el oeste hacia el Atlántico (Azores, Madeira, Canarias, Cabo Verde) y más allá de China hasta América central y las Antillas, con lo que se dibuja un segundo círculo completo que corta al anterior en un ángulo de 65º. Sin embargo, parece claro que el Atlántico central es una zona diferenciada, que habría que relacionar con la actividad que se suscita en la dorsal del Atlántico, así como los terremotos que puedan tener lugar en Java, Sumatra o Borneo tendrían que ver con la dorsal del Índico. En estas áreas se produce un 10 por ciento de los terremotos, muy concentrado en el arco de las Antillas.

Por el contrario, son zonas asísmicas casi absolutas las correspondientes a los escudos precámbricos y paleozoicos, es decir, desde Irlanda y Gran Bretaña hasta Finlandia y Rusia, incluida Alemania y una buena parte de la Europa central, y desde Rusia hasta Mongolia, Manchuria y China, incluida toda la llanura siberiana, así como una parte considerable de África y Australia y el lado atlántico de América del norte.

Terremotos

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Vista parcial de los efectos producidos por un terremoto en la ciudad japonesa de Kobe, en enero de 1995.

Dentro del área antes mencionada como círculo de fuego del Pacífico, donde se producen casi todos los terremotos, las zonas más castigadas son el archipiélago japonés, la península de Kamchatka, Taiwán, las islas Filipinas, Tasmania, Nueva Zelanda, California, México y la costa sudamericana del Pacífico. En lo que se refiere al cinturón mediterráneo, cabe citar la zona del Atlas, la península Ibérica, Italia, Yugoslavia, los Balcanes, Turquía y Oriente próximo. Otros puntos problemáticos se localizan en las zonas próximas a las cordilleras del Tien Shan y del Himalaya; en el Índico (islas de la Sonda y Marianas); en el Atlántico (Canarias, Azores y Cabo Verde), y en el Caribe, en las Antillas. Las dos zonas donde se han producido más terremotos y más intensos son el archipiélago de Japón y las Antillas.

El estudio de los terremotos acaecidos a lo largo de la costa americana del Pacífico ha puesto de manifiesto el alineamiento de los focos, según su profundidad, en tres líneas paralelas a lo largo de la costa, de tal manera que los focos de mayor profundidad se sitúan bajo la superficie continental a una dis-

tancia relativamente próxima de la costa; los de profundidad intermedia, casi en la línea de costa, y los más superficiales, a lo largo de una línea de mar paralela a la costa. Este hallazgo ha supuesto un considerable apoyo para las tesis que señalan al tectonismo como causa de la mayoría de los terremotos y que se basan en la tectónica de placas. Según esta teoría, la placa americana del Pacífico choca con la de Asia y ambas se solapan, lo que provoca, por un lado, el hundimiento de la placa americana, y por otro, la elevación de la placa asiática. Otras explicaciones derivadas de la tectónica de placas aluden a la continuada expansión de la corteza oceánica como consecuencia de la actividad de las dorsales, y suponen que la separación entre dos placas o la fractura de una de ellas hace surgir el magma del manto para ocupar el espacio intermedio, lo que a su vez empuja lateralmente a las placas adyacentes y provoca choques, fricciones, etc.

Anualmente se producen alrededor de 180.000 terremotos, la mayoría de los cuales son bastante débiles.

Algunos sismos han pasado a la historia por su carácter especialmente

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GEOLOGÍA

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Los terremotos más importantes de la historia Fecha y localización

Víctimas

Intensidad (escala de Richter)

Anteriores al siglo XX 1268 1556 1693 1730 1737 1755 1851 1868 1884 1891 1897

Asia Menor Shensi (China) Sicilia (Italia) Japón Calcuta (India) Lisboa (Portugal) Mendoza (Argentina) Ecuador Andalucía (España) Japón Kamaichi (Japón). Tsunami

60.000 830.000 60.000 140.000 300.000 30.000 70.000

25.000

Durante el siglo XX 31 18 16 28 18 13 16 1 22 26 2 31 24 27 15 21 28 5 15 4 10 9 2 13 29 22 1 28 19 29 31 31 9 10 23 28

enero 1906 abril 1906 agosto 1906 diciembre 1908 febrero 1911 enero 1915 diciembre 1920 julio 1923 septiembre 1923 mayo 1927 diciembre 1932 marzo 1933 mayo 1935 enero 1939 diciembre 1939 enero 1944 diciembre 1946 junio 1948 agosto 1949 agosto 1950 noviembre 1952 junio 1956 marzo 1957 julio 1957 diciembre 1957 febrero 1960 mayo 1960 septiembre 1962 marzo 1964 agosto 1966 julio 1967 agosto 1968 mayo 1970 febrero 1971 abril 1972 diciembre 1972 diciembre 1974

Colombia San Francisco (EE. UU.) Valparaíso (Chile) Messina (Italia) Meseta de Pamir Avezzano (Italia) Gansu (China) Altos Pirineos (España) Gwato (Japón) Nan-Shan (China) Gansu (China) Japón Quetta (India) Chillán (Chile) Etzincan (Turquía) San Juan (Argentina) Honshu (Japón) Fukui (Japón) Pelileo (Ecuador) Assam (India) Kamchatka (Rusia) Afganistán Andreanol-Aleutianas (EE. UU.) Irán Irán Agadir (Marruecos) Lebu (Chile) Irán Anchorage (Alaska) Turquía Caracas (Venezuela) Irán Perú Los Ángeles (EE. UU.) Irán Managua (Nicaragua) Pakistán

– 452 20.000 80.000

8,6 8,3 8,6 7,5

29.970 180.000

7,5 8,6 8 8,3 8,3 7,6 8,9 8,4 8,3 7,9

142.807 200.000 70.000 2.990 600.000 28.000 30.000 5.000 2.000 5.131 6.000 1.500

2.500 2.000 12.000 5.000 12.230 131 2.520

8,4 7,3 6,8 8,6 8,5 7,7 8,3 7,4 7,1 5,8 8,3 7,1 8,5 6,9

12.000 66.794 64 5.057 5.000 5.200

7,4 7,7 6,5 6,9 6,2 6,3

2.000

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Terremotos

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Los terremotos más importantes de la historia (cont.)

Fecha y localización 6 4 27 17 24 4 16 10 23 13 31 30 19-20 7 17 21 22 19 13-15 1 18 30 3 17 28 22 30

septiembre 1975 febrero 1976 julio 1976 agosto 1976 noviembre 1976 marzo 1977 septiembre 1978 octubre 1980 noviembre 1980 diciembre 1982 marzo 1983 octubre 1983 septiembre 1985 diciembre 1988 octubre 1989 junio 1990 abril 1991 octubre 1991 marzo 1992 septiembre 1992 octubre 1992 septiembre 1993 junio 1994 enero 1995 mayo 1995 mayo 1998 mayo 1998

destructivo o por el número de vidas humanas que costaron. Entre ellos se encuentran el del año 1201 en el Mediterráneo oriental, que afectó a un territorio de considerable amplitud; el que se produjo en 1556 en Shensi, China, que se supone causó más de 800.000 muertes; el de Calcuta, del año 1737, que causó la desaparición de 300.000 personas; el de Lisboa de 1755, que obligó a reconstruir casi por completo la bella ciudad portuguesa, o el de la costa oriental andaluza, de 1884, que destruyó diversas poblaciones. Ya en el siglo XX, destacan el que se produjo el 18 de febrero de 1911 en la meseta de Pamir, que provocó el desplome de la ingente mole del monte Sarez, una masa de 7 a 10 billones de toneladas que cayó desde una altura de entre 300 y 600 m, y que supuso un gran coste de vidas humanas; o los de Gansu y Nan Shan, en

Turquía Guatemala-Honduras Tangsham (China) Mindanao (Filipinas) Turquía Bucarest (Rumania) Tabas (Irán) El Asnam (Argelia) Potenza (Italia) Yemen Popayán (Colombia) Turquía México D. F. (México) Armenia San Francisco (EE.UU.) Irán Costa Rica-Panamá Uttar-Himalaya (India) Turquía costas de Nicaragua. Tsunami Murindo (Colombia) Maharastra (India) Jam (Indonesia) Kobe (Japón). Tsunami Sajalin (Rusia) Totora (Bolivia) Rostaq (Afganistán)

China, en 1920 y 1927, respectivamente. En Gansu se reprodujo el movimiento sísmico en 1932. Japón fue duramente castigado durante este siglo por los movimientos sísmicos, así como Irán y América central. En las últimas décadas del siglo XX, los terremotos más destructivos han sido el de Tangsham, China, el 27 de julio de

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Víctimas

Intensidad (escala de Richter)

2.312 22.778 655.237 8.000 4.000 1.541 25.000 2.327 3.000 2.800

6,8 7,5 8,2 7,9 7,9 7,5 7,7 7,5 6,8 6,0

1.233 9.500 25.000 60 45.000 80 1.600 500 105

7,1 8,3 6,8

7,4 6,1 6,8 7,2

10.000 200 5.000 2.000 150 5.000

7,7 7,2 7,5 6,8 7,1

1976, que causó la muerte de 655.237 personas; el de México, el 19 de septiembre de 1985, con destrucción de barrios enteros en el centro de la urbe, y el del 30 de septiembre de 1993 en el estado hindú de Maharastra, donde murieron al menos 10.000 personas.

El cuadro adjunto presenta datos de información complementaria.

Preguntas de repaso

1. ¿Cuál es el comportamiento de las ondas sísmicas?

2. ¿Cuáles pueden ser las causas de los sismos?

3. ¿En qué se basa el funcionamiento de los sismógrafos?

4. ¿Cuántos sismógrafos son necesarios para determinar la llegada de los diferentes tipos de ondas sísmicas?

5. ¿Cómo se localiza el epicentro y el hipocentro de un terremoto?

VOLCANES

E

n determinados puntos de la corteza terrestre se producen grietas o aberturas que comunican el exterior con el manto. En estos puntos, el magma ardiente y fluido que discurre por el interior aflora hacia la superficie y forma los volcanes. La rama de la geodinámica interna que los estudia se llama vulcanología.

La forma en la que aflora el magma por estas grietas puede revestir características espectaculares, se hace acompañar de ruidosas explosiones y pro-

yecta a la atmósfera y a la superficie varias sustancias sólidas, líquidas y gaseosas, lo que ocasiona a menudo grandes catástrofes, con pérdida de vidas humanas, destrucción de poblaciones y grandes daños económicos.

Los fenómenos volcánicos La vulcanología trata de determinar las causas de la actividad volcánica. La

explicación actualmente más aceptada relaciona este fenómeno con la actividad sísmica y los ciclos geológicos orogénicos, según la tectónica de placas. Como se ha indicado en capítulos anteriores, el movimiento de las placas provoca fricciones, separación o solapamiento entre las mismas, generando fracturas por las que aflora el magma en un proceso de continuada renovación de la corteza terrestre.

También se indicó cómo en la evolución de los geosinclinales, en el proce-

Zonas de actividad volcánica Volcanes activos Límites de placas tectónicas y centros de propagación

Localización de los principales cinturones volcánicos del planeta.

Fotografías de cabecera: imagen de la Tierra tomada desde un satélite (izq.) y fragmento de cromoferrita (der.).

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so orogénico, se considera la acumulación de sedimentos en los geosinclinales, con presión hacia el interior, hasta que se produce la ruptura del zócalo y se inicia una fase de vulcanismo con expulsión de los materiales hacia el exterior, primero los sedimentos acumulados y luego materiales procedentes del manto. Estos fenómenos se han manifestado en las eras geológicas, en el transcurso de millones de años, a través de diversas fases de calma y actividad. Esta continuidad ha posibilitado que ciertos fenómenos geológicos, como los volcanes, se puedan contemplar en plena actuación, a veces desde su surgimiento, como en el caso de aquellos que se han visto nacer de la tierra en cuestión de unas horas, con la formación del cono en pocos días, o la explosión repentina de una montaña, lanzada a la estratosfera y convertida en polvo fino en cuestión de segundos.

Por otra parte, el vulcanismo no es un fenómeno exclusivo del globo terráqueo, sino que también existe en otros planetas, como es el caso de Marte, donde se encuentra el mayor volcán conocido del sistema solar, el monte Olimpo, que se eleva a más de 23 km de altura sobre el desierto que le circunda, con una caldera de unos 600 km de diámetro. También existe actividad volcánica en varios satélites de Júpiter. Sin embargo, parece confirmado que los abundantes cráteres que se observan en la Luna y en Mercurio no son volcánicos, sino que se deben al impacto de meteoritos.

Por tanto, el ciclo de actividad de los volcanes es muy variable, por lo que no es de extrañar que algunos permanezcan inactivos durante siglos e incluso milenios, entrando repentinamente en erupción, lo que obliga a ser muy cuidadoso a la hora de pronunciarse sobre su estado activo o inactivo. Este detalle ha confundido durante mucho tiempo a los geólogos, forzados a estudiar el fenómeno desde una perspectiva actual, circunscrita a los tiempos históricos.

El proceso de la actividad volcánica Como se verá más adelante, existe una tipología muy variada de fenó-

Volcanes

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Fotografía aérea de un volcán en actividad (isla japonesa de Iwojima). La impresionante columna de humo precede a la erupción.

menos asociados al vulcanismo, lo que no impide realizar una descripción genérica del proceso habitual de su comportamiento. Así, antes de que un volcán entre en erupción, es característico observar un considerable aumento de los vapores que emite, la presencia de ruidos subterráneos en las zonas próximas, el agotamiento del agua de los manantiales o su aumento de temperatura, e incluso el derrumbamiento de bloques rocosos en la montaña en que se encuentra. La erupción acostumbra a iniciarse con la expulsión a la atmósfera de una gran columna de humo negro, brusca y violenta, hasta formarse un gran penacho a una altura de 3 o 4 km. Luego, el penacho se ensancha y es impulsado en la direc-

ción del viento, al tiempo que comienza un desprendimiento de materiales, tanto desde el penacho como desde el propio volcán. Siguen grandes explosiones, que no remiten hasta que la lava encuentra cauces por los que discurrrir y se derrama.

Después de la erupción, los cráteres aparecen con un fondo formado por una capa de lava consolidada que cubre la abertura principal y despide vapores sulfurosos, mientras que en otros casos la lava en estado de ebullición permanece al fondo del cráter. Al mismo tiempo, la acumulación de vapor de agua en la atmósfera, combinada con las diferencias de temperatura, provoca en zonas próximas lluvias de barro ardiente muy tóxicas.

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GEOLOGÍA

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Las erupciones del volcán Mihara, en la isla japonesa de Oshima, pueden llegar a producir violentas explosiones que lanzan material y escorias incandescentes a centenares de metros de altura.

Elementos de un volcán Los principales elementos de un volcán son el foco volcánico (punto en el que el manto se comunica con la corteza, también denominado núcleo candente), el cono volcánico (montaña, generalmente cónica, formada por la acumulación de los productos expulsados por la actividad volcánica), la chimenea (conducto de trayectoria irregular que parte del foco hacia la superficie y por el que fluyen los materiales) y el cráter (punto de contacto de la chimenea con el exterior, que adopta la forma de un orificio circular visto desde lo alto del cono, más ancho en su parte más alta y que se estrecha, como un embudo, al conectarse con la chimenea). Según el tipo de volcán y la dificultad que encuentra el magma para aflorar a la superficie, en algunos se producen los llamados conos adventicios, que facilitan la salida del magma al exterior por las laderas de la montaña. La salida de materiales al exterior se denomina erupción y suele ser intermitente.

Los productos volcánicos La nubes volcánicas están compuestas fundamentalmente por vapor de

agua, dióxido de carbono, óxido de carbono, óxido de azufre e incluso partículas elementales de azufre. Menos habitual es la aparición de gases flamígeros, como el hidrógeno y el metano, que provocan grandes llamaradas en la boca del volcán. Otros componentes gaseosos son ácido clorhídrico, ácido fluorhídrico, anhídrido sulfuroso, cloruros amónico, sódico y férrico, ácido bórico y nitrógeno. Muchos de estos productos se condensan al contacto con capas más frías y luego se depositan junto con partículas sólidas de polvo y ceniza, que también forman parte de estas nubes.

Las lavas son rocas fundidas de consistencia pastosa que se deslizan por las pendientes. Si lo hacen en forma de río, se llaman coladas; si se produce la inundación de una superficie extensa debido a los diversos afloramientos, se llaman manto. La composición de las lavas depende de la diferente constitución original del magma existente en el foco. Esta diferencia determina variaciones en su textura (que puede ser más o menos viscosa), en la temperatura y en la velocidad a que se desliza, que no suele exceder los 10 km/h, aunque se han

dado casos de hasta 80 km/h. La mayor o menor proporción de sílice permite diferenciarlas en lavas ácidas y básicas. Las primeras suelen ser más viscosas, oponen menor resistencia a la salida de los gases y su temperatura es inferior a las de las lavas básicas, las cuales, con mayor proporción basáltica, salen a gran temperatura (de hasta 1.000º C) y son menos viscosas.

Las de este último tipo son propias de la región hawaiana, donde los volcanes se caracterizan por una erupción no explosiva, lenta y permanente, que con el paso del tiempo inunda progresivamente las zonas contiguas y genera un escudo solidificado en su capa más superficial, muy caliente debido a que la lava mantiene su fluidez por debajo hasta que rebosa en los bordes del escudo.

Para estudiar la composición de la lava es necesario esperar a que ésta se solidifique y analizar el material resultante. La proporción de sílice en las lavas más ácidas puede alcanzar hasta el 75 por ciento, y en las más básicas, el 35 por ciento; el segundo material más abundante es el óxido de aluminio, cuya participación oscila entre el 5 y el 30 por ciento. La consistencia porosa de las escorias (lavas solidifi-

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cadas) se debe a los gases que han quedado aprisionados en su interior.

En cuanto a los fragmentos sólidos, los más pequeños ya se ha indicado que surgen, lanzados con las primeras ondas expansivas, junto con vapor de agua y elementos gaseosos, y que pasan a formar parte de las nubes o penachos. Estos fragmentos sólidos suelen ser cenizas procedentes de la combustión de la lava, o bien material rocoso procedente de la trituración de las rocas de la chimenea o de las capas adyacentes de la corteza en forma de polvo. Cuando su tamaño es inferior a los 0,2 cm se llaman piroplastos.

Normalmente, son depositados con la lluvia volcánica de barro ardiente en zonas próximas, aunque en ocasiones se dispersan por la acción del viento y pueden llegar a depositarse a bastante distancia. Como ejemplo de estos casos cabe citar las cenizas volcánicas procedentes de Islandia que cayeron en forma de lluvia sobre Estocolmo, o las del Vesubio que se trasladaron hasta Estambul, aunque el caso más notable se produjo como consecuencia de la erupción del Krakatoa, cuando las cenizas se diseminaron por todo el orbe y se mantuvieron en suspensión durante semanas.

Las partículas de tamaño entre los 0,2 y 2 cm se llaman lapilli o puzolana y su origen y composición son similares a los de los piroplastos.

Las superiores a 2 cm pueden alcanzar un tamaño bastante considerable, por lo que no se puede hablar de partículas, sino más bien de bombas volcánicas (a veces llegan a pesar varias toneladas). Debido al fuerte calor, son muy plásticas y suelen salir disparadas al aire con un movimiento de rotación que les da un aspecto fusiforme; al caer se aplastan contra el suelo, donde quedan depositadas, con la corteza resquebrajada y el aspecto de una barra de pan, por lo que reciben el nombre de panes volcánicos. Estas bombas se componen de material rocoso de la chimenea, arrancado y lanzado al aire sobre las vertientes de la montaña. Un caso característico es el del volcán del Monte Pelado, en la Martinica (Antillas).

Las estructuras volcánicas La tipología de los volcanes es muy variada. Existen dos posibles formas de clasificarlos, según su estructura y según el tipo de erupción. Basándose en su estructura, se dividen en dos grandes clases, los de fisura y los centrales.

Volcanes de fisura Los volcanes de fisura se originan a lo largo de una fractura en la corteza o en el quicio entre dos placas. En un principio, el magma aflora a lo largo de toda la fisura, sin que puedan distinguirse muy claramente los puntos focales. En algunos casos, la fisura llega a alcanzar una longitud superior a los doscientos kilómetros y el magma se derrama en extensión por toda la zona en un gran manto, cuyas capas

Volcanes

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sucesivas se acumulan una sobre otra hasta alcanzar un espesor que puede ser de 1 km. Así se formó la meseta de Deccan, en la India, y ése puede ser el origen de Islandia, donde existe una grieta rectilínea, de unos 24 km, a lo largo de la cual se suceden unos sesenta cráteres. En una segunda fase, algunos tramos de la fisura quedan inactivos y se cierran al solidificarse la lava, mientras que en otros se mantiene la actividad focalizada, con un desarrollo que degenera en una formación volcánica de tipo clásico. Así ha sucedido en diversos archipiélagos del Pacífico, en los que se puede apreciar la sucesión de islas volcánicas unidas entre sí por estrechos brazos de tierra por los que resulta fácil seguir el curso de la fisura original.

Estos volcanes expulsan un material de composición predominantemente basáltica.

Aspecto (textura viscosa) que ofrece una colada de lava volcánica.

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GEOLOGÍA

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Volcanes centrales El volcán central es el tipo clásico.

Como se acaba de ver, puede estar originado en uno de fisura. Su composición y elementos son los que se han referido al comienzo de este capítulo: cono más o menos elevado y cráter circular. Pueden aparecer como estructuras aisladas o con una cierta proximidad entre sí, a menudo en parejas, debido probablemente a que comparten el mismo foco. Hay tres clases de volcanes centrales: explosivos, efusivos y mixtos.

Volcanes explosivos. No suelen ser muy altos, a veces incluso dan la impresión de depresiones en el terreno y están rodeados por una mezcla de materiales compuesta por las cenizas y panes volcánicos, junto a los rocosos propios del terreno; la erupción en estos volcanes se produce mediante grandes y ruidosas explosiones, como consecuencia de los gases retenidos por las obstrucciones rocosas que se encuentran en el cráter taponando la chimenea.

Volcanes efusivos. En general, son de altitud notable. Los que emiten lava fluida y poco viscosa son más elevados que los que emiten lava densa; en estos últimos se forman

con facilidad en la boca del cráter tapones de lava solidificada y la presión del volcán activo se ve obligada a desplazarlos hacia arriba si no encuentra otras salidas en las vertientes de la montaña, generándose los llamados conos adventicios. Los volcanes efusivos se caracterizan por las escorias y lavas solidificadas en el entorno.

Volcanes de tipo mixto. Aparecen con elementos de los dos anteriores; pueden tener la estructura de un volcán efusivo y contienen materiales diversos. En este tipo de volcanes se aprecia claramente la existencia de diferentes fases de actividad separada por largos períodos de tiempo; su forma característica es la del cono truncado, como consecuencia de los desplomes o de la erosión de la parte más alta. Algunos de estos volcanes, como los de las islas Canarias, tienen un cráter de diámetro muy extenso, llamado caldera.

Aunque la anterior diferenciación de los volcanes de tipo central viene dada en buena parte por su modo de erupción, existe una tipología más elaborada que toma como modelo volcanes característicos. Esta clasificación los divide en hawaianos, estrombolianos, vulcanianos y peleanos.

Volcán del Teide, en la isla española de Tenerife (Canarias). Constituye la máxima altitud de España y su última erupción se registró en 1976.

Los modelos hawaianos son el Kilahuea y el Mauna Loa, ambos en el Pacífico, en las islas Sandwich o Hawai. Son los que se han descrito anteriormente al hablar de los volcanes de fisura, que no suelen explosionar, pero que emiten lava fluida y abundante de una forma casi continua.

El modelo estromboliano es el propio del volcán de la isla Stromboli, frente a las costas de Italia. Sus explosiones siempre van acompañadas de grandes penachos de humo y de la correspondiente lluvia de cenizas, la lava es ácida y bastante viscosa, y la expulsión de gases es intermitente, lo que no es un síntoma de que vaya a explosionar a continuación.

El modelo vulcaniano está tipificado por el volcán Vulcano, que se encuentra en las islas Lípari, en el mar Tirreno, también frente a las costas de Italia. Éste es un volcán en el que la lava solidificada obstruye casi por completo la abertura principal, lo que hace que la presión busque salida mediante la creación de conos adventicios, pero también con grandes explosiones para abrirse paso, hasta que lo expulsa todo violentamente: nubes de humo y cenizas, bombas volcánicas y lava, que se solidifican rápidamente y generan nuevas obstrucciones del conducto.

Al modelo peleano pertenece el Monte Pelado de la isla de la Martinica, en las Antillas. Viene a ser el tipo vulcaniano llevado a las últimas consecuencias: la obstrucción del cono es total y se acumula una gran cúpula que sale despedida por los aires en el momento de la explosión, con nubes ardientes, grietas y fisuras en el terreno y una tremenda lluvia de barro ardiente y piedras. A veces se considera como variedad del peleano el tipo vesubiano, cuyo modelo es el Vesubio, cerca de Nápoles, cuyas explosiones también son muy violentas, con fragmentos sólidos de diferente tamaño, lluvia de cenizas y lava muy viscosa.

También hay que mencionar los volcanes submarinos, que emiten corrientes de lava que se mezclan rápidamente con los sedimentos marinos. En ocasiones, estos volcanes emergen lo bastante como para consolidarse y dan lugar a islas, como la

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isla Julia, que surgió en el Mediterráneo, en 1831, en el margen de pocos días, para luego desaparecer de nuevo.

A todo ello hay que añadir que un mismo volcán puede erupcionar de manera diferente en una u otra ocasión, a pesar de estar adscrito a una tipología determinada.

Volcanes activos e inactivos Otra diferenciación importante es la que se establece entre los volcanes activos y los inactivos. Dado que en algunos volcanes se han observado períodos de inactividad de miles de años, es peligroso referirse a un volcán como definitivamente muerto.

Aun así, se ha establecido una división que toma como base el tiempo histórico, es decir, apenas unos miles de años. Así, se consideran activos los que han tenido alguna manifestación eruptiva en algún momento de la historia, e inactivos los restantes.

En cualquier caso, los volcanes en actividad no están siempre en fase de paroxismo exacerbado. En la actividad volcánica pueden diferenciarse cuatro estados: a) Reposo: fase de agotamiento que suele suceder a una erupción prolongada. b) Fase solfatárica: el volcán desprende gases sulfurosos y nubes de vapor a elevadas temperaturas, de hasta 1.000º C, llamadas fumarolas (que pueden ser secas, ácidas, alcalinas o frías, con presencia de cloro, dióxido de azufre, dióxido de carbono y, sobre todo, vapor de agua), solfataras (en el caso de alto contenido de azufre) o mofetas (cuando son frías y mortíferas, de dióxido de carbono, óxido de carbono y otros gases irrespirables). c) Actividad de régimen: el volcán emite de manera permanente ríos de lava o lanza escorias sin llegar al paroxismo; aunque a veces incrementa su actividad, no suele protagonizar episodios catastróficos. d) Fase eruptiva o paroxística.

Por otra parte, en algunos volcanes en estado de reposo el agua se mantiene a elevadas temperaturas, lo que da lugar a los géiseres, típicos

Volcanes

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Las mayores catástrofes producidas por volcanes Entre las erupciones volcánicas más famosas de la historia se cuentan las del Vesubio del año 79, que arrasaron las populosas ciudades romanas de Pompeya, Herculano y Stabias, cuyas estructuras reaparecieron casi intactas a partir de las excavaciones iniciadas en 1748. En las erupciones del Vesubio, el cono reventó, y la lava, el polvo, las cenizas y el vapor de agua formaron un barro mortal que arrasó las urbes y sorprendió a sus habitantes sin posibilidad de escape.

En el año 1815, la de Tambora, en Indonesia, arrojó tanto polvo a la atmósfera que, según dicen las crónicas de la época, al año siguiente no hubo verano. En 1883, el volcán Krakatoa lanzó a la atmósfera más de dos tercios de la masa de la isla en la que se asentaba; por las circunstancias climáticas sus cenizas se diseminaron por todo el orbe y permanecieron en suspensión durante semanas.

Ya en el siglo XX, la erupción de 1902 del Monte Pelado, en Martinica, produjo la muerte de diez mil personas y estuvo acompañada de gas incandescente. En 1943, en un campo de cultivo en el sur de Michoacán, en México, surgió inopinadamente un volcán, que tomó del pueblo cercano el nombre de Paricutín y que finalmente destruyó el poblado. En 1970, en la isla de Jan Mayen, territorio de Noruega en el Ártico, una violenta erupción hizo que se evaporasen y derritiesen varios millones de metros cúbicos de hielo de un glaciar, al tiempo que la lava caída producía 3,5 km2 de nueva tierra. En 1980, la explosión del monte Saint Helens, en Estados Unidos, provocó la fractura de la montaña, con un desplazamiento de tierras y liberación de magma que culminó con el estallido de la ladera y la práctica desaparición del macizo. En el último tercio del siglo XX, las erupciones de 1985 en el Nevado del Ruiz, en Colombia, sepultaron catorce aldeas y pueblos, y produjeron la muerte de 25.000 personas. En 1986, una erupción de gas venenoso volcánico procedente del lago Nyos, en Camerún, causó la muerte de 1.700 personas.

en Islandia y en Alaska, en los que se forman surtidores elevados, de hasta 40 o 50 m de altura, con el agua hirviente. A este tipo de fenómeno pertenecen también las fuentes termales, donde el agua mana a temperaturas que oscilan entre los 40º y los 85º, y que suelen ser muy apreciadas por la presencia de minerales.

Según algunas hipótesis, los volcanes no sólo tienen consecuencias desastrosas, sino que a su presencia se debe todo el agua y el carbono orgánico del planeta, que no habrían formado parte de la atmósfera primigenia, sino que habrían surgido del manto. Estas hipótesis no son demostrables, por lo que no se incluyen en los modelos vulcanológicos vigentes, aun cuando es indudable que el vapor de agua es uno de los componentes gaseosos presentes en todas las erupciones volcánicas. Los volcanes también pueden ser útiles de cara a la explotación de azufre y otros minerales.

La actividad volcánica es uno de los principales emisores de dióxido de

carbono y otros gases a la atmósfera, y tiene una incidencia indiscutible en la contaminación ambiental, perfectamente comparable a la que provocan la actividad industrial, el tráfico rodado o los incendios forestales. Es muy probable que la intensa actividad volcánica que acompaña los ciclos geológicos orogénicos haya sido la causante de grandes cambios climáticos en el planeta, por ejemplo las glaciaciones.

Distribución de la actividad volcánica Las estructuras volcánicas salpican la geografía del globo de manera que ninguna zona parece quedar exenta de su actividad en un momento u otro de la historia de la Tierra; incluso donde no aparecen esas estructuras se encuentran a veces signos en la composición del suelo que prueban claramente que la actividad existió, aunque la erosión haya difuminado

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ya la formación originaria en un desgaste de miles de milenios. Se calcula que existen sobre la Tierra unos cinco mil cráteres inactivos y unos setecientos activos, de los cuales en unos trescientos cincuenta se han producido erupciones intensas a lo largo de la historia.

Un estudio más detallado localiza las estructuras inactivas preferentemente en las placas continentales de plegamientos antiguos o remotos, mientras que las activas se acumulan en las áreas del terciario y muy especialmente en las franjas que todavía se encuentran en proceso de formación, sobre todo la línea oriental del círculo de fuego del Pacífico, cuyo nombre proviene precisamente de los volcanes y no de los terremotos, a pesar de la coincidencia de ambos fenómenos. Así, la mayor parte de los volcanes existentes, tanto en actividad como en reposo, se

localiza en el eje Kamchatka, Japón, Filipinas y en el oeste y centro sudamericano. En el cinturón mediterráneo, o mesogeo, la actividad también es intensa, aunque notablemente inferior, con puntos calientes en las islas del Mediterráneo, en el Tirreno y en el Egeo, pero con una prolongación hasta el extremo de Asia, donde conecta con el cinturón del Pacífico en Indonesia, una de las zonas de actividad más intensa. La tercera y cuarta líneas de fuego hay que relacionarlas con la actividad de las dorsales oceánicas, es decir, en el Atlántico, desde Islandia a Cabo Verde, y en el Índico, en la zona de Java y Sumatra. Sin relación aparente figuran zonas como la oriental africana y la de las islas hawaianas; sin embargo, el cuerno occidental africano es una zona que, según las descripciones de la tectónica de placas, está sometida a grandes esfuer-

Los géiseres Aunque algunos autores consideran a los géiseres como auténticos volcanes de agua, en realidad se trata de un tipo especial de fuentes termales. Cuando entran en actividad producen enormes columnas de agua que, envueltas en nubes de vapor, pueden elevarse muchos metros sobre la superficie del suelo.

Su aspecto es el de un cono de sílice aplastado, en cuya cúspide se abre un pequeño cráter circular, donde desemboca una chimenea de paredes pulimentadas.

Cuando el géiser no está activo, el cráter aparece lleno de agua caliente, a unos 80 ºC, aunque en los niveles inferiores el agua puede alcanzar los 127 ºC. Cuando entra en actividad se produce una trepidación alrededor del cráter, acompañada de un sonido semejante a un trueno subterráneo, y el agua de la chimenea asciende hasta el borde del mismo, dejando escapar grandes burbujas de vapor. Por último, es proyectada violentamente a gran altura, formando una gruesa columna.

El ruido que producen estas erupciones se oye a grandes distancias. El paroxismo dura alrededor de 10 minutos, tras lo cual el nivel de las aguas desciende, sin recuperar el normal hasta algunas horas más tarde.

Las erupciones se provocan a veces arrojando piedras al interior del cráter.

Uno de los géiseres más conocidos es el Old Faithful (“Viejo fiel”) del parque nacional de Yellowstone, en las montañas Rocosas estadounidenses, que entra en actividad cada 65 minutos de una forma muy regular.

Existen tres tipos de géiseres: los intermitentes, en los que el agua, que sobrepasa la temperatura de ebullición en el momento de la emisión, es proyectada en un chorro a gran altura; los ruidosos, en los que el agua tiene siempre temperatura de ebullición y las proyecciones son muy frecuentes, aunque sin sobrepasar los 2-3 m, y los tranquilos, cuyas aguas no superan los 80 ºC y que son, probablemente, antiguos géiseres que pasaron por las fases de intermitentes y ruidosos y que hoy están en fase de extinción.

Las aguas expulsadas por los géiseres forman cascadas y terrazas superpuestas de gran belleza. Ejemplos de ello son las de Cleopatra y las del Mamut, ambas situadas en el citado parque de Yellowstone.

zos y tiende a desgajarse del continente; según estos mismos planteamientos, los focos hawaianos y de otros archipiélagos del Pacífico se corresponden también con áreas de tensión tectónica más o menos reciente, con la explicación añadida de que el movimiento de las placas no supone un movimiento del foco volcánico del manto, que se mantiene fijo. Esto también explica la existencia de volcanes en el interior de los continentes, a relativa distancia de la costa. Por otra parte, hay que tener en cuenta que en el proceso de renovación de la corteza no existen sólo fisuras por las que aflora el manto, es decir, zonas de expansión, sino también zonas de subducción, en las que la corteza es empujada hacia el manto y tiende a fundirse con él. Existen además algunos volcanes semiactivos en áreas que escapan a la presente descripción y cuya existencia no parece tener relación especial con los ciclos orogénicos, aunque sí podría estar relacionada con tensiones entre las placas continentales, por ejemplo el Erebus y el Terror en la Antártida.

Los volcanes más característicos Como volcanes característicos cabe citar el Etna (Italia) y el Mauna Loa (Hawai), por la amplia base y la pendiente suave de lavas; el Teide (Canarias-España), el Fuji Yama (Japón) y el Vesubio (Italia), por la amplia base de escorias y ceniza y la forma aguda del cono, y el Vesubio y el Etna, por los numerosos conos adventicios, el primero con 30 y el segundo con cerca de 700. Por la amplitud de su cráter pueden mencionarse: el Pichincha, en Ecuador (1.600 m de diámetro), el Somma, antiguo cráter del Vesubio (4 km de diámetro) y Las Cañadas, antiguo cráter del Teide (12 km de diámetro). Así mismo, la corriente de lava del Mauna Loa es muy rápida, se produce a un promedio de 8 m/s, mientras que la del Vesubio es muy lenta, entre 0,5 y 2,5 m/s. El Jorullo, que apareció en pocas semanas en el estado de Michoacán, en México, mantuvo durante más de cincuenta años la temperatura ardiente de las lavas depositadas.

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Los volcanes más altos Entre las estructuras volcánicas más elevadas se cuentan el Sajama (Bolivia, 6.524 m, con fuego interno), el Chimborazo (Ecuador, 6.267 m, en estado de quietud), el Socompa (Chile-Argentina, 6.031 m), el Guallatiri (Chile, 6.060 m, activo, última erupción en 1960), el Antofalla (Argentina, 6.370 m), el Lascar (Chile, 5.592 m, activo, última erupción en 1969), el Cotopaxi (Ecuador, 5.896 m, activo, última erupción en 1975), el Kilimanjaro (Tanzania, 5.895 m, en estado de quietud) el Cayambe (Ecuador, 5.800 m, con fuego interno), el Volcán del Azufre (Chile-Argentina, 5.706 m), el Pico de Orizaba (México, 5.569 m, en estado de quietud) y el Popocatépetl (México, 5.452 m, activo).

A la derecha, el Chimborazo, uno de los volcanes más elevados de los Andes, situado en Ecuador. Más a la derecha, erupción del Etna, volcán de más de tres mil metros de altura, en la isla italiana de Sicilia.

La prevención de catástrofes

da de 1990. Es ésta una zona particularmente azotada por volcanes y El objetivo del estudio de los volca- terremotos, y donde se han producines es el de poder prevenir las erup- do desgracias bastante significaticiones, de cara a la protección civil. vas, como la erupción del Nevado Aunque hasta el momento se ha del Ruiz en 1985, que produjo la avanzado poco en este sentido, debi- muerte a 25.000 personas. Estos esdo al diferente comportamiento de tudios se han centrado en el Galeras, unos y otros volcanes, parece que se uno de los volcanes más activos, con han abierto interesantes perspecti- erupciones en 1936 y 1945. El 14 de vas con los estudios que comenzaron enero de 1993, siete de los científicos a realizarse en Colombia en la déca- que investigaban y realizaban en ese momento mediciones del cráter fueron sorprendidos por una erupción de lava y piedras que causó la muerte a seis de ellos. En una de las laderas del volcán se ha instalado una red de sensores sísmicos para medir los aumentos en la altura del terreno, que se cree que se producen a medida que el magma se acumula en depósitos bajo la cima volcánica. Sin embargo, en este caso los senLos géiseres son fuentes geotérmicas que, al entrar en sores no indicaron la exactividad, despiden grandes columnas de agua plosión. Por el contrario, envueltas en nubes de vapor.

otros volcanes, como el Kilauea de Hawai, dan todo tipo de avisos y señales antes de iniciar su período de actividad. La misión de los científicos se centra ahora en observar los cambios químicos que se producen en las emanaciones gaseosas y en el campo gravitacional, lo que parece permitirá en breve plazo la construcción de nuevos sistemas de alarma.

_ Preguntas de repaso 1. Describa la constitución de un volcán.

2. ¿Cuáles son los elementos gaseosos que forman los penachos o nubes volcánicas?

3. ¿Cómo son los volcanes del tipo hawaiano?

4. ¿Qué tipo de fenómenos geodinámicos coinciden en el cinturón de fuego del Pacífico?

GEODINÁMICA EXTERNA

La meteorización Las formas del relieve terrestre son el resultado del antagonismo entre las fuerzas que tienden a formarlas y las tendentes a allanarlas. El equilibrio entre ambas fuerzas se alcanzaría cuando todos los relieves quedaran reducidos a un mismo nivel. Según algunos cálculos, si la erosión se mantuviera al ritmo actual, el equilibrio se alcanzaría dentro de unos 45 millones de años. Sin embargo, esta situación no es posible, ya que la actividad geodinámica interna está

creando nuevos relieves de forma permanente.

Al tiempo que se crean estas nuevas formas, la erosión trabaja para reducirlas. La primera fase de cualquier mecanismo erosivo se denomina meteorización, durante la cual los factores atmosféricos y la radiación solar actúan sobre las rocas y las disgregan y descomponen. Una vez que ya están lo bastante modificadas, los agentes de transporte, movidos generalmente por la fuerza de la gravedad, actúan sobre sus restos y alisan el relieve.

Los procesos erosivos dan lugar a veces a formas tan curiosas como las de la imagen, correspondientes a la Ciudad Encantada de Cuenca (España).

Fotografías de cabecera: imagen de la Tierra tomada desde un satélite (izq.) y fragmento de cromoferrita (der.).

La meteorización puede ser de tipo químico o mecánico, aunque a menudo es el resultado de una combinación entre ambos.

Meteorización química La meteorización química, que afecta a la constitución química de las rocas, puede actuar por oxidación, carbonatación, hidratación o hidrólisis. Todas las reacciones de la meteorización química pueden ser activadas por la presencia de agua y el aumento de la temperatura. De ahí que en las regiones cálidas y húmedas, por ejemplo las intertropicales, sean éstas las formas más importantes de meteorización.

– Oxidación. El oxígeno del aire atmosférico entra en combinación con determinados minerales, formando óxidos terrosos.

– Carbonatación. El anhídrido carbónico disuelto en el vapor de agua adquiere carácter ácido y transforma los carbonatos en bicarbonatos solubles. Las calizas, por ejemplo, son disueltas por esta vía. En el caso del granito, el aire húmedo, cargado de anhídrido carbónico, ataca al feldespato, que se convierte en una masa blanquecina, el caolín. La mica y el cuarzo quedan entonces libres. La primera se convierte a su vez en productos ferruginosos, mientras que los granos del segundo quedan sueltos y expuestos a la acción de otros agentes.

– Hidratación. Cuando las moléculas de agua se introducen en la red espacial de un mineral incrementan su volumen y pueden dar lugar a nue-

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vas formas, inestables o permanentes, del compuesto.

– Hidrólisis. Muchos minerales, disueltos por la acción del agua, son eliminados con la lluvia; otros, como las arcillas, son insolubles y terrosos.

Los minerales de las rocas de génesis profunda son inestables en la superficie, lo que hace que la meteorización química resulte más eficaz cuando actúa sobre ellos.

Meteorización de tipo mecánico En la meteorización mecánica, durante la cual el material rocoso se disgrega sin que se produzcan cambios en la composición del mismo, los principales agentes que actúan sobre las rocas vienen dados por las diferencias de temperaturas, que actúan a través de la radiación solar y el hielo.

Estos agentes someten a las rocas a temperaturas que producen tensiones internas que acaban por cuartearlas y fragmentarlas.

En las regiones desérticas, la diferencia de temperaturas entre el día y la noche suele ser considerable y brusca. Ello obliga a las rocas a dilatarse y contraerse con la misma brusquedad, lo que a largo plazo hace que se agrieten y se rompan. Cuando las rocas están compuestas por minerales de distinto color, como los granitos y las dioritas, el citado efecto es aún mayor, ya que el coeficiente de dilatación y contracción de los minerales oscuros, que absorben más la radiación solar, es mayor que el de los claros, con lo que las fuerzas que actúan sobre la roca son desiguales.

En las zonas frías, el agua que rellena durante el día las grietas de las rocas provoca, al congelarse por las noches y aumentar su volumen, la ruptura de las mismas, originando las pedrizas o canchales.

La cristalización de las sales del interior de las rocas, así como los diversos rozamientos y choques, también forman parte de la meteorización mecánica.

La acción de los rayos así mismo puede producir desplomes de masas rocosas, además de originar distintos agrietamientos y fisuras que darán

Las raíces de los árboles son importantes agentes de meteorización mecánica, ya que al penetrar en la tierra contribuyen a su desmenuzamiento.

lugar más adelante a nuevos derrumbamientos.

Por otra parte, los rayos penetran en el terreno arenoso, al caer sobre él, con lo que la arena fundida crea cilindros o tubos, más o menos ramificados, a los que se denomina fulguritas. Estos fenómenos son frecuentes en algunos desiertos, por ejemplo en el Sahara.

En las regiones con climas extremados, como los muy calientes de los desiertos y los muy fríos de la alta montaña, predomina la meteorización mecánica. Por el contrario, en las zonas de climas intermedios, ambas formas de meteorización actúan de una manera combinada. La meteorización química puede intervenir con más facilidad sobre las grandes superficies de los trozos de roca que han

quedado desgajados por la meteorización mecánica.

Aparte de los procesos citados, la acción de los seres vivos ejerce también una acción disgregadora sobre el lecho rocoso.

Las raíces de las plantas penetran en los resquicios y hendiduras superficiales, ensanchándolos y contribuyendo al desmenuzamiento de la tierra. Ello facilita a su vez la presencia de lombrices y gusanos, además de pequeños vertebrados, que remueven y mezclan los componentes del terreno. Los microorganismos, por su parte, a través de las sustancias químicas que elaboran, disgregan y descomponen las partículas minerales.

Una vez que cualquiera de estas formas ha actuado sobre las rocas, sus restos son transportados por determi-

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nados agentes, como el viento, el agua o el hielo.

En cualquiera de estos casos, la gravedad determina en qué dirección y a qué distancia se desplazarán.

Este traslado dará lugar a nuevas acumulaciones de materiales, que conformarán a su vez otras rocas sedimentarias.

mo, lo que se traduce en un paisaje o modelado característico.

Modelados glaciar y periglaciar

Las grandes acumulaciones de nieve permanente llegan a alcanzar un gran espesor que, por su propio peso, se comprime y provoca la expulsión del aire Las formas del que contienen en su inteLa estructura y disposición geológicas, la litología y el clima son rior, lo que determina la relieve factores directamente influyentes en la erosión y en las formación de masas de hieconsecuencias de ésta sobre el relieve. En la imagen, efectos de la erosión en una zona montañosa de Almería, España.

El relieve está en un permalo azulado. nente proceso de formación Al descender estas may destrucción. La acción de la erosión, mentalmente sobre las primeras, pro- sas por la pendiente del terreno forasí como las consiguientes formas que duciéndose así los llamados relieves man los glaciares. adquiere el relieve, está condicionada de excavación, que son el resultaA pesar de que su avance es muy por diferentes factores, como la estruc- do de la erosión diferencial, también lento, aproximadamente algunos potura y disposición geológicas, la litolo- denominada selectiva. cos metros por año, la gran fricción gía y el clima.

Clima. El tipo de meteorización que su enorme peso produce sobre el La erosión será más rápida o más está determinado por el clima, que ac- lecho rocoso por el que se desliza da lenta según el tipo de rocas de que se túa también como vehículo de trans- lugar a una considerable erosión. trate, lo que determinará así mismo porte. Todo ello lo convierte en el facAunque el hielo se comporta como las formas que éstas adopten como tor básico de este proceso, ya que a un cuerpo rígido frente a las fuerzas o consecuencia de dicha acción. largo plazo termina actuando sobre presiones del momento, se deforma Estructura y disposición geológi- los anteriores. cuando éstas actúan de una manera cas. La citada erosión selectiva está Por ejemplo, los desiertos presen- sostenida. Así, al mismo tiempo que el condicionada a su vez por la distribu- tan un aspecto que suele ser indepen- avance del glaciar erosiona el terreno, ción de las rocas, especialmente las diente de los tipos de rocas sobre los el hielo va acomodándose paulatinaestratificadas. Los relieves así forma- que se forman. mente a las irregularidades del mismo. dos suelen guardar relación con los Los fragmentos de roca arrancados Cuando un tipo de clima ejerce una pliegues de los estratos. prolongada acción sobre una deter- por el avance del glaciar, que quedan Cuando los sinclinales forman va- minada zona, define formas de ero- incorporados a su masa y avanzan a lles y los anticlinales montañas, lo que sión y relleno que son típicas del mis- medida que éste lo hace, también no sucede con frecuencia, contribuyen a la acción se habla de relieve norerosiva. mal; cuando ocurre a la En las zonas en las inversa, el relieve se deque antaño se desarrolló nomina invertido. En un glaciar, siempre quezonas con estratos disdan sus huellas, en forpuestos horizontalmenma de peñas redondeate suelen formarse reliedas, rocas estriadas en el ves escalonados o en mismo sentido del avangradería. ce del glaciar o lagunas Litología. El agua de características. la lluvia no puede infilCuando los glaciares trarse en las impermeallegan a zonas más calibles y blandas arcillas, das o más bajas se funque ante esta forma den y dan lugar a los de erosión constituyen ríos, con lo cual todos abarrancamientos delos restos de rocas nominados cárcavas. transportados hasta ese Cuando coexisten romomento por el hielo se cas blandas y duras, la La acumulación de nieve transformada en hielo, que cubre vastas zonas de depositan en la base y erosión actúa funda- las regiones polares, recibe el nombre de glaciar. forman las morrenas. És-

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tas, compuestas por fragmentos de distintos tamaños íntimamente entremezclados con polvo del mismo origen, presentan un aspecto característico.

Según se haya ido formando dicho depósito, las morrenas constituyen tipos diferentes. Así, las morrenas terminales son la situadas en el extremo de los glaciares; las de fondo son las que recubren el lecho rocoso sobre el cual aquéllos evolucionan; las marginales, o laterales, son las que bordean la masa de hielo, y las centrales suelen estar formadas por la unión de dos laterales.

Los glaciares se diferencian a su vez por su forma y situación, así como por el modelado que producen en el relieve.

Glaciares alaskianos o de piedemonte. Alcanzan grandes extensiones, aunque se forman a partir de la fusión de diferentes lenguas de hielo en una masa única, que se extiende sobre una llanura y cuyos depósitos morrénicos alcanzan grandes espesores. Un ejemplo de este tipo de glaciares es el de Malaspina, en Alaska.

Glaciares de circo o pirenaicos. Tienen grandes similitudes con los alpinos. Sin embargo, el hielo en estos últimos queda limitado al circo, ya que la lengua se funde al principio del valle. Este tipo de glaciar representa el último residuo del glaciarismo que, durante el pleistoceno, se produjo en los Pirineos glaciares de tipo alpino.

Es característica de esta cordillera la transición entre los glaciares de valle y los neveros, acumulaciones de nieve permanentes e inmóviles.

Glaciares escandinavos. Se originan en un gran campo de alimentación elevado, descienden por los pasos montañosos y forman varias lenguas de hielo. Durante la era cuaternaria, estos glaciares excavaron sus valles bajo el nivel del mar. Después del pleistoceno, cuando los hielos se retiraron, las aguas marinas invadieron dichos valles y formaron los fiordos, entrantes de la costa con elevadas paredes. Este tipo de glaciares es habitual, por ejemplo, en las costas de Noruega.

Casquetes polares o inlandsis. Se trata de gigantescas acumulaciones de hielo y nieve, de formas indefinidas, cuyo espesor puede alcanzar los

2-3 km. Del campo de hielo, también denominado field, surgen los escarpados nunataks, montañas que carecen de nieve. La erosión y sedimentación en este tipo de glaciares se produce únicamente en las áreas marginales de los casquetes.

Glaciares de valle o alpinos. Son muy habituales y se forman en las grandes cordilleras. Su zona de alimentación se denomina circo del glaciar y consiste en una excavación de paredes verticales producida por el mismo hielo. Las lenguas glaciares que parten de estos circos constituyen auténticos ríos de hielo que descienden por los valles. Sin embargo, los valles excavados por este tipo de glaciares, de paredes muy verticales y fondo aplanado, y cuya sección tiene forma de U, se diferencian fácilmente de los producidos por los ríos, cuya sección tiene forma de V. En ocasiones, algunos de estos glaciares rodean una montaña, tallando varios circos a su paso, lo que da lugar a un relieve muy escarpado y con grandes aristas entre los distintos circos. La más característica de estas formas, a las que se conoce como horns, es el monte Cervino, en Suiza.

El conjunto de rasgos de tipo casi glaciar recibe el nombre de periglaciarismo. En éste, las diferencias de temperatura entre la noche (bajo 0 ºC y con fuertes heladas) y el día (por encima de los 0 ºC) dan lugar a una ero-

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sión mecánica significativa y a suelos helados debido a la congelación de las aguas subterráneas.

Esta situación suele darse en las zonas que rodean los glaciares, pero también en otras regiones, por ejemplo en Siberia, en las que no existe este tipo de fenómeno.

Modelado intertropical La meteorización química es predominante en las regiones tropicales, calurosas y húmedas. El resultado es la rápida alteración de las rocas y la pobre diseminación de sus restos, debido sobre todo a la presencia de grandes masas boscosas.

De ahí que se acumulen los derrubios (depósitos de rocas) y continúe el proceso de meteorización. Ello determina la formación de espesos depósitos de tipo arcilloso, a los que se conoce como lateritas y que tienen una gran riqueza en hierro y alúmina.

Las únicas alturas que destacan en el terreno son formas aisladas constituidas por roca y que, debido a su mayor solidez frente a la erosión química, permanecen casi inalterables. Se las suele conocer con el nombre de inselbergen o también montes-islas.

Modelados áridos A pesar de que la transición entre la humedad y la aridez es gradual y di-

La formación de los lagos Los lagos son cuencas continentales cubiertas por agua. La limnología es la rama de la geodinámica que estudia su origen y su forma.

Según su origen, los lagos pueden ser glaciares, tectónicos o volcánicos.

Lagos glaciares. Son aquellos cuya cuenca se formó por la erosión producida por el avance de los glaciares, o bien por la acumulación de morrenas que obstruyen la salida de un río. Este último tipo suele tener una vida limitada, ya que las barreras así formadas se erosionan con facilidad.

Lagos tectónicos. Son los formados por el desplome de las fosas tectónicas, que después se rellenan de agua, y su tamaño y profundidad son mayores que los de los restantes lagos.

Lagos volcánicos. Se forman en los cráteres de los volcanes o bien en valles obstruidos por la salida de lava.

Por último, es frecuente la formación de lagos y lagunas en las regiones cuyas aguas no tienen salida al mar o que carecen de ríos. Estas formaciones suelen ser más o menos temporales, poco caudalosas, muy extensas y de escasa profundidad.

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fícilmente delimitable, esta última lleva a la desertización.

La falta de precipitaciones periódicas conduce a la desaparición de los ríos, quedando en su lugar las ramblas y los oueds. Las primeras son características en los países áridos, y los segundos en los desiertos. Sin embargo, en ambos casos se trata de lechos secos de ríos, planos y pedregosos, por los que circulan riadas de agua tras las infrecuentes y enérgicas lluvias. Sin embargo, un oued puede permanecer seco durante años si no se producen precipitaciones.

En las zonas desérticas, la forma de erosión predominante es la insolación, en tanto que el principal agente de transporte es el viento, que lleva también polvo y arena, los que refuerzan a su vez la acción erosiva. La erosión conjunta que generan el viento y la arena se denomina corrosión.

Las rocas sometidas a este tipo de erosión suelen presentar formas características. Por lo general, la base de las mismas es más estrecha, debido a que sus partes más bajas sufren de un modo especial la acción corrosiva de

las partículas minerales arrastradas por el viento.

La estructura típica del paisaje desértico es concéntrica. El núcleo de dicha formación lo constituyen los macizos montañosos, que forman el desierto rocoso.

Erosionado por la insolación, aparecen dispersos a su alrededor los restos de rocas arrastrados por las lluvias torrenciales desde las montañas hasta el llano: se trata de la hamada o desierto de piedras.

Formando parte de esta zona se encuentran a veces restos montañosos aislados que todavía no han sido totalmente desgastados por la erosión y a los que se denomina montes-islas.

Los desiertos son zonas anticiclónicas, de altas presiones atmosféricas.

Debido a ello, los vientos se desarrollan de forma radial, desde su núcleo hacia la periferia. A su paso por la hamada recogen la arena y el polvo. La primera, más pesada, se deposita antes y forma una zona de dunas, a la que se conoce como el erg o desierto de arena.

En las estepas áridas, el polvo suspendido en el aire se va depositando

y produce los depósitos de loess. Se denomina de esta manera al polvo transportado por el viento, que se acumula en grandes cantidades y forma una especie de légamo arenoso, de color amarillento y muy permeable, que se deshace en el agua. A pesar de su fragilidad, su acumulación puede dar lugar a grandes formaciones verticales de hasta cientos de metros. Al tratarse de un material de acumulación eólica, su presencia es mayor en los valles que en las alturas.

La tendencia a la desertización es creciente en diferentes partes del planeta. Ésta puede producirse en zonas excesivamente permeables, como las calcáreas, pero también en las impermeables en las que el agua no llega a empapar el suelo, por ejemplo en las zonas arcillosas. En ninguno de estos casos las raíces de la vegetación pueden aprovechar el agua, lo que hace que no consiga alcanzar un desarrollo adecuado.

Las actividades humanas también desempeñan un importante papel en la desertización, debido sobre todo a la tala indiscriminada de grandes su-

En las zonas desérticas, como la del Sahara marroquí mostrada en la imagen, la forma de erosión predominante es la eólica. La acción del viento provoca la acumulación de arena en formaciones características.

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Grandes cataratas y saltos de agua Nombre Salto del Ángel Tugela Yosemite Mardalsfoss sur Cuquenán Glessbach Sutherland Takakkaw Ribbon Rey Jorge VI Mardalsfoss norte Della Gavarnie Skjeggedal Galss Krimml Trummelbach Silver Strand Wallaman Wollomombi Skyje Staubbach Candelas Iguazú Niágara

perficies boscosas para convertirlas en terrenos de cultivos, o simplemente para explotar la madera. Esta acción deja desprotegido al terreno frente a la actividad erosiva del viento o del agua, que arrastran la capa de suelo fértil y dejan al descubierto la roca desnuda.

Erosión normal El agente erosivo más importante suele ser el agua. Cuando ésta es lo bastante abundante, forma cursos, los ríos, por los que fluye, favoreciendo la creación de un manto de vegetación que ayuda al terreno a protegerse frente a la erosión.

Las aguas continentales pueden presentarse de diferentes formas, cada una con distintas características.

Las lluvias que caen sobre una zona impermeable e inclinada se deslizan sobre ella favorecidas por la gravedad. Su acción erosiva depende, entre otros factores, de la cantidad de agua que se moviliza, de la velocidad que desarrolla, del tipo de terreno sobre el que discurre y de los sedimen-

Situación Bolívar, Venezuela Natal, Sudáfrica California, EE. UU. Lago Eikesdals, Noruega Bolívar, Venezuela Lago de Brienz, Suiza Isla del Sur, Nueva Zelanda Columbia Británica, Canadá California, EE. UU. Guyana Lago Eikesdals, Noruega Canadá Pirineos, Francia Río Nybuai, Noruega Brasil Río Krimml, Austria Valle Lauterbrunne, Suiza California, EE. UU. Australia Nueva Gales del Sur, Australia Noruega Suiza Río Cusiana, Colombia Río Iguazú, Brasil-Argentina Río Niágara, Canadá-EE. UU.

tos que arrastra con ella. En cualquier caso, suelen formarse pequeños surcos que pueden ir creciendo hasta llegar a producir auténticos abarrancamientos.

Cuando estas aguas se encauzan y forman cursos fluviales más o menos permanentes nacen los torrentes y los ríos.

Los torrentes, característicos de las regiones montañosas, suelen discurrir por terrenos muy inclinados.

Su cabecera, o lugar donde se reciben las aguas, suele presentar forma de embudo, que dirige las aguas acumuladas hacia el canal de desagüe, pasando después al cono de deyección.

La erosión en esta zona es muy intensa, ya que el relieve es accidentado y existen grandes desniveles del terreno.

Debido a la acción de la erosión, el torrente se va encajonando en la montaña de manera ascendente. Al llegar a la cresta montañosa, la corta, y los grandes bloques de derrubios son arrastrados por el torrente y se depositan en el cono de deyección.

Altura 979 m 948 m 739 m 655 m 610 m 604 m 580 m 503 m 491 m 488 m 468 m 440 m 422 m 420 m 404 m 400 m 400 m 357 m 347 m 335 m 300 m 300 m 300 m 70 m 59 m

En lo que se refiere a los ríos, éstos discurren por pendientes menos inclinadas y su régimen es más regular que el de los torrentes, alcanzando longitudes mucho mayores.

Se dividen en tres zonas. La zona superior o juvenil presenta características torrenciales, la erosión es significativa y se forman cascadas, gargantas y barrancos. Cuando el terreno es blando, integrado por arenas y arcillas, los cauces pueden adquirir una cierta anchura. Por el contrario, si el lecho está formado por rocas duras, los valles y cauces que se originan son más estrechos y su perfil toma forma de V. En la zona media, o madura, se suele alcanzar el equilibrio entre la erosión y la sedimentación. En la zona inferior, o senil, la carga sedimentaria arrastrada hasta allí por el río se deposita en el fondo y en las orillas.

Cuando el caudal de un río arrastra grandes bloques de roca, la acción erosiva es mayor, con efectos que pueden ser significativos. Un conocido ejemplo de ello es el cañón del río Colorado, en Estados Unidos, que tie-

48

GEOLOGÍA

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ne más de 450 km de longitud, con una profundidad que llega a veces a los 1.800 m.

Los ríos no suelen transcurrir en línea recta, a excepción de los tramos torrenciales. Las curvas que describen se conocen con el nombre de meandros. Al circular por ellos, el agua erosiona las orillas cóncavas, depositando los sedimentos originados en las convexas. Ello hace que los meandros se vayan desplazando aguas abajo en la misma dirección que el río, al tiempo que tienden a estrecharse, hasta que una parte del mismo queda separado del curso general y forma lagos semilunares.

Cuando un río varía su cauce en la forma antes descrita, va dejando una capa de depósitos fluviales, o aluviones, formada por cantos rodados, arena y cieno. Si más adelante existe una elevación del terreno o un descenso en el nivel de desembocadura, se genera un rejuvenecimiento del río. En tal caso, éste se encaja sobre sus aluviones, formando terrazas fluviales colgadas.

En ocasiones, el proceso de desplazamiento de un río hace que otro, que discurría a mayor altura cerca de él, abandone parte de su curso y vierta en el que discurre más abajo, lo que

se conoce con el nombre de captura de un río por otro.

Si una desigualdad en el terreno hace que el río aumente bruscamente su pendiente, aparecen los rápidos.

Los desniveles más acentuados generan cascadas, en tanto que los grandes accidentes orográficos, por los que se precipitan los ríos de una cierta importancia, dan lugar a cataratas y saltos.

El permanente discurrir de los ríos provoca la erosión de su cauce, que con el tiempo adquiere una pendiente permanente: la pendiente o perfil de equilibrio. Cuando esto se produce, la erosión y la sedimentación quedan equilibradas, predominando el transporte.

Muchos ríos aún no han alcanzado su perfil de equilibrio; otros, que sí lo habían hecho, se han visto afectados por movimientos geológicos internos o por cambios climáticos que los modificaron.

Algunos autores afirman que la erosión de las zonas montañosas consta de tres etapas. En primer lugar están los relieves escarpados o juveniles, pasando después a los redondeados de la etapa de madurez y llegando por fin a las formas seniles.

En esta última etapa, el terreno alcanza la forma de una región llana

Aguas subterráneas Las aguas subterráneas pueden ser juveniles o freáticas. Las primeras tienen su origen en el interior de la corteza terrestre y se deben al enfriamiento del magma, en tanto que las freáticas se forman por el agua de la lluvia, que pasa al interior de la corteza terrestre.

La zona de aireación es la parte más superficial del suelo y en ella no hay agua. Debajo de la misma se encuentra la zona de saturación, completamente llena de agua. Entre ambas zonas se localiza el nivel freático, cuyos límites varían en función del nivel de agua existente en las distintas estaciones climáticas.

Se forma una zona de saturación cuando existe una capa de terreno permeable, con otra impermeable por debajo, o bien si las precipitaciones son lo bastante importantes como para formarla.

Por otra parte, el nivel freático reproduce de alguna manera las formas del relieve de la superficie. Cuando las formas topográficas cortan este nivel, el agua emerge en forma de manantial.

Los estratos permeables dejan pasar el agua de la lluvia, que tiende a infiltrarse hacia el fondo del sinclinal, cuando los flancos del relieve están cortados por la topografía. Si se perfora un pozo en este lugar, el agua surge como un surtidor, debido al principio de los vasos comunicantes, para igualar su nivel con el de las zonas de alimentación: son los pozos artesianos.

con suaves ondulaciones, la penillanura. Estos terrenos suelen quedar al mismo nivel que el de la base, que acostumbra a ser el del nivel del mar.

Cuando los movimientos epirogénicos vuelven a elevarla se inicia otro ciclo erosivo, que tiende a reducir las nuevas formas hasta convertirlas en una nueva penillanura al nivel de la base.

El modelado marino La acción del mar, al tiempo que ejerce un efecto erosivo, realiza una actividad de deposición sedimentaria. El permanente choque de las olas arranca trozos de roca que, al incorporarse a las mismas, multiplica su efecto, que pasa a denominarse abrasivo.

La erosión diferencial ocasiona la formación de cuevas, agujas aisladas, puentes naturales, etc. Además, procedente de los ríos o de las mismas costas, las olas acarrean arena, que se deposita y forma las playas.

Según sea su relación con la dirección de los pliegues continentales se distinguen dos tipos de costas, la atlántica y la pacífica.

En las primeras, los pliegues discurren perpendiculares al litoral, formándose numerosos accidentes a modo de salientes y entrantes, por ejemplo cabos y ensenadas. En las costas pacíficas, por el contrario, las formas montañosas se desarrollan en paralelo a la costa, que discurre de forma más rectilínea.

Lo cierto es que la línea de la costa se modifica de una manera constante. Además de su acción erosiva, el mar realiza continuas acciones de avance y retroceso sobre las tierras continentales. Los sedimentos más habituales en la costa suelen ser de tipo arenoso, originando barras y espigones separados de la playa.

Cuando se forma una barra arenosa a la entrada de una ensenada o entrante del mar se origina una albufera, también denominada laguna costera. Si el depósito de arena une la costa con alguna isla cercana, esta última recibe el nombre de tómbolo.

Los deltas son el resultado de los depósitos fluviales, y están constituidos por sedimentos de ese origen que los ríos acarrean hasta el mar.

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Básicamente, las cuencas oceánicas están constituidas por las plataformas continentales y los fondos abisales.

La profundidad de las primeras, que en realidad son una continuación submarina del continente al que rodean, aumenta de forma progresiva y no suele sobrepasar los 200-250 m, siendo sobre esta plataforma donde se depositan los sedimentos continentales. Además, en las plataformas continentales suelen desarrollarse los cañones submarinos, que son profundos surcos, con forma de valles fluviales muy escarpados, que nacen cerca de la costa.

El límite de las plataformas continentales está situado a distancias muy variables de la costa. Sin embargo, en todas ellas la llamada línea de barro las separa del talud continental, que es la zona de transición entre la plataforma y las profundidades oceánicas, por lo que su pendiente es considerablemente mayor que la de la plataforma.

La profundidad de los fondos abisales ronda los 5.000 m, aunque en las costas cercanas a las grandes cordilleras, como en la costa pacífica americana o junto a las guirnaldas insulares, se forman las llamadas fosas oceánicas, cuya profundidad puede superar los 10.000 m.

Por otra parte, existen en los fondos oceánicos auténticas cordilleras sumergidas, como es el caso de la dorsal atlántica, además de algunos montes aislados con forma de meseta, los guyots, que pueden alcanzar los 2.000 m de elevación sobre el lecho marino.

Modelado cárstico Como ya se indicó al hablar de meteorización, cuando el agua se combina con el anhídrido carbónico del aire convierte las rocas calizas en bicarbonatos solubles.

Las calizas son muy permeables y filtran el agua con facilidad. Así pues, el anhídrido carbónico contenido en la misma ensancha las fisuras y grietas y da lugar a la formación de cuevas y cavernas.

Estas cuevas suelen conformar una amplia red de simas verticales y de pisos laberínticos, paralelos a los planos de estratificación de las calizas. En estas zonas es frecuente que un río desaparezca bruscamente en un sumide-

Geodinámica externa

49

El choque de las olas contra las rocas ejerce un fuerte efecto erosivo, multiplicado por la acción de los fragmentos rocosos que arranca.

ro, continuando su curso por cuevas y galerías excavadas bajo tierra y llegando incluso a formar lagos subterráneos en el interior de las mismas.

Los ríos así formados transcurren sobre la base impermeable de la formación caliza hasta que su curso se ve interrumpido por un corte topográfico, lo que da lugar a la formación de manantiales muy caudalosos o resurgencias.

Este conjunto de formas se denomina aparato cárstico, y sus rasgos topográficos característicos son las torcas y las dolinas, producidas por el hundimiento de oquedades cársticas bajo la superficie.

La acción del agua de lluvia sobre las calizas expuestas a la intemperie da lugar a una configuración denominada lenar o lapiaz, conjunto de rocas que presentan un aspecto erizado producido por dicha erosión.

Cuando el agua gotea del techo de la cueva, la caliza precipitada va generando un carámbano de cal, denominado estalactita. El agua que gotea sobre el suelo también precipita caliza, y surge una formación ascendente conocida como estalagmita. Algunas estalactitas y estalagmitas terminan por unirse, dando lugar a auténticas columnas de material calizo.

_ Preguntas de repaso 1. ¿Cuál es la primera fase de un mecanismo erosivo?

2. Cite las principales formas de modelado del relieve.

OCEANOGRAFÍA

E

l interés que el hombre ha sentido por el mar se remonta a la antigüedad. Desde su capacidad como fuente de recursos alimenticios, representados por la pesca y la recolección de algunos tipos de algas, pasando por sus posibilidades como vía para las comunicaciones y el transporte y, más recientemente, las perspectivas de otros tipos de explotación, por ejemplo la petrolífera, el mar siempre ha ejercido una fuerte atracción sobre los seres humanos.

En la actualidad se buscan también en los océanos respuestas al origen del planeta y de la vida misma. Todos estos temas los abarca la oceanografía, que es la ciencia que estudia los diversos aspectos de los mares y que

se divide en oceanografía física, química, geológica y biológica.

La oceanografía física estudia fenómenos como la temperatura, la densidad, la presión o la salinidad y el comportamiento de los mares y océanos.

La concentración media de sales es de un 35/1.000, es decir, que en cada litro de agua hay unos 35 g de sales en disolución. Aunque esta cifra es variable, su principal componente siempre es el cloruro de sodio.

La variación de la salinidad puede deberse a varias causas. El agua dulce que aportan las precipitaciones y los ríos diluye la salinidad del mar. Así, el Amazonas, el Orinoco y el río de la Plata, en Sudamérica; el Ganges y el

La investigación oceanográfica moderna se sirve con frecuencia de pequeños submarinos y naves sumergibles equipadas a tal efecto, como muestra la fotografía.

Fotografías de cabecera: imagen de la Tierra tomada desde un satélite (izq.) y fragmento de cromoferrita (der.).

Brahmaputra, en el golfo de Bengala, y los ríos Zaire y Níger, en el golfo de Guinea, son claros exponentes de ese aporte.

Por otra parte, la temperatura determina la mayor o menor evaporación del agua. Así, los mares más salinos suelen ser los tropicales, ya que en esas zonas las precipitaciones son escasas y las elevadas temperaturas producen una gran evaporación, que se ve complementada por la acción de los vientos alisios.

El Atlántico es el océano más salino, llegando a alcanzar el 37/1.000 de salinidad en las zonas antes citadas, mientras que el océano Pacífico es el que más se aproxima a la salinidad media.

El más salobre de todos los mares es el mar Rojo, que está ubicado entre desiertos, por lo que apenas recibe el agua proveniente de algunos uadis (cursos de agua intermitentes de regiones secas). Aparte de las fuertes temperaturas, que se traducen en una elevada evaporación, las precipitaciones siempre son escasas y a veces ni siquiera se producen durante largos períodos.

Los aspectos que conforman el comportamiento de los mares son sobre todo los movimientos oceánicos, como las corrientes y las mareas, y la propagación de diferentes estímulos físicos en este medio.

La oceanografía química estudia las características correspondientes, por ejemplo la interrelación del agua marina con la atmósfera, las costas y el fondo del mar.

La oceanografía geológica profundiza en la formación y constitución rocosa del fondo oceánico y de las

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Oceanografía

51

Escala de Beaufort

Cifra 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12-17

Tipo de viento

Velocidad del viento (en km/h)

Calma Aire ligero Brisa ligera Brisa Brisa moderada Brisa fresca Brisa fuerte Viento moderado Viento fresco Viento fuerte Viento muy fuerte Tormenta Huracán

Menos de 1 De 1 a 5 De 6 a 11 De 12 a 19 De 20 a 28 De 29 a 38 De 39 a 49 De 50 a 61 De 62 a 74 De 75 a 88 De 89 a 102 De 103 a 117 Más de 117

costas. Una parte importante de su actividad la constituye el estudio de las dorsales oceánicas.

Por último, la oceanografía biológica se ocupa de estudiar la vida vegetal y animal que se desarrolla en este medio, así como su relación con todos los aspectos antes mencionados.

Aunque desde un punto de vista estricto las formaciones coralinas no son parte de la oceanografía biológica, su génesis sí que lo es, ya que tanto los diversos tipos de arrecifes como los atolones constituyen distintas fases de un mismo proceso evolutivo orgánico.

El progresivo hundimiento de las islas que están rodeadas por los primitivos arrecifes costeros va dando paso a los denominados arrecifes barrera. Éstos, que al principio pueden quedar semisumergidos, son completados por los corales, que forman un anillo emergente.

Cuando el resto de la isla termina de hundirse, el arrecife coralino anular permanece alrededor de una laguna central.

Los atolones constituyen los restos de antiguas islas sumergidas bajo las aguas, lo que explica la existencia de formaciones de madréporas a gran profundidad.

Para realizar los estudios oceanográficos se llevan a cabo expediciones con barcos especialmente equipados para ello. También se emplean esta-

Efectos Calma total.

Mar rizada.

Oleaje débil.

Las crestas de las olas comienzan a romper.

Olas que forman palomillas.

Las olas son mayores.

Las olas son grandes y tienen crestas espumosas.

Los golpes de viento dispersan la espuma.

Las olas son alargadas y rompen sobre sí mismas.

Cuando rompen las olas se produce mucha espuma.

Las olas son espumosas y enormes.

Las olas alcanzan tal altura que pueden ocultar a las embarcaciones pequeñas.

La espuma y el agua se pulverizan en el aire; la visibilidad es escasa.

ciones, sondas y aparatos automáticos que analizan constantemente determinadas zonas oceánicas.

Movimientos oceánicos Básicamente, los movimientos marinos pueden deberse al oleaje, las mareas y las corrientes marinas.

Las olas. El característico movimiento ondulatorio de la superficie del mar suele deberse a la acción del viento y afecta a sus capas superiores, desde la superficie hasta unos 7-10 m de profundidad.

En las proximidades de las costas, cuando la pendiente litoral es muy escasa, la parte profunda de las olas sufre un retraso debido al roce con el fondo marino, al tiempo que la parte superior continúa su avance. A medida que dicho fondo se eleva, el desequilibrio aumenta, lo que determina que al principio la ola gane altura y luego caiga hacia delante, rompiendo sobre la playa o incluso antes de llegar a ella.

El constante roce de las olas con el fondo da lugar a la erosión, remoción y transporte de sus productos. Al mismo tiempo, la energía de las olas se ve considerablemente reducida. Así, a 20 m del fondo su fuerza superficial queda disminuida al 15 por ciento, mientras que a 50 m apenas es del 1 por ciento.

La longitud de onda del oleaje es la distancia, expresada en metros, que separa las respectivas crestas de dos olas sucesivas.

En el oleaje originado por el viento, éste determina su dirección, velocidad, altura y periodicidad. Este tipo de movimiento se denomina mar de viento o de olas forzadas.

Cuando el desplazamiento de las olas es independiente de los vientos locales por haberse originado en una zona alejada del mar con diferente meteorología, dicho oleaje se denomina mar de fondo u olas de leva.

Así, en los mares tropicales es frecuente encontrarse, aunque no sople el menor viento, con amplias ondulaciones que provienen de fuertes temporales que pueden tener lugar a centenares de kilómetros de distancia.

Por su parte, los maremotos tienen su origen en erupciones volcánicas o movimientos sísmicos submarinos o costeros. Sus olas, que se desplazan a grandes velocidades, pueden superar los 20 m de altura. La ondulación en alta mar puede pasar casi inadvertida, pero al llegar a la costa las olas se ven frenadas de la forma antes explicada y su altura aumenta considerablemente. El efecto de los maremotos sobre los territorios costeros suele ser devastador.

La altura de las olas se mide desde su base hasta la parte superior de la

52

GEOLOGÍA

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La atracción gravitatoria del Sol y la Luna es la base de los movimientos marinos que constituyen las mareas.

cresta. Existen distintas escalas para clasificar el oleaje.

La escala internacional de Douglas se basa en la altura de las olas, estableciendo una equivalencia entre la fuerza del viento y el estado de la mar. Esta escala va desde el 0, mar en calma, hasta el 9, mar arbolada, con olas que superan los 10 m de altura.

La escala de vientos de Beaufort va del 0, o mar en calma, hasta el 12-17 de huracán, y también reconoce la equivalencia anterior. Otras formas de clasificar las olas toman en cuenta su periodicidad y su velocidad.

Las mareas. La acción combinada de la Luna y el Sol ejerce su efecto sobre el nivel de los mares. La fuerza gravitatoria de ambos astros provoca un abombamiento vertical en las partes del planeta perpendiculares a cada uno de ellos.

Aunque el efecto de la atracción de la Luna es mayor que el del Sol, sus respectivas posiciones con respecto a la Tierra, además de la rotación de la misma y de las condiciones geográficas locales, dan lugar a muchas posibles combinaciones.

Cuando ambos astros coinciden en una línea recta perpendicular a la Tierra, lo que ocurre durante las fases de luna nueva y luna llena, se producen las mareas más intensas, denominadas mareas vivas.

El nivel máximo de las mareas se denomina pleamar, y su nivel inferior recibe el nombre de bajamar. En las costas, las mareas se manifiestan con oscilaciones que llegan a alcanzar amplitudes de hasta 18 m.

En algunas zonas de las costas atlánticas, dichos movimientos alcanzan gran espectacularidad, por ejemplo en la isla de los Pájaros (península Valdés, Argentina), que en cuestión de horas se convierte en un promontorio perteneciente a la línea costera, o también en el monte Saint Michel, en Francia.

Las corrientes marinas. Este tipo de corrientes no sólo se produce en la superficie de los océanos, sino también a grandes profundidades. No obstante, las corrientes a gran profundidad sólo son perceptibles por su diferencia de

temperatura, ya que el movimiento sólo se manifiesta en la superficie.

La velocidad de las corrientes suele ser escasa, de unos pocos kilómetros por hora, pero en algunos casos, por ejemplo en los estrechamientos, puede verse notablemente incrementada. Sin embargo, su fuerza es suficiente como para influir sobre la navegación de los barcos.

Una primera clasificación permite dividir las corrientes en costeras, que suelen estar producidas por factores locales, como vientos y mareas, y generales, mucho más importantes que las anteriores.

Estas últimas, originadas por los vientos dominantes de la Tierra y por la diferencia de densidad de las aguas, pueden subdividirse a su vez en corrientes frías o cálidas, según su lugar de origen.

Así, las corrientes frías, de desarrollo lineal, circulan desde las regiones polares hacia las ecuatoriales. Las cálidas, por su parte, describen ciclos que se desplazan de forma inversa a ambos lados del ecuador: en sentido horario en el hemisferio norte y al contrario en el hemisferio sur.

Ambos tipos de corriente ejercen su influencia sobre el clima de las regiones que recorren. Las corrientes frías generan climas fríos y secos, como el de Atacama, entre Chile y Perú, influido por la corriente de Humboldt, o el del Labrador, en Canadá, afectado por la corriente del mismo nombre.

Las corrientes cálidas producen un calentamiento del aire frío de las altas latitudes, lo que provoca a su vez la condensación del vapor de agua, con las consiguientes precipitaciones.

En la línea litoral se alternan las costas rocosas con las áreas arenosas de aluvión que forman las playas. En la imagen, paisaje del litoral español en el que se combinan ambos elementos.

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Así, la corriente del Golfo regula la temperatura de las costas atlánticas europeas.

Otra posible clasificación establece distinciones entre: a) corrientes oceánicas, que afectan básicamente a la superficie y movilizan enormes masas de agua a miles de kilómetros; b) corrientes de marea, que dependen de la atracción de la Luna; c) corrientes de densidad, que se deben a la presencia de dos masas de agua de diferentes densidades, lo que facilita el desplazamiento de una sobre la otra; d) corrientes de turbidez, debidas al deslizamiento en el fondo oceánico de masas de lodos que se mezclan con el agua, y e) corrientes que acompañan a la marejada y a las olas, que suelen alcanzar enormes velocidades, y originan las variaciones costeras.

Las costas Playas. Las playas, que en las costas atlánticas pueden llegar a ocupar grandes extensiones, son en realidad la continuación de los territorios llanos litorales. Sobre dichos suelos se acumulan grandes cantidades de arena procedentes de los ríos o de la misma costa, que, siguiendo un proceso de erosión,

transporte y deposición sedimentaria, son acarreadas hasta allí por las olas del mar.

Aunque las olas suelen alcanzar la costa perpendicularmente a ella, en cuyo caso la arena removida por su movimiento no sufre desplazamientos, las olas oblicuas arrastran consigo arena y otros restos que forman las playas, entre ellos restos orgánicos u otros minerales generados por la erosión de los acantilados. En estos casos, las partículas más finas, como la arena, pueden ser arrastradas a grandes distancias por dicho tipo de oleaje.

El retroceso de los acantilados. La permanente acción de las olas sobre la base de los acantilados tiende a destruirlos y desintegrarlos. En las costas protegidas del oleaje, o cuando las corrientes y mareas son suaves, el efecto de la erosión también es escaso.

Sin embargo, en las costas escarpadas que quedan expuestas a la acción de esos agentes, la erosión puede llegar a producir grandes socavaduras. Éstas suelen ser dobles: la superior, poco pronunciada, se debe a la acción del oleaje de las mareas vivas; la otra, más marcada, corresponde a las aguas de las mareas muertas.

La acción de las olas no se deja sentir por igual en todas partes y las rocas que componen los acantilados

Oceanografía

53

tienen diferente dureza, de modo que el retroceso de los primeros se produce de una manera desigual, determinando la formación de diversos accidentes geográficos según se hayan visto más o menos afectados por la erosión.

Como consecuencia del retroceso de los acantilados, los accidentes topográficos quedan cortados. En el caso de los arroyos, por ejemplo, al llegar éstos a la costa caen formando cascadas.

Los fiordos. En las costas que sufrieron la erosión glaciar, creándose profundos valles que fueron después ocupados por el agua del mar, se produce un tipo característico de entrantes, de orillas muy escarpadas, llamados fiordos, que a veces mezclan alturas pronunciadas con grandes profundidades.

La forma de los fiordos puede variar según la topografía y la composición de los distintos terrenos. Así, los terrenos excavados por rocas eruptivas, como las graníticas, forman fiordos muy estrechos y ramificados; los originados en capas sedimentarias horizontales dan lugar a fiordos anchos y con escasas ramificaciones.

Entre los más conocidos se encuentran el fiordo de Sogne, con una extensión de más de 150 km, y el de Kjonses, ambos en la costa de Noruega.

1. Corriente costera de Siberia oriental

1

2. Corriente de Oyashio

18 7

3. Corriente de Kuroshio 4. Corriente australiana occidental

13

5. Corriente circumpolar antártica 6. Corriente australiana oriental

2

15

OCÉANO ATLÁNTICO NORTE

8 OCÉANO PACÍFICO NORTE

3

7. Corriente de Bering 8. Corriente del Pacífico norte 9. Corriente subecuatorial del Pacífico

14

10. Corriente de Humboldt o de Perú 11. Corriente del Pacífico sur

17

9 4 6

OCÉANO PACÍFICO SUR

19

10 16

11 5

OCÉANO ATLÁNTICO SUR

20

12. Corriente del Cabo de Hornos

OCÉANO 13. Corriente del Labrador ÍNDICO 14. Corriente del Caribe 15. Corriente del Golfo 16. Corriente del Atlántico sur 17. Corriente de Brasil

12

18. Corriente de Groenlandia Corriente caliente Corriente fría

Mapa de las principales corrientes marinas.

19. Corriente subecuatorial del Atlántico 20. Corriente subecuatorial del Índico

54

GEOLOGÍA

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Los fiordos son formaciones orográficas características de la costa noruega. A la izquierda, cascada de Las siete hermanas, en el fiordo Geiranger. A la derecha, vista del fiordo de Eagle.

También a este tipo pertenecen los de las costas de Islandia y Groenlandia, la península del Labrador y gran parte de la isla de Terranova, Alaska, y las costas pacíficas de la Patagonia y Tierra del Fuego. Su extensión total es de alrededor de los 30.000 km.

El relieve submarino Las plataformas continentales. Éstas alcanzan los 200 m de profundidad y su extensión a partir de la costa varía según su localización.

Así, las prolongaciones bajo el mar de los territorios llanos o poco elevados suelen ser muy extensas, al con-

trario que las plataformas correspondientes a territorios cuyas zonas costeras presentan alturas elevadas, como las cadenas montañosas.

En Sudamérica, por ejemplo, las primeras están representadas por las planicies de la costa atlántica, mientras que las segundas corresponden a la región andina, en la costa del océano Pacífico.

En ocasiones, los valles territoriales se prolongan por la plataforma continental hasta grandes distancias de la costa, como sucede en el río Indo o en los fiordos noruegos.

También se continúan otras irregularidades del relieve de la superficie.

Así, los promontorios, o partes más altas de las plataformas, emergen de las aguas formando islas, muchas veces alineadas, o incluso archipiélagos.

La región pelágica. A partir de los 200 m de profundidad y alrededor de los 2.000 m existen unas zonas intermedias. Después de ellas se producen bruscos ahondamientos, que llegan hasta los 600 m y que constituyen la región pelágica.

Esta zona, la de mayor desarrollo de los océanos, recibe pocos depósitos minerales. Dichos depósitos, muy finos y uniformes, están formados

por restos orgánicos, por ejemplo de radiolarios, y por materiales inorgánicos, como algunos tipos de arcillas.

La zona abisal y las grandes fosas oceánicas. Más allá de la región pelágica se encuentra la zona abisal. Suele estar relacionada con las grandes alturas continentales, lo que reviste gran importancia para explicar las considerables roturas y depresiones.

Los puntos de mayor profundidad se alcanzan en las fosas oceánicas. Éstas, que son poco extensas, guardan relación con las zonas de subducción de los márgenes continentales activos.

Su suelo está formado por la denominada arcilla de los grandes fondos,

Las principales fosas oceánicas Nombre

Localización

Profundidad estimada

OCÉANO ATLÁNTICO Fosa islas Sandwich Fosa de Puerto Rico

Islas Sandwich del sur Puerto Rico

8.091 m 8.821 m

OCÉANO PACÍFICO Abismo de Planet Abismo de Aldrich Fosa de Japón Abismo de Nero Abismo de Ramapao Abismo Emden Fosa de las Marianas

Islas Salomón Islas Kermadek Japón Islas Marianas Archipiélago Bonín Filipinas Islas Marianas

9.148 m 9.427 m 9.435 m 9.636 m 10.660 m 10.793 m 11.034 m

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probablemente un producto de la descomposición de los silicatos eruptivos.

Las zonas abisales más importantes se localizan en el oceáno Pacífico, y entre ellas se encuentran el abismo Emden, en Filipinas, que llega hasta los 10.793 m de profundidad; el de Ramapao, en el archipiélago de Bonín, de 10.660 m, y el de Nero, en las islas Marianas, con 9.636 m. No obstante, la máxima profundidad que se alcanza en la fosa de las Marianas supera los 11.000 m. En el Atlántico norte se encuentra la fosa de Puerto Rico, de 8.821 m de profundidad, y en las islas Sandwich del sur existe una fosa de 8.091 m.

Las dorsales oceánicas. Sobre las llanuras abisales se elevan las llamadas dorsales oceánicas. Son grandes cordilleras sumergidas, cuya longitud puede alcanzar varios miles de kilómetros, y con alturas de 1.500 a 2.500 m desde su base.

Cada dorsal oceánica está formada por dos alineaciones montañosas, cuya anchura alcanza varios centenares de metros, separadas entre sí por una fosa con un ancho de unos 20-50 km.

Su eje longitudinal está constituido por diversos segmentos rectilíneos no alineados entre sí, separados por fallas, denominadas fallas de transformación, que se desarrollan de forma perpendicular a la dirección de la dorsal. Estas fallas, al provocar el desplazamiento de los bloques que delimitan, constituyen la principal causa de los movimientos sísmicos que se originan en estas formaciones.

Las grandes dorsales conocidas están relacionadas entre sí. En conjunto, su longitud supera los 60.000 km y su superficie total equivale a la de los continentes.

Así, la dorsal medio-atlántica, que fue la primera en ser descubierta y es-

Oceanografía

55

La primera cartografía exacta del fondo de los océanos En la actualidad se han hecho públicos los datos obtenidos durante la década de 1980 y parte de 1990 por dos satélites (estadounidense y europeo) destinados al estudio del fondo de los océanos.

Gracias a todos esos datos se ha podido trazar un nuevo mapa, más exacto y completo, de dichos fondos oceánicos. Hasta hace poco, dichos mapas se realizaban a partir de los datos obtenidos por barcos que hacían rebotar ondas sonoras en el fondo para trazar su perfil, lo que daba lugar a numerosas inexactitudes.

La nueva información ha permitido comprobar que existen más del doble de volcanes submarinos de los que se tenía constancia hasta ese momento, así como confirmar la teoría de la tectónica de placas. Sin embargo, el nuevo mapa también revela que las intersecciones de esas placas son bastante distintas de lo que se pensaba, sugiriendo que éstas no son tan rígidas como se predecía.

Por otra parte, el examen de los datos puso de manifiesto que los accidentes del fondo oceánico se reproducen en la superficie marina, dando lugar a abombamientos y depresiones causados por la modificación del campo magnético de la Tierra.

Además de los geógrafos, oceanógrafos, estudiosos del clima, etc., otros grupos, como pescadores e industriales, también prevén sacar provecho de los nuevos datos. Mediante éstos se espera encontrar el tipo de rocas que se encuentran sobre los campos petrolíferos, así como el correspondiente a las erupciones volcánicas que dan lugar a la formación de depósitos marinos de diversos minerales, por ejemplo oro, plata, hierro y cobre.

tudiada, se extiende desde Islandia hasta el sur del océano Atlántico, al que divide en dos partes.

La continuación de esta dorsal se extiende por el sur de África, en la dorsal índica, que está relacionada con el sistema de fosas tectónicas de África oriental, los rift valleys.

Por último, tras haber pasado por el sur de Australia, se continúa con la dorsal del océano Pacífico.

Según las más modernas teorías geológicas, como la de la renovación constante de los fondos oceánicos, formulada por el estadounidense Henry Hess, las dorsales oceánicas constituirían elementos fundamentales de la corteza terrestre. Según dicha teoría, las rupturas de esta corteza, por las que se produce la

expansión del globo, se originarían en las dorsales oceánicas, que suelen coincidir con dichas zonas de expansión.

_ Preguntas de repaso 1. ¿Qué es la oceanografía y cuáles son sus ramas?

2. ¿Cuáles son los distintos movimientos oceánicos?

3. ¿Qué factores influyen en la variación de la salinidad del mar?

PETROLOGÍA Y PETROGRAFÍA

L

a petrología es la rama de la geología que estudia el origen y la naturaleza de las rocas que componen la corteza terrestre. Dicho estudio se completa con el de la petrografía, parte de la petrología cuyo interés se centra más en la descripción de los aspectos externos de las rocas y en la investigación sobre su estructura y los minerales que las integran.

Ambas disciplinas aportan informaciones de extraordinario interés para el conocimiento del material de la Tierra sobre el que, de forma directa o indirecta, se asienta la vida.

El estudio de las rocas abarca aspectos muy amplios y diversos, que van desde los directamente observa-

bles (color, dureza, etc.) hasta los microscópicos.

Así, entre las características de las rocas que merecen mayor atención están su composición mineralógica y química –minerales y elementos químicos que las componen y presencia relativa de cada uno de ellos–; su estructura y textura –distribución macroscópica y microscópica, respectivamente, de sus integrantes–; sus propiedades físicas, como, por ejemplo, la densidad, el peso específico, el grado de conductividad o su comportamiento al ser sometidas a tensiones externas –resistencia a la rotura, maleabilidad, plasticidad, etc.–, y, por último, su origen.

Reproducción fotográfica de la imagen que ofrece un cristal de cuarzo visto al microscopio.

Fotografías de cabecera: imagen de la Tierra tomada desde un satélite (izq.) y fragmento de cromoferrita (der.).

Clasificación de las rocas Existen múltiples maneras de clasificar las rocas, variaciones que dependen del criterio del que se parta. Así, si el punto de partida es la composición mineralógica, se clasificarían en rocas simples, formadas por un solo tipo de mineral, y compuestas, que son las integradas por varios minerales diferentes.

No obstante, el criterio más extendido y aceptado es el que, basándose en el origen de las rocas, las clasifica en exógenas, o formadas en el exterior de la Tierra, y endógenas, o formadas en su interior. Al primer gran grupo pertenecen las rocas sedimentarias, y al segundo, las ígneas y las metamórficas.

Las rocas sedimentarias se originan en la superficie terrestre debido al depósito de distintos materiales sólidos como consecuencia de los procesos propios de la geodinámica externa: erosión, traslación y sedimentación.

Las rocas ígneas constituyen el principal grupo de componentes sólidos de la Tierra. Se forman en el interior de la corteza durante los procesos orogénicos y eruptivos y salen al exterior en forma de un material fluido, denominado magma o lava, que se solidifica al enfriarse.

Las rocas metamórficas se generan también en el interior de la Tierra a partir de cualquiera de los dos tipos anteriores. Allí son sometidas a fuertes presiones y elevadas temperaturas que dan lugar a una serie de transformaciones físicas y químicas que son las que constituyen el metamorfismo.

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Rocas ígneas Generalidades Como ya se ha expuesto, las rocas ígneas se forman en el interior de la corteza terrestre y sus componentes están fundidos en una masa fluida, el magma, que puede salir al exterior en forma de lava durante la actividad volcánica, en cuyo caso las rocas resultantes se denominan volcánicas o efusivas, o bien solidificarse en el interior y dar lugar a las rocas plutónicas o intrusivas. Cuando éstas se depositan en forma de filones se denominan rocas filonianas.

El magma es un fluido líquido o semilíquido constituido por los minerales fundidos que, al solidificarse, dan lugar a la formación de rocas de tipo muy diverso, puesto que la composición del magma también lo es.

Por lo general, suele estar formado por soluciones de silicatos complejos, aunque también puede contener sustancias en suspensión, además de pequeñas cantidades de agua.

La temperatura del magma es de 500-1.000 ºC. En el transcurso de su enfriamiento, dependiendo de la forma en que éste se lleve a cabo y de su composición original, van diferenciándose los diversos minerales.

No todos los minerales surgen al mismo tiempo, sino que lo hacen de una manera ordenada y constante. En primer lugar surgen los minerales accesorios y los compuestos de hierro, luego los silicatos ferromagnésicos y finalmente los silicatos alcalinos y alcalinotérreos y el cuarzo.

En el complejo proceso de solidificación del magma pueden distinguirse varias fases. En la primera, o fase ortomagmática, que abarca hasta que la temperatura baja a unos 500 ºC, cristalizan los minerales más densos y pesados, los de punto de fusión más alto; en la fase pegmatíticoneumatolítica lo hacen el cuarzo y el feldespato ortosa, constituyéndose así las rocas plutónicas; por último, en la fase hidrotermal, en la que aún existe gran cantidad de vapor de agua y elementos volátiles, se forman disoluciones que ascienden y rellenan las grietas. Al depositarse,

los minerales metálicos forman filones y, por consiguiente, las rocas filonianas.

Al irse consolidando el magma, los elementos más ligeros, aún fluidos, tienden a ascender. Este fenómeno, conocido como diferenciación magmática, hace que las rocas superiores sean más claras y ligeras que las inferiores.

Las rocas en las que la sílice es abundante, ya sea libre, en forma de cuarzo, o bien combinada con otras sustancias, se denominan ácidas y son de colores claros, ligeras y de poca densidad. En el otro extremo se sitúan las rocas básicas, que son oscuras, pesadas y densas.

A medida que el magma asciende, otras rocas van incorporándose al mismo. Cuando éstas no terminan de fundirse, los trozos asimilados por el magma, que permanecen en su estado original, dan lugar a los denominados enclaves.

La forma y el tamaño de los minerales integrantes y las relaciones espaciales entre los granos individuales de los mismos determinan la textura de este tipo de roca. Por lo general, todas se caracterizan por su granularidad y cristalinidad.

Tipos de rocas ígneas La solidificación del magma da lugar a tres tipos de rocas ígneas: las plutónicas, las filonianas y las volcánicas. Las primeras, cuyo enfriamiento se produce lentamente en el interior de la corteza terrestre, están compuestas por cristales de igual dimensión; se las denomina rocas holocristalinas y un ejemplo de ellas es el granito.

Si el enfriamiento es rápido, como en el caso de la lava que sale a la superficie, aparecen las rocas volcánicas, amorfas y vítreas, por ejemplo la obsidiana. También suelen darse tipos intermedios, en los cuales la materia cristalina y la amorfa se combinan de múltiples maneras.

Los cambios térmicos y las fuertes presiones pueden provocar la transformación de rocas vítreas en cristalinas. También la interacción con agua con distinto nivel de mineralización, vapores o gases activos puede dar lu-

Petrología y petrografía

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Clasificación de las rocas ROCAS ÍGNEAS Plutónicas o intrusivas – peridotitas – gabros – graníticas Filonianas – lamprófidas – pegmatitas – aplitas Volcánicas o efusivas – basaltos – traquitas – andesitas – riolitas ROCAS SEDIMENTARIAS Detríticas – conglomerados o rudáceas pudingas brechas – arenáceas o areniscas ortocuarcitas arcosas grauvacas – lutáceas o arcillosas lateritas arcillas caolínicas loess No detríticas – carbonatadas – silíceas – ferruginosas – carbonosas – fosfatadas – salinas ROCAS METAMÓRFICAS (Tipos principales) Pizarras Gneises Esquistos-micacitas Cuarcitas Mármoles

gar a transformaciones en las rocas ya solidificadas.

Por último, cabe señalar que estos tipos de rocas se diferencian entre sí por su textura y algunos rasgos estructurales. Por ejemplo, la gran porosidad de las rocas volcánicas se debe al brusco escape de gases durante el rápido proceso de solidificación de la lava, mientras que las rocas plutónicas, al

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GEOLOGÍA

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Las rocas ígneas, como las que aparecen en la imagen, proceden de la solidificación del magma.

consolidarse con más lentitud, consiguen una cristalización más perfecta.

Rocas plutónicas o intrusivas. Reciben este nombre las rocas generadas por la consolidación del magma en el interior de la corteza terrestre.

Su estructura está determinada, principalmente, por las condiciones en las que se solidificaron, aunque también influyen la forma y las dimensiones de sus componentes mineralógicos, así como su disposición y su relación con las otras rocas. La más generalizada es la estructura granulosa, como en el granito, compuesta por un conjunto de cristales trabados entre sí.

Aunque hay muchas formas de clasificar estas rocas, comúnmente se dividen en tres grupos: – Las peridotitas son rocas básicas, muy pesadas y oscuras. Están compuestas por olivino, anfíboles y piroxenos. Formadas a grandes profundidades, resultan fácilmente alterables cuando emergen a la superficie, transformándose en serpentina, una piedra ornamental de color verde oscuro.

– Los gabros también son rocas básicas, pesadas y oscuras. Sus principales componentes son feldespatos

calcáreos, un piroxeno verde negruzco llamado dialaga y, algunas veces, olivino. Entre éstos destacan las basaltitas, rocas muy oscuras o incluso negras, pesadas y compactas. Presentan abundantes incrustaciones de magnetita y suelen formar columnas.

– Las graníticas son las rocas ígneas de mayor difusión en la naturaleza.

Suele tratarse de rocas de aspecto granítico, también ácidas, aunque formadas por distintos minerales. Entre ellas se incluyen tanto el granito propiamente dicho como otras rocas de aspecto semejante que presentan particularidades específicas a escala microscópica.

El auténtico granito está compuesto por cuarzo, mica negra y, fundamentalmente, feldespato ortosa. Se trata de una roca ácida y poco densa, que suele constituir grandes macizos.

Aparece en ocasiones en las zonas centrales de muchas grandes cordilleras, formando regiones enteras: son los denominados granitos axiales.

Los granitos son las rocas más resistentes a la presión y su fractura se produce en planos que se cortan entre sí, formando bloques paralelepipédicos.

Sus características los convierten en

materiales de primera elección en la construcción, pavimentación, etc.

Por lo general, este tipo de rocas aparece formando grandes masas informes. Aunque su génesis tuvo lugar en las profundidades, al tratarse de rocas muy resistentes, la erosión elimina las capas superiores, haciendo que afloren a la superficie.

Rocas filonianas. Se podría decir que las rocas filonianas representan una transición entre las plutónicas y las volcánicas: aunque el magma que las forma no llega a aflorar, se acerca mucho a la superficie y rellena las grietas que va encontrando a su paso. En algunos casos, el elemento de relleno es el mismo magma; en otros, se trata de soluciones hidrotermales que precipitan minerales que se depositan y rellenan las mencionadas fracturas.

Las rocas así formadas, tabulares, generan formaciones denominadas diques. Su textura suele ser aplítica o bien porfídica. Las primeras están formadas por cristales pequeños y uniformes; las segundas, que reciben la denominación general de pórfidos, se caracterizan por presentar grandes cristales aislados entre sí, los fenocristales, que suelen estar rodeados por otros mucho más pequeños.

Los principales tipos de rocas filonianas son los siguientes: – Las lamprófidas, rocas básicas y oscuras. Están compuestas por augita, hornblenda y biotita, y su textura puede ser aplítica o porfídica. Suelen aparecer en los macizos graníticos.

– Las pegmatitas tienen la misma composición que el granito, pero presentan cristales muy grandes, de hasta 1 m de diámetro. Contienen minerales accesorios, también de grandes proporciones, como topacios, turmalinas o berilos. Por lo general, se localizan en macizos graníticos, asociadas a las aplitas.

– La aplitas también tienen la misma composición que el granito, aunque en ellas la proporción de mica negra es muy inferior. De tonos muy claros y textura aplítica, suelen encontrarse asociadas a granitos.

Por lo general, se puede afirmar que las fracturas del terreno nunca se

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encuentran aisladas, sino formando conjuntos que afectan a toda una región. Como ya se ha indicado, los diques son formaciones de rocas filonianas que rellenan dichas fracturas.

Es frecuente en una región que todos los diques que siguen la misma dirección tengan idéntica composición; ello se debe a que todas esas fracturas, más o menos paralelas entre sí, se formaron en una misma época, por lo que fueron rellenadas por el mismo tipo de magma.

La estructura de los diques suele ser zonal y simétrica al plano medio.

Los cristales de mayor tamaño se encuentran en su parte interior, mientras que los más pequeños se ubican en la periferia.

Rocas volcánicas o efusivas. Se forman a partir de los materiales que arrojan los volcanes, que pueden estar constituidos por lava o por productos de proyección aérea.

En el primer caso se aprecia que, al solidificarse al aire libre o bien bajo el mar, dicha consolidación se produce de manera rápida. Ello hace que sus formas de fluido, entre las cuales se encuentran numerosas burbujas que no llegan a reventar, se conserven bastante bien. Todo ello confiere a las rocas de este origen estructuras fluidales y esponjosas o vacuolares.

En las erupciones submarinas, las lavas producidas suelen adoptar una forma almohadillada, por lo que la estructura de las rocas así formadas recibe esa denominación.

La textura de estas rocas puede ser totalmente vítrea si el enfriamiento de la lava fue tan rápido que no dio lugar a la formación de cristales, o porfídica, cuando algunos minerales consiguieron cristalizar antes de finalizar dicho proceso. En este último caso, la pasta que rodea los fenocristales puede ser totalmente cristalina, como sucede en las rocas filonianas, totalmente vítrea o bien una combinación de ambas formas.

Los productos de proyección aérea, como cenizas volcánicas, bombas, puzolanas y lapillis, dan lugar a la formación de las rocas piroclásticas.

Entre este tipo de rocas se encuentran los aglomerados volcánicos o brechas de explosión. Éstos están compuestos por grandes fragmentos

de las rocas que formaban el cono del volcán, en ocasiones mezclados con lavas y cenizas, y constituyen las rocas volcánicas propiamente dichas.

Además de éstas, las tobas volcánicas se forman por sedimentación subaérea de lapillis y cenizas.

Las rocas volcánicas presentan gran diversidad; no obstante, para su estudio pueden agruparse en varios tipos generales: – Los basaltos son las rocas volcánicas más conocidas. De composición parecida a la de los gabros, su textura es porfídica y a veces contienen vidrio. El afloramiento de las lavas basálticas suele tener lugar a través de grandes fisuras de la corteza, tras lo cual, debido a su gran fluidez, pueden extenderse sobre amplias superficies.

– Las traquitas van siempre asociadas a las anteriores. Son rocas ácidas y claras. Se forman a partir de lavas muy poco fluidas, que suelen taponar los cráteres, lo que produce grandes explosiones.

– Las andesitas son rocas de estructura porfídica compuestas por feldespatos, anfíboles y piroxenos.

– Las riolitas se distinguen de las anteriores porque además contienen cuarzo, que es el componente de los

Petrología y petrografía

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fenocristales, mientras que la pasta suele contener microcristales y vidrio.

Rocas sedimentarias Generalidades Las rocas sedimentarias se originan por la acumulación que se produce en procesos propios de la geodinámica externa y es frecuente que formen estructuras estratificadas, aunque a veces la continuidad de la sedimentación en grandes espesores da lugar a rocas homogéneas y macizas.

Los agentes erosivos responsables de la meteorización actúan sobre las rocas superficiales y las destruyen.

A continuación, sus restos, que pueden tener tamaños muy diversos, son transportados por distintos agentes, como el viento, el agua o el hielo, hasta las zonas más bajas, que constituyen las cuencas de sedimentación, donde se depositan. Todo este proceso recibe el nombre de sedimentogénesis.

Una vez depositados en la cuenca, los sedimentos son cubiertos por capas sucesivas de otros nuevos. Con el tiempo, todos van siendo enterrados y sufren las transformaciones físicas y químicas (proceso de diagénesis) que los convertirán en una roca sedimentaria.

Las rocas carbonatadas Las rocas carbonatadas también se denominan calizas, ya que de ellas puede obtenerse cal a través de un proceso de calcinación. Están compuestas principalmente por carbonato cálcico y magnésico.

Merecen mención especial porque constituyen uno de los tipos de rocas más abundantes de la corteza terrestre. Conforman un grupo heterogéneo, cuyos orígenes pueden ser diversos.

Las de origen detrítico son semejantes a los conglomerados, las areniscas y las lutáceas. Un ejemplo de ellas es la denominada caliza litográfica, en la que se han encontrado restos fósiles, como Archœopterix lithographica.

Las calizas químicas se forman por la precipitación del carbonato cálcico insoluble; son las responsables de la formación de las estalactitas y estalagmitas de las cuevas y cavernas, los travertinos de los ríos y fuentes calcáreos y las tobas de algunos ríos y lagunas.

Las calizas más abundantes son las orgánicas, cuyo origen puede venir determinado por la actividad biológica de algunos seres vivos, como algas y bacterias, o deberse a la acumulación de esqueletos, conchas o caparazones de moluscos, fosaminíferos, braquiópodos y otros animales. Estas últimas son las más frecuentes.

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GEOLOGÍA

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En el estudio de este tipo de rocas resulta fundamental distinguir los minerales que ya estaban presentes en el sedimento de los que aparecen en una fase posterior, como resultado del proceso de diagénesis, ya que estos datos permiten obtener una valiosa información sobre el medio en el que se formaron. Entre los minerales cuya presencia en el sedimento es más frecuente (llamados también minerales alóctonos o detríticos) cabe citar el cuarzo, las micas y las arcillas. Entre los segundos (denominados autóctonos o químicos) se encuentran diversas sales, como carbonatos, fosfatos y sulfuros.

Otro aspecto importante del estudio de las rocas sedimentarias es el referido a la forma en que unas capas se disponen sobre las otras, es decir, a su estratificación. Cuando la roca se presenta en un solo estrato uniforme, se dice que la estratificación es homogénea; en cambio, cuando está formada por capas muy finas, se habla de microestratificación; en los casos en los que el tamaño de los fragmentos detríticos disminuye a medida que se acercan a la superficie se dice que existe granoselección; por último, se denomina estratificación entrecruzada a aquella en la que algunos planos de estratificación se cruzan con otros.

Dado que estas rocas pueden esconder residuos orgánicos, suelen

encontrarse en ellas fósiles o sus moldes. En ocasiones, éstos pueden aparecer alterados y no es posible apreciar su organización primitiva, como sucede en los grafitos, mientras que otras veces conservan su forma e incluso su organización interna, como en el caso de los fósiles vegetales o animales.

Tipos de rocas sedimentarias Como sucede en general con todas las rocas, también las sedimentarias pueden ordenarse en función de diferentes criterios. La clasificación más usual, no obstante, es la basada en su origen, composición y textura e incluye dos grupos principales: las rocas detríticas y las no detríticas.

Las primeras son aquéllas cuya formación se debe fundamentalmente a procesos físicos (la acción del viento o del agua del mar, por ejemplo) y están constituidas por materiales detríticos. Se las conoce así mismo con el nombre de clásticas.

Las no detríticas son aquéllas en cuyo origen han intervenido fenómenos físico-químicos y la acción de los seres vivos. Dentro de este grupo merecen especial mención por su importancia –tanta que en algunos casos figuran como grupo aparte– las carbonatadas, cuyas principales re-

La precipitación de carbonato cálcico insoluble da lugar a la formación de estalactitas, columnas que penden del techo de las cuevas, y de estalagmitas, depósitos que surgen del suelo.

presentantes son las calizas (v. recuadro de pág. 59).

Rocas detríticas. Estas rocas están constituidas por la unión de elementos diversos transportados por acción mecánica. Según los elementos que las compongan y el tamaño y distribución de los mismos pueden adoptar diversas formas (aplanada, redonda, etc.), tamaños y aspectos (brillante, áspero, etc.).

La compacidad de este tipo de rocas depende de la forma en que los fragmentos se disponen entre sí: perfectamente encajados y unidos, o dejando espacios huecos entre ellos, lo que determina su mayor o menor porosidad.

Todo ello tiene una gran importancia de cara a la permeabilidad, en función de la cantidad de agua que puede circular a través de la roca.

Algunas rocas son muy sólidas y compactas, trabadas entre sí, mientras que otras son sueltas y se disgregan con facilidad. Sus fragmentos pueden aparecer distribuidos de forma homogénea, o bien orientados en una dirección determinada.

En la constitución de las rocas detríticas pueden distinguirse varios componentes. Los elementos de mayor tamaño son los clastos; éstos se ligan entre sí gracias a la matriz, que está formada por otros elementos más finos que los anteriores; por último aparece el cemento, de composición similar a los primeros, que es un material que se encuentra entre los anteriores, donde se depositó en forma de precipitado.

Según el tamaño de los materiales que las componen, las rocas dendríticas se clasifican en tres categorías principales: los conglomerados o rocas rudáceas, las rocas arenáceas o areniscas y las lutáceas o arcillosas.

Los conglomerados son las rocas detríticas formadas por cantos mayores de 2 mm. Por ejemplo, la acumulación de cantos costeros puede dar lugar a la formación de roca tras un proceso de unión y cementación. Dicho proceso se ve favorecido por la circulación entre sus componentes originales de aguas cargadas de bicarbonato cálcico que, al precipitar en forma de carbonato, rellenan los intersticios que aquéllos dejaban entre sí.

En estos casos, la matriz suele ser

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El ciclo petrológico

MAGMA Fu si ón

n ció ca ifi lid So

Ultrametamorfismo

Metamorfismo

ROCA METAMÓRFICA

ROCA ÍGNEA

ROCA SEDIMENTARIA

Erosión

Erosión

n sió Fu

DERRUBIOS

n ció ica f i t Li

S e di m en t o gé ne sis

arenosa y el cemento está formado por materiales calcáreos o silíceos.

Los cantos redondeados forman conglomerados que se denominan pudingas. Son frecuentes en las graveras fluviales, los deltas de los ríos, etcétera.

Si los cantos no han sido arrastrados por las corrientes, por lo general son muy angulosos y los conglomerados se llaman brechas. Son frecuentes las brechas de falla, producidas por una fractura tectónica.

Cuando todos los cantos son del mismo material, el conglomerado se denomina monogénico; si se trata de diversos materiales mezclados entre sí, se llama poligénico.

Las rocas arenáceas o areniscas son el resultado de la litificación de las arenas. Este proceso puede darse en arena de los desiertos, las playas, las orillas de los ríos, etc. Su matriz suele ser arcillosa y el cemento, silíceo, ferruginoso, calcáreo o de otro tipo.

Como sucede en los conglomerados, la clasificación en este caso se establece en función de la naturaleza de los granos y del cemento, distinguiéndose entre las ortocuarcitas, las arcosas y las grauvacas.

Las primeras están formadas por granos de cuarzo muy seleccionados, redondeados y pulidos, muy unidos entre sí por un cemento fundamentalmente silíceo, por lo que son muy duras y compactas.

Las arcosas presentan abundantes granos de feldespato, muy angulosos, además de una pequeña proporción de mica y cuarzo. Su cemento, escaso, es a veces calcáreo.

Las grauvacas están formadas por granos de materiales muy diversos, angulosos y poco seleccionados. Entre ellos predominan el cuarzo y fragmentos de rocas, como la pizarra. Su matriz acostumbra a ser arcillosa y suele presentar granoselección.

Las lutáceas o arcillosas tienen un grano muy fino y están formadas por minerales arcillosos pertenecientes a los filosilicatos, aunque también hay micas, sílice, óxidos e hidróxidos de hierro y aluminio entre los materiales.

Son rocas especialmente complejas, de composición muy heterogénea, cuyo origen y formación no están del todo claros.

Petrología y petrografía

SEDIMENTOS

Algunos ejemplos de estas rocas son las lateritas, propias de los países tropicales; las arcillas caolínicas; la denominada harina de roca, generada por la trituración ejercida por los glaciares, y el loess producido por el transporte y la acumulación eólica, que ocupa grandes regiones en diversas zonas del planeta, como Argentina, Estados Unidos o China.

Las rocas no detríticas. Atendiendo a su génesis, cabe distinguir entre rocas químicas, formadas por la precipitación de sustancias en disolución, o rocas biogénicas, originadas como consecuencia de la acción de los seres vivos (precipitación de sustancias derivadas de sus actividades vitales o bien en la acumulación de sus restos mineralizados).

En función de su composición, las rocas no detríticas pueden ser, además de las carbonatadas anteriormente comentadas, silíceas, ferrugi-

nosas, carbonosas, fosfatadas o salinas.

En las rocas silíceas predomina la sílice cloidal: sílex, ópalo y calcedonia.

Su origen puede deberse a la floculación y precipitación de este material, que se encuentra disuelto en agua, así como a los aportes volcánicos.

Dependiendo de cómo se originaron, estas rocas pueden formar capas de sílex, pedernal, porcelanitas, trípoli, geiseritas o tobas silíceas.

Algunas de las últimas están formadas por acumulación de restos silíceos de origen orgánico. Así, las diatomeas, los radiolarios y las espículas de esponjas dan lugar a algunas de estas rocas. Son por lo general blanquecinas, de consistencia muy porosa, y suelen conservar los caparazones de estos organismos, que pueden observarse al microscopio.

Las rocas ferruginosas están formadas sobre todo por óxidos e hidróxidos

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GEOLOGÍA

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El metamorfismo Se denomina metamorfismo al proceso por el cual, cuando un mineral se encuentra en condiciones de presión y temperatura muy diferentes de las que había cuando se formó, su estructura cristalina se modifica y adapta a las nuevas condiciones. Si las variaciones ambientales resultan muy acusadas, el mineral reacciona químicamente con las sustancias entre las que está inmerso, formando otras que resulten más estables en el nuevo ambiente.

Esta transformación de los minerales puede producirse por variaciones de la presión, de la temperatura o por la combinación simultánea de ambos factores.

El metamorfismo más débil es el producido sólo por las variaciones de la presión, o dinamometamorfismo. Cuando tiene lugar en zonas de marcada actividad orogénica y muy localizadas, como las fallas y los mantos de corrimiento del terreno, provoca que las rocas se trituren, pero en cambio apenas se produce la transformación de unos minerales en otros.

De mayor intensidad es el metamorfismo debido al calor. El metamorfismo de contacto es el que tiene lugar cuando una formación rocosa es atravesada por un magma muy caliente. Cuando este fenómeno se produce, la temperatura de las paredes de dicha formación se eleva tanto que los minerales que la componen se transforman en otros.

Por último, el metamorfismo más importante e intenso es el que se produce en el fondo de los geosinclinales, donde la presión y la temperatura son enormes, y aumentan a medida que se profundiza. Este metamorfismo se conoce con el nombre de regional o de fondo.

de hierro, aunque también pueden contener carbonatos y sulfuros, por ejemplo la siderita y la pirita, o bien silicatos, como la glauconia. Su formación suele deberse a la floculación de los coloides de hierro en el agua, aunque también puede ser provocada por la acción de algunas bacterias.

Las rocas carbonosas, formadas sobre todo por carbono e hidrocarburos, proceden de la acumulación de restos orgánicos y son los que forman los yacimientos de petróleo y carbón.

El origen del petróleo se debe probablemente a la acumulación de restos de seres que en eras pretéritas habrían constituido el plancton, así como de otros animales marinos. En la actualidad, el petróleo puede encontrarse inpregnando rocas porosas, por ejemplo calizas, areniscas u otras, o bien formando grandes bolsas.

Los yacimientos carboníferos más importantes se formaron por la descomposición de restos vegetales durante el período del mismo nombre, en la era primaria. Los tipos de carbón más conocidos son la antracita, la hulla, el lignito y la turba.

En las rocas fosfatadas predomina el fosfato tricálcico; tienen su origen en la acumulación de heces y restos óseos de vertebrados, en especial peces. Forman los yacimientos de fosfatos.

Las rocas salinas, por último, son rocas cristalinas integradas principalmente por haluros de sodio, magnesio y potasio, así como por sulfatos de calcio. Su formación es consecuencia de la evaporación del agua salada de lagos o golfos cerrados, etc., que se produce principalmente en los climas muy cálidos.

Las rocas metamórficas Generalidades Reciben esta denominación las rocas originadas por metamorfismo, es decir, aquéllas que como consecuencia de las modificaciones físicas acaecidas en su entorno han sufrido un proceso de recristalización (v. recuadro superior). Aparecen sobre todo en las regiones montañosas sometidas a una profunda erosión. En algunas rocas de este tipo encontradas en Groenlandia se ha establecido la mayor antigüedad de los minerales terrestres: unos cuatro mil millones de años.

Dado que las rocas metamórficas son consecuencia de la transformación de las ígneas y las sedimentarias, están compuestas por minerales bien cristalizados, como las primeras, aun-

que su estructura puede adoptar una disposición similar a las segundas.

Las que proceden de las ígneas se denominan ortometamórficas, y las que provienen de las sedimentarias se llaman parametamórficas.

Tipos de rocas metamórficas El conjunto de rocas metamórficas es muy amplio. No obstante, dentro de él pueden distinguirse algunos grupos que destacan por su importancia o cantidad. Entre ellos están: Las pizarras. Son rocas de metamorfismo regional bajo, procedentes de las sedimentarias arcillosas. Suelen ser suaves al tacto y en ellas abundan los cristales de mica.

Los gneises. Constituyen el grupo más abundante y difundido de las rocas metamórficas. Se producen en las zonas profundas de los geosinclinales y su composición mineralógica es igual a la del granito. Constituyen el armazón de cadenas montañosas tales como los Pirineos o los Alpes.

Los esquistos y micacitas. Son de estructura foliada y están compuestos sobre todo por cuarzo y abundante mica, observable a simple vista.

Las cuarcitas. Son rocas duras y compactas, resultantes del metamorfismo de los granos de cuarzo de las areniscas silíceas.

Los mármoles. Son rocas de estructura cristalina y compacta, resultado de la recristalización del carbonato de calcio de rocas calizas. En estado puro suelen ser blancos, aunque la presencia de impurezas puede darles diferentes tonalidades.

_ Preguntas de repaso 1. ¿En qué tres grandes grupos se clasifican las rocas?

2. ¿Qué tipos de rocas integran el grupo de las sedimentarias no detríticas?

3. ¿Qué es el metamorfismo?

MINERALOGÍA

S

e denomina mineralogía a la ciencia dedicada al estudio de la composición química, la estructura y las propiedades de los minerales.

Los minerales han tenido gran importancia en la historia de la civilización, en lo referente tanto a la investigación científica como a la tecnológica. De ellos se obtuvieron los metales, que han permitido la fabricación de un gran número de instrumentos básicos para la evolución del ser humano.

Por su composición química, los minerales pueden ser simples, como es el caso del azufre, aunque es más común que estén constituidos por una combinación de elementos en forma de moléculas. La disposición de las moléculas de cada mineral determina sus características, de tal modo que una misma composición de elementos con partículas ordenadas de forma diferente da lugar generalmente a minerales distintos.

Se llaman amorfos aquellos minerales cuyas partículas no están ordenadas, sino dispuestas de forma caprichosa. Sin embargo, es frecuente que exista un ordenamiento característico para cada mineral, con sus átomos guardando distancias y orientaciones uniformes entre sí, lo cual les confiere las propiedades y caracteres morfológicos típicos. Tales minerales se dicen cristalizados.

La constitución de los minerales cristalizados es una retícula formada por unidades con forma poliédrica, donde los iones, átomos o moléculas se ubican en los vértices o, en ocasiones, en el centro de las caras.

La forma de cada unidad estructural, o celda unidad, así como su dis-

posición, es específica de cada mineral, ya que todas las variedades mineralógicas formadas por la repetición de un número indefinido de dichas celdas. En determinadas ocasiones, el mineral adopta una forma macroscópica también poliédrica, en cuyo caso se le denomina cristal.

Cristalografía La cristalografía es la rama de la mineralogía que se ocupa de estudiar los

El topacio, un silicato fluorado de aluminio que cristaliza en el sistema rómbico, es muy apreciado en joyería.

Fotografías de cabecera: imagen de la Tierra tomada desde un satélite (izq.) y fragmento de cromoferrita (der.).

cristales y las leyes que rigen la formación de los mismos.

La estructura interna de los minerales está relacionada con su composición química y con las condiciones de su formación. Así, la bella forma macroscópica de algunas piedras preciosas y otros minerales es un reflejo de la disposición de sus partículas constituyentes, que en virtud de las fuerzas de atracción y repulsión adoptan una ordenación específica con arreglo a unas leyes fijas.

La estructura cristalográfica de los

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GEOLOGÍA

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Los sistemas de cristalización Elementos de simetría

Formas cristalinas características

Cúbico o regular

6 ejes binarios, 4 ejes ternarios, 3 ejes cuaternarios, 3 planos principales, 6 planos secundarios, centro.

Cubo, octaedro, tetraquisoctaedro, trapezoedro, hexaquisoctaedro, triaquisoctaedro, dodecaedro pentagonal.

Diamante, sal gema, fluorita, oro, plata, cobre, espinela, magnetita, granate, galena, cobaltita, alumbre, silvina, blenda, tetraedrita, boracita, pirita, cuprita, clorargirita, cromita, cuprita, lazurita, leucita.

Hexagonal

6 ejes binarios, 1 eje senario, 1 plano principal, 6 planos secundarios, centro.

Pinacoide básico, prismas hexagonales, prisma dihexagonal, bipirámides hexagonales, bipirámides dihexagonales.

Apatito, berilo, piromorfita, grafito, covellina, molibdenita, pirrotina, plata roja, grenockita, nefelina, wurtzita.

Trigonal o romboédrico

3 ejes binarios, 1 eje ternario, 3 planos, centro.

Pinacoide básico, prisma ditrigonal, prisma trigonal, bipirámide ditrigonal, bipirámide trigonal, romboedro.

Arsénico, antimonio, bismuto, calcita, corindón, hematites, dioptasa, turmalina, pirargirita, proustita, ilmenita, dolomita, fenaquita, cinabrio, cuarzo (el tipo cristal de roca), oligisto, rodocrosita, magnesita, siderita.

Tetragonal

4 ejes binarios, 1 eje cuaternario, 1 plano principal, 4 planos secundarios, centro.

Pinacoide básico, bipirámides tetragonales, bipirámide ditetragonal, prismas tetragonales, prisma ditetragonal.

Vesubiana, scheelita, casiterita, rutilo, circón, wulfenita, calcopirita, fosgenita, apofilita, pirolusita, estanina.

Prismas rómbicos, pinacoide básico, bipirámide rómbica.

Azufre, marcasita, aragonito, cerusita, barita, hemimorfita, epsomita, topacio, olivino, anglesita, andalucita, anhidrita, antimonita, carnalita, celestina, estaurolita, enargita, diásporo, estroncianita, witherita, hiperstena, zoisita.

Denominación

Ortorrómbico

3 ejes binarios, 3 planos, centro.

Algunos minerales que cristalizan en el sistema

Monoclínico

1 eje binario, 1 plano, centro.

Pinacoides, pirámide monoclínica, clinoprisma, esfenoides.

Azurita, ortosa, augita, hornblenda, yeso, actinolita, biotita, epidota, espodumena, dialaga, dióptido, hidrargilita, mispiquel, manganita, moscovita, oropimente, rejalgar, serpentina, volframita, talco, arsenopirita, anfíboles, piroxenos.

Triclínico

Centro.

Pedión, pinacoides.

Albita, anortita, microclina, calcantita, wollastonita, turquesa, cianita.

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minerales puede ser amorfa u ordenada. En el primer caso, los minerales carecen de una estructura fija y sus partículas están desordenadas, normalmente como consecuencia de un proceso de formación demasiado rápido que habría impedido que aquéllas se estructuraran en disposiciones uniformes. Entre los minerales amorfos se encuentran los ópalos y la obsidiana. Sus líneas de fractura son alabeadas, y la falta de una estructura regular les confiere un aspecto que recuerda a algunas materias colágenas de origen orgánico, por ejemplo la cola de pescado.

Otros minerales, en cambio, tienen una estructura definida, manifestada por las propiedades que les son específicas. En tal caso se habla de materia cristalina. Al estar limitados por caras planas naturales, los cristales adoptan formas geométricas, lo que durante siglos se consideró su característica distintiva. Sin embargo, cuando Franz Neumann (1798-1895) demostró que las caras que los integran son el resultado de propiedades vectoriales discontinuas del medio cristalino, se propuso una nueva definición de cristal como todo cuerpo sólido homogéneo cuya elasticidad varía con la dirección.

Otros trabajos han demostrado que la fluidez es compatible con las estructuras cristalinas. Así, pueden encontrarse cristales blandos de argentita y de sustancias orgánicas como, por ejemplo, el canfeno, e incluso cristales líquidos y líquidos cristalinos, como el azoxifenetol.

Ante esta panorámica, Otto Lehmann (1855-1922) definió los cristales como “cuerpos sólidos o líquidos dotados de fuerzas moleculares directrices”.

Algunos autores distinguen los cristales sólidos de los líquidos por la falta de cohesión en estos últimos. Según dicho criterio, se denomina semicristales a los cristales líquidos.

Por su morfología y condiciones de simetría, cabe señalar siete tipos de celda unidad característicos de los sistemas cristalinos que, en virtud de ello, se dividen en cúbicos, hexagonales, trigonales, tetragonales, ortorrómbicos, monoclínicos y triclínicos.

Mineralogía

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El conocimiento de la estructura interna de los minerales, su composición química y sus propiedades físicas permite establecer criterios de identificación.

De acuerdo con la relación establecida entre las dimensiones relativas de tres aristas cualesquiera que concurran en un mismo vértice, los sistemas pueden ser: isométrico, grupo integrado por el sistema cúbico o regular, donde todas las aristas son de igual longitud; dimétrico, que comprende los sistemas hexagonal, trigonal y tetragonal y posee semejanzas en al menos dos proyecciones de aristas sobre los ejes de referencia, o trimétrico, que incluye el sistema ortorrómbico, el monoclínico y el triclínico, y donde las proyecciones de las aristas sobre los ejes son todas desiguales.

Los elementos de simetría constituyen una característica geométrica distintiva y sirven para definir los sistemas y clases de los cristales. Dichos elementos son el centro, los planos y los ejes. Estos últimos pueden ser binarios, ternarios, cuaternarios o senarios. Los cristales pueden tener de uno a seis ejes de simetría, excepto cinco.

En el sistema cúbico existen cuatro ejes ternarios; en el tetragonal, un eje cuaternario o binario; en el hexagonal, un eje senario; en el trigonal, un eje ternario; en el monoclínico, un eje

binario, un plano de simetría o ambas cosas a la vez, y en el rómbico, tres ejes binarios no equivalentes. El sistema triclínico no posee ejes ni planos, aunque puede haber centro de simetría.

Propiedades físicas de los minerales El conocimiento de las propiedades físicas de los minerales, aparte de facilitar el aprovechamiento práctico de los mismos, permite establecer criterios de identificación. Dichas propiedades, que están relacionadas con la estructura cristalográfica, dependen de la composición química del mineral.

Las propiedades que pueden expresarse en forma de cantidades reciben el nombre de escalares. Cuando estas cantidades se refieren a una dirección y a un sentido determinados, se habla de propiedades vectoriales.

En ellas, la intensidad puede variar según la orientación.

Las sustancias en las que algunas propiedades, como las ópticas o las mecánicas, reflejan valores distintos dependiendo de la dirección en que

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GEOLOGÍA

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Los sistemas de cristalización Relaciones cristalográficas

Sistemas

Formas cristalinas características

z c

o

90

Cúbico o regular

90

o

b

a

o

α = β = γ = 90 a=b=c

y

o

90

x

Cubo

w d

o

120 c

z Hexagonal

120

90

o

o

b

a 120

a

x

Prisma hexagonal

o

x

Trigonal o romboédrico

o o α = β = γ = 120 , δ = 90 a=b=c≠d

y

y

o

Prisma triangular

o

Prisma de base cuadrada

o

Prisma de base rectangular

α = β = γ = 120 a=b=c≠d

c

b α

z

z c 90

o

90

o

y

Tetragonal

α = β = γ = 90 a=b≠c

b

a

90

o

x z c 90

o

90

o

y b

Ortorrómbico a

90

o

α = β = γ = 90 a≠b≠c

x z c β

90

o

y b

Monoclínico a

90

o

o o α = γ = 90 , β ≠ 90 a≠b≠c

Paralelepípedo monoclínico

x z

c β

Triclínico a x

α

y b

γ

α ≠ β ≠ γ ≠ 90 a≠b≠c

o

Paralelepípedo triclínico

Tetrahexaedro

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se lleve a cabo la experiencia reciben el nombre de anisótropas con respecto a dichas propiedades. Aquéllas cuyo comportamiento es ajeno a la orientación se denominan isótropas.

A continuación se analizan las propiedades físicas más importantes de los minerales.

Peso específico. Esta propiedad, definida como el peso por unidad de volumen, suele ser característica de cada mineral. Aunque puede variar según las impurezas que contenga, su valor se establece por la relación que existe entre el peso de la muestra de mineral con el de igual volumen de agua. Esta determinación no supone deterioro alguno para el mineral estudiado.

Fragilidad y exfoliación. En el estudio de la tendencia a fragmentación de un mineral cabe observar al menos tres aspectos: la fragilidad propiamente dicha, que viene dada por la mayor o menor facilidad con que se produce la fragmentación; la superficie de fractura, con un aspecto característico, que puede ser astilloso, terroso, plano o concoideo; y la exfoliación, que está relacionada con la estructura cristalina. Este aspecto viene determinado por la forma de los fragmentos. Cuando la superficie de rotura es plana, los fragmentos son semejantes, aunque pueden tener tamaños distintos. Su fácil exfoliación es una característica típica de las micas o de la galena. El estudio de la exfoliación se basa en la mayor o menor facilidad con que ésta se presenta, así como en la forma de los fragmentos que se producen. Ello permite calificarla como laminar, romboédrica o cúbica.

Propiedades ópticas. Estas propiedades se derivan de la acción de la luz sobre los minerales. Algunas, como el brillo o el color, son fáciles de apreciar y la información que aportan es muy útil para identificar las muestras. Para establecer otras propiedades es preciso utilizar técnicas e instrumentos apropiados. Los minerales cuyas propiedades ópticas varían según la dirección en la que les llega la luz se denominan ópticamente anisótropos; a los que no responden a tal variación se les conoce como ópticamente isótropos. En oca-

siones, la luz polarizada permite apreciar determinadas características que con luz natural pasarían inadvertidas. A diferencia de la luz natural, en la que cada haz de rayos vibra en un plano distinto, aunque siempre perpendicular al sentido de propagación de la misma, la luz polarizada tiene la particularidad de que todos los haces luminosos vibran en el mismo plano. Aunque en una observación directa no es posible establecer diferencias entre ambos tipos de luz, la citada propiedad tiene numerosas aplicaciones, existe un alto número de minerales que pueden utilizarse para polarizar la luz.

Entre las propiedades ópticas de los minerales destacan el color, el brillo y los fenómenos luminiscentes: El color. Debido a su carácter específico y relativamente constante, el color es la primera fuente informativa sobre un mineral, aunque puede verse modificado en su superficie por la acción del agua o del aire. Para evitar que esto suceda, la observación del color suele realizarse sobre una superficie de fractura reciente, o bien practicando una incisión sobre el mineral estudiado. El color que se observa con este procedimiento se denomina color de raya y es el que se considera como específico del mineral.

Mineralogía

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El brillo. Depende de la estructura que presente el mineral y del tipo de superficie examinada. Su denominación se establece por referencia a otros materiales conocidos; de ese modo, el brillo puede ser metálico, resinoso, diamantino o nacarado.

Fenómenos luminiscentes. Algunos minerales pueden emitir luz cuando se les ilumina. Tal propiedad que recibe el nombre de luminiscencia y la longitud de onda de la luz que despide el mineral es mayor que la de la incidente. Si la emisión cesa cuando el mineral deja de recibir luz, el fenómeno se denomina fluorescencia; si persiste a pesar de haber cesado la iluminación, el mineral es fosforescente.

Cuando la luz cambia de medio de propagación, su velocidad y su trayectoria se modifican. Este fenómeno se denomina refracción, y se produce en los minerales cuando penetra en ellos luz proveniente de una fuente exterior. La magnitud de esta desviación depende de la relación entre las distintas velocidades de la luz tanto fuera como dentro del mineral. Esta relación, que es una característica específica de cada mineral, se conoce por índice de refracción. Su valor se determina evaluando los ángulos que forman con la normal el rayo incidente y el refractado en el punto del plano en el que el primero contacta con el

La amatista es una variedad de cuarzo cuya coloración presenta toda la gama del violeta.

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GEOLOGÍA

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mineral en cuestión. Si cada estabilizadores de frecuencia, rayo incidente se convierte en sistemas de encendido y otros uno refractado, el mineral se dispositivos. A excepción del denomina monorrefringente; cobre y la plata nativos, la cuando por cada rayo inciconductividad de los mineradente hay dos refractados, les suele ser escasa. Establecomo sucede en un gran núcer el nivel de conductividad mero de minerales, el mineral es importante de cara a la se dice birrefringente. En este prospección. último caso, los rayos del inPropiedades magnéticas. terior del cristal están polariAunque son pocos los minezados. Uno de ellos, que se rales que son atraídos por denomina ordinario, tiene un los imanes, este fenómeno índice de refracción definido; supone un dato diferenciaEl valor de las gemas y piedras preciosas depende, entre otros factores, de su dureza y de propiedades ópticas como el el índice de refracción del dor de fácil observación. En color y el brillo. otro, denominado extraordivirtud de su comportamiennario, varía en función del ánto magnético, los minerales gulo de incidencia. En estos minera- el inconveniente de que los intervalos pueden clasificarse en: ferromagnétiles existe una dirección en la que no se consecutivos son arbitrarios. Con cos, cuando poseen una susceptibiproduce la birrefringencia: el eje ópti- todo, la utilización de instrumentos, lidad magnética elevada y pueden co. Los minerales con un solo eje óp- como la punta de una navaja o incluso imantarse; paramagnéticos, que son tico se denominan uniáxicos, y los que la uña de un dedo, basta en ocasiones atraídos por los imanes al orientarse contienen dos se conocen por biáxi- para identificar un ejemplar mineral, sus partículas constituyentes en el cos. Casi todos los fenómenos de re- aunque sus restantes características fí- sentido del campo magnético que ésfringencia de los minerales están con- sicas no lo permitan. tos crean, y diamagnéticos, que son dicionados por la estructura cristaliPunto de fusión. Se define como débilmente repelidos por los materiana de los mismos. temperatura a la que un mineral se les imantados. funde y es un criterio importante de Minerales polimorfos e isomorfos.

Dureza. Esta propiedad puede defi- reconocimiento e identificación. Re- Como norma general, a cada especie nirse como la dificultad que opone un sulta especialmente interesante en mineral con una determinada commineral a ser rayado. Casi todos los los minerales refractarios y en los posición química le corresponde una minerales son isótropos con respecto que se utilizan en cerámica. La esca- estructura cristalina propia. Sin ema la dureza, si bien algunos, como la la de Kobell, de tipo empírico, utili- bargo, el polimorfismo es una excepdistena, responden de distinta mane- za siete grados para clasificar los mi- ción a la citada regla. ra en función de la dirección en la que nerales según su punto de fusión: Los minerales polimorfos son los se intente el rayado. La dureza se mide antimonita, natrolita, almandino, ac- que tienen una estructura reticular dipor medio de esclerómetros. Las me- tinota, ortosa, broncocita y cuarzo. ferente, a pesar de poseer la misma didas que proporcionan las escalas Esta escala tiene el inconveniente de composición química. empíricas comparan la dureza de los que los intervalos entre los mineraCuando la estructura reticular es minerales con la de otros de dureza co- les consecutivos no representan in- diferente, también lo son sus propienocida. La escala más utilizada es la de crementos regulares de la tempera- dades. La más afectada de ellas es la Mohs, que emplea diez grados de du- tura. estabilidad. Así, en determinadas reza que, de menor a mayor, son: talPropiedades eléctricas. Por diver- condiciones unas formas resultan co, yeso, calcita, fluorita, apatito, orto- sas causas, los minerales pueden car- más estables que otras. Las variedasa, cuarzo, topacio, corindón y dia- garse de electricidad estática. Cuan- des polimorfas de una serie mineral mante. Por ejemplo, a un mineral que do la carga es consecuencia de cho- se designan con las primeras letras raya al yeso y es rayado por la ques térmicos, el mineral se de- del alfabeto griego: la alfa es la forma calcita se le asigna una nomina piroeléctrico; si se más estable a menor temperatura. dureza entre 2 y 3. debe a acciones mecániSe cree que los estados polimorfos Como sucede con cas, como percusión o provienen de una forma inicial por deotras escalas emtorsión, se habla formación de su retículo cristalino o píricas, la escala de un mineral por la destrucción parcial del retículo de Mohs tiene piezoeléctrico. primitivo, cuyos fragmentos residuaEstas caracte- les se reagruparon ulteriormente. La rísticas, que en destrucción generalizada del retícualgunos mine- lo primitivo sería un caso extremo rales son muy de este fenómeno. Dichas transformaacusadas, se uti- ciones estructurales podrían deberse a Galena, mineral del grupo de los sulfuros. lizan para fabricar determinadas modificaciones fisico-

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químicas desarrolladas por el mineral original y que darían lugar a los estados polimorfos.

Aunque a efectos descriptivos esta interpretación sobre la existencia de formas polimorfas resulta aceptable, tales estados parecen constituirse de modo espontáneo bajo determinadas condiciones y no a causa de la transformación de las variedades anteriores.

En la naturaleza aparecen con relativa frecuencia diferentes estados polimorfos, donde algunos de ellos predominan sobre los restantes por su mayor estabilidad en las condiciones que reinan en la superficie.

Como ejemplos de polimorfismo pueden mencionarse las formas alotrópicas del azufre, que se presenta en la naturaleza cristalizado en el sistema monoclínico o en el rómbico; el carbono, cuyos estados polimorfos diamante y grafito cristalizan en los sistemas regular y hexagonal, respectivamente, y el carbonato cálcico, con sus formas calcita (trigonal) y aragonito (rómbica).

El isomorfismo, por su parte, se produce cuando uno de los iones de un mineral es sustituido parcialmente por otro u otros parecidos, pese a lo cual su estructura cristalina no se ve afectada. Así sucede en el caso del grupo siderita-smithsonita-magnesita. Desde el punto de vista químico, la siderita es carbonato ferroso; la magnesita, carbonato magnésico, y la smithsonita, carbonato de cinc.

Además de estos tres minerales, que constituyen casos extremos de series isomorfas, existen en la naturaleza otros compuestos en los que coexisten los iones ferroso, magnésico y cinc en forma de carbonatos. Las proporciones de estos tres iones intercambiables varían en todos los niveles imaginables.

Para que la sustitución isomorfa se produzca, una de las condiciones más importantes es que los radios iónicos de los sustituyentes sean análogos, con una diferencia relativa que no supere el 15 por ciento. La complejidad química del mineral también favorece estas sustituciones. Así, el isomorfismo es poco frecuente en las sales hioideas, pero es habitual entre los silicatos.

Existe determinada afinidad química entre los iones capaces de reemplazarse en las formas isomorfas. Sin

Fluorita o fluoruro cálcico.

embargo, la necesidad de que se produzca afinidad entre las dimensiones de los correspondientes radios iónicos es más importante que esa condición. Así, habida cuenta de que la diferencia entre sus radios iónicos es de alrededor del 35 por ciento, el potasio y el sodio rara vez se sustituyen entre sí, a pesar de su semejanza química.

Para que la sustitución isomórfica pueda producirse, cada uno de los iones debe poderse combinar por separado con los demás componentes del mineral y producir formas cristalinas equivalentes. Por ejemplo, en el caso de la siderita-smithsonita-magnesita antes citado, los tres minerales cristalizan en el sistema trigonal y pueden presentar isomorfismo con la calcita, aunque no con la cerusita, que cristaliza en el rómbico. Sin embargo, esta última presenta isomorfismo con otros carbonatos rómbicos, como el aragonito.

Criterios de clasificación de los minerales En los dos últimos siglos, los avances en la investigación de las propiedades cristalográficas de los minerales y el

Mineralogía

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más profundo conocimiento de sus especies químicas constituyentes han permitido mejorar notablemente los métodos de nomenclatura utilizados en mineralogía. El criterio más generalizado que se aplica para clasificar los minerales es su composición química.

Como se ilustra en la tabla adjunta, ello permite distinguir grupos de minerales constituidos bien por elementos nativos o bien por diversas formas químicas genéricas, como haluros, sulfuros, sulfatos, carbonatos, óxidos, hidróxidos, etc. Con frecuencia, se añade a la clave de esta clasificación un término indicativo de la estructura cristalina del mineral como sería, por ejemplo, un carbonato rómbico.

Otras clasificaciones atienden, sin embargo, a la génesis de los diversos minerales. Aunque menos extendidas, permiten establecer un vínculo entre los minerales y las rocas que los contienen, así como relacionarlos con los procesos geológicos y geodinámicos responsables de su formación. Por su origen, los minerales se dividen en magmáticos, como el cuarzo y los silicatos, que proceden directamente del magma del interior terrestre; sedimentarios, originados por la acumulación de depósitos de material sobre los estratos y estructuras geológicas, y metamórficos, surgidos por transformación de las rocas magmáticas y sedimentarias bajo la lenta y prolongada

Imagen de una salina, donde la sal común se obtiene por la evaporación del agua del mar.

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GEOLOGÍA

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Clasificación de los principales minerales (por su composición química) Grupos

Minerales

Elementos nativos

Metales: Semimetales: No metales:

Halogenuros

Sal común (cloruro sódico) Silvina (cloruro potásico) Fluorita (fluoruro cálcico)

Sulfuros, seleniuros y arseniuros

Pirita (bisulfuro de hierro) Blenda (sulfuro de cinc) Galena (sulfuro de plomo) Calcopirita (sulfuro de hierro y cobre) Cinabrio (sulfuro de mercurio)

Sulfatos, cromatos, volframatos y molibdatos

Yeso (sulfato cálcico hidratado) Baritina (sulfato de bario) Volframita (volframato de manganeso y de hierro)

Carbonatos, nitratos, boratos y yodatos

Dolomita (carbonato magnésico y cálcico) Malaquita y azurita (carbonatos de cobre) Aragonito (carbonato cálcico) Salitre o nitro (nitrato potásico) Calcita (carbonato cálcico) Nitratina (nitrato sódico)

Óxidos e hidróxidos

Casiterita (hidróxido de estaño) Cuprita (óxido de cobre) Limonita (hidróxido de hierro) Oligisto (óxido de hierro) Corindón (óxido de aluminio) Cuarzo (óxido de silicio) Magnetita (óxido de hierro) Uraninita o pechblenda (óxido de uranio) Bauxita (hidróxido de aluminio)

Fosfatos, arseniatos y vanadatos

Fosforita (depósitos fosfatados) Apatito (fosfato cálcico)

Silicatos

Turmalinas (ciclosilicatos alcalinos, magnéticos y férricos) Micas (silicatos de aluminio) Feldespatos (silicatos alumínicos de sodio, potasio y calcio)

acción de factores externos, como la presión y la temperatura. Mención especial merecen dentro de esta clasificación, por su importancia económica, los minerales filonianos, de origen ígneo y dispuestos en vetas o filones socavados a lo largo de la historia por el hombre mediante minas y galerías para su explotación comercial.

Elementos nativos Se llaman elementos nativos a los minerales constituidos por especies quí-

Cobre, platino, oro, plata Antimonio, arsénico Azufre, carbono (diamante, grafito), selenio

micas simples. En este grupo cabe distinguir tres categorías mineralógicas: metales, semimetales y no metales.

En el grupo metálico se encuadran algunos de los minerales de mayor interés económico y simbólico en la historia de la humanidad. El oro, la plata y el platino se consideran metales preciosos y han sido tradicionalmente utilizados como signo de riqueza y moneda de cambio. Otros metales puros, como el cobre, el hierro y, en menor medida, el plomo, el cinc, el aluminio y el mercurio, poseen así mismo un

gran interés en múltiples industrias.

Por su parte, semimetales libres hallados en la naturaleza son, principalmente, el antimonio y el arsénico, mientras que especies químicas típicamente no metálicas como el selenio, el azufre y, en particular, el carbono (en sus formas alotrópicas de grafito y diamante) existen también en forma pura en los entornos naturales.

En términos generales, los elementos nativos son escasos por la proclividad de sus átomos a combinarse con el oxígeno, el azufre y otros agen-

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tes químicos. Su estructura cristalina suele ser sencilla y estos metales cristalizan con frecuencia en el sistema cúbico.

Halogenuros Los minerales de halogenuros son los constituidos básicamente por moléculas en las que se combinan átomos del grupo de los halógenos (flúor, cloro, bromo, yodo) con especies metálicas, en particular átomos alcalinos (sodio, potasio) y alcalinotérreos (calcio, magnesio).

El principal mineral de flúor es la fluorita, un fluoruro de calcio cristalizado en el sistema cúbico, de dureza media (4 en la escala de Mohs) y coloración diversa. Habitual acompañante de la galena (mineral de plomo) en los yacimientos explotados por el hombre, en las últimas décadas ha despertado un interés creciente por sus aplicaciones en la fabricación de materiales orgánicos fluorados.

Por su parte, el cloro, el bromo y el yodo están presentes en forma de sales en el agua marina. La sal común, o sal gema, de fórmula química cloruro de sodio, se obtiene por evaporación del agua de mar en grandes salinas litorales y posee múltiples aplicaciones como ingrediente culinario, conservante y agente industrial. La silvina (cloruro de potasio), de sabor amargo y color rojizo por la presencia de impurezas; la carnalita (cloruro de potasio y magnesio), que aparece en las cimas de los depósitos de sal, y la cerargirita (cloruro de plata) son otros halogenuros minerales de cierto interés económico.

lidad para formar limonita (óxido de hierro).

La blenda, constituida por sulfuro de cinc, es un mineral de color variable (del amarillento al negro) que cristaliza en el sistema cúbico y es fácilmente exfoliable. Se usa como mena de cinc y existe también en yacimientos hidrotermales, con frecuencia asociada a la pirita y la galena. Esta última, de fórmula química sulfuro de plomo y, por consiguiente, también encuadrada en el grupo, es de color oscuro y brillo metálico, y se distingue por su elevada densidad; posee aplicaciones en las industrias cerámicas y como mena de plomo.

En el grupo de los sulfuros se incluyen también la calcopirita (sulfuro de hierro y cobre), una importante fuente de cobre industrial, y el cinabrio (sulfuro de mercurio), de aspecto terroso y gran significación en la industria como mena de mercurio.

Sulfatos, cromatos, volframatos y molibdatos El yeso, la baritina y la volframita son los tres principales minerales pertenecientes a este grupo mineral de sales oxigenadas. El primero de ellos es un sulfato cálcico dihidratado de contextura blanda (2 en la escala de Mohs) y coloración diversa (blanca, amarillenta, grisácea, rojiza); fácilmente exfoliable en láminas, posee un brillo vítreo o nacarado y cristaliza en el sistema monoclínico, formando prismas asociados en las llamadas mezclas en punta de flecha y lanza.

El yeso posee múltiples aplicaciones,

Sulfuros, seleniuros y arseniuros A este grupo pertenecen algunos de los minerales más utilizados como menas de hierro, plomo, mercurio y cobre. Así, la pirita (bisulfuro de hierro) es la principal mena de hierro existente, aunque también se usa para obtener derivados del azufre, en particular ácido sulfúrico. De color amarillo metálico, es un mineral de alta dureza que cristaliza en el sistema cúbico y forma agregados masivos. Presente sobre todo en yacimientos de origen hidrotermal, se altera con faci-

Mineralogía

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en particular en el ámbito de la construcción.

La baritina es un sulfato bárico de color blanquecino, verdoso o amarillo, raya blanca y brillo vítreo, muy abundante como ganga en filones de origen hidrotermal. Se emplea como mena de bario y como aditivo en prospecciones petrolíferas, por su peso específico relativamente elevado. Presente en vetas hidrotermales, la volframita es la principal mena del volframio (su fórmula química es volframato de hierro y manganeso) y se distingue por su color rojizo u oscuro, su perfecta exfoliación y su alto peso específico.

Carbonatos, nitratos, boratos y yodatos Entre los carbonatos minerales más abundantes en los entornos naturales sobresalen particularmente la calcita, el aragonito, la azurita, la malaquita y la dolomita. La calcita (carbonato cálcico), de origen sedimentario o hidrotermal, constituye el tercer término de la escala de Mohs y cristaliza en el sistema trigonal, formando con frecuencia agregados masivos. El aragonito es una variedad polimorfa de la anterior que cristaliza en el sistema rómbico, en maclas pseudohexagonales.

La azurita y la malaquita son carbonatos de cobre hidratados de característico color azul y verde, respectivamente. Por último, la dolomita es un carbonato de magnesio y calcio abundante en las rocas carbonatadas.

En el grupo de los nitratos, el nitro o salitre (nitrato potásico) posee importantes aplicaciones como fertilizante. Sin embargo, tan sólo los depósitos de salitre de Chile poseen actualmente relevancia comercial, por cuanto esta sal suele obtenerse sintéticamente a partir de reacciones del nitrógeno atmosférico. La nitratina, o nitrato sódico, posee aplicaciones semejantes al nitro y, como él, abunda especialmente en lugares de clima árido.

Óxidos e hidróxidos Variedad de sílice cristalizada, el cuarzo es el mineral más abundante en la corteza terrestre.

En el grupo de los óxidos e hidróxidos minerales se encuadran impor-

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GEOLOGÍA

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tantes variedades mineralógicas. Entre ellas cabe citar el cuarzo y sus múltiples formas isomorfas y algunas menas metálicas de máximo interés en la industria.

El cuarzo es un mineral de sílice (dióxido de silicio) de alta dureza (término 7 en la escala de Mohs), brillo vítreo, estabilidad elevada y fractura escoidea. Cristaliza en el sistema trigonal, en cristales prismáticos, y posee piezoelectricidad acusada en sus formas cristalinas no centradas.

Su color es muy variable (hialino, lechoso, ahumado, etc.), y algunas de sus variedades, como el ónice, el jaspe, el ópalo y las ágatas, se consideran piedras semipreciosas. También son formas isomorfas del cuarzo la calcedonia y el sílex o pedernal.

Algunos óxidos utilizados como menas de elementos metálicos son la cuprita (de cobre), el oligisto (hierro), el corindón (aluminio, grado 9 de la escala de Mohs), la magnetita (también de hierro, con propiedades ferromagnéticas) y la uraninita o pechblenda (mena de uranio). Entre las variedades de hidróxidos minerales destacan la casiterita (de estaño), la limonita (de hierro) y la bauxita (hidróxido de aluminio y mena de este metal por reducción electrolítica).

Fosfatos, arseniatos y vanadatos Este grupo, de importancia industrial no muy acusada, incluye entre sus principales variedades a la fosforita y el apatito. La primera de ambas es de origen sedimentario y se forma por acumulación de materiales orgánicos. Por su parte, el apatito (quinto término de la escala de Mohs) es un fosfato cálcico con pequeñas proporciones de flúor y cloro que cristaliza en el sistema hexagonal y aparece con frecuencia en vetas hidrotermales o asociado a las pegmatitas y otras rocas filonianas.

Silicatos Al grupo de los silicatos pertenecen algunas de las variedades mineralógicas más abundantes en la naturaleza. Los silicatos son derivados de la sílice, o dióxido de silicio (SiO2), y están muy presentes en la corteza

terrestre. Este grupo se subdivide en silicatos primarios, o formados directamente por consolidación del magma; metamórficos, resultantes de la transformación de otros minerales silíceos por efectos de metamorfismo, y de alteración, de origen magmático o metamórfico, aunque sometidos a modificaciones en su composición por influencia de agentes atmosféricos y de otros tipos.

Silicatos primarios. Al subgrupo de los silicatos primarios pertenecen, entre otros, los piroxenos y anfíboles, las micas, los feldespatos y el olivino.

Los piroxenos y anfíboles son silicatos hidratados muy complejos, con presencia en su composición de magnesio, calcio, hierro, potasio y otros elementos metálicos. Su exfoliación es cruzada, en dos series de planos, ya sean rectos (piroxenos) u obtusos (anfíboles). El piroxeno más habitual es la augita, mientras que entre los anfíboles destacan los amiantos y los asbestos.

Las micas son silicatos alumínicos complejos, blandos (entre 2 y 4 en la escala de Mohs) y de fácil exfoliación, por lo común en láminas, que cristalizan en el sistema monoclínico. Dan lugar a series isomorfas y constituyen familias, como la de la moscovita o mica blanca y la biotita o mica negra.

Poseen aplicaciones como colorantes y aislantes eléctricos y térmicos.

Los feldespatos son silicatos alumínicos de potasio, sodio y calcio extraordinariamente abundantes en la corteza terrestre. De color claro, cristalizan en los sistemas triclínico o monoclínico. Comprenden dos familias: las ortosas (indicador de dureza 6 en la escala de Mohs), señaladas por su fragilidad y ligereza y muy utilizadas en fabricación de esmaltes cerámicos y aislantes eléctricos, y las plagioclasas que, como la albita y la anortita, forman soluciones sólidas y están presentes en las rocas magmáticas de tipo plutónico y filoniano.

Finalmente, el olivino, o peridoto, es un silicato de magnesio y hierro con rara participación de manganeso.

Debe tal nombre a su color verde oliváceo, posee dureza media y fragilidad elevada y se emplea como material refractario y mena de magnesio.

Silicatos metamórficos. Formados por metamorfismo de otros minerales silíceos, los silicatos llamados metamórficos se encuentran presentes también en materiales de origen magmático y sedimentario. En este grupo se encuadran bellas variedades mineralógicas como los berilos (silicatos alumínicos de berilio), el topacio (silicato alumínico que contiene flúor y término octavo de la escala de Mohs) y los granates (de gran complejidad química y colores diversos, con predominio del rojo), todos ellos muy apreciados en gemología. También pertenecen a esta categoría la estaurolita (silicato alumínico y férrico) y algunas formas polimorfas de silicato alumínico puro como la andalucita, la sillimanita y la distena.

Silicatos de alteración. En el grupo de los silicatos de alteración se distinguen dos grandes grupos de minerales muy comunes: los talcos y las arcillas. El talco procede de la alteración por la acción del agua de las dolomías y las rocas eruptivas ricas en magnesio. Químicamente, es un silicato magnésico hidratado muy blando (término 1 de la escala de Mohs) y ligero que cristaliza en el sistema monoclínico.

Por su parte, las arcillas, entre las que se incluye un amplio grupo de silicatos alumínicos con diferentes grados de hidratación, aparecen en la naturaleza en formas terrosas. Abundan en la superficie terrestre, donde surgen por la meteorización de las rocas ígneas y metamórficas. Cabe destacar particularmente en este grupo al caolín o arcilla blanca, procedente de la alteración de los feldespatos por la acción del agua y muy utilizado en la fabricación de objetos de porcelana, cerámica y papel.

_ Preguntas de repaso 1. Atendiendo a su origen, ¿cómo se clasifican los minerales?

2. ¿Cuáles son las principales propiedades físicas de los minerales?

ESTRATIGRAFÍA

L

a estratigrafía es la rama de la ciencia geológica que se dedica al estudio de los estratos que conforman la superficie terrestre. Estos estratos se encuentran constituidos por capas de rocas sedimentarias, delimitadas por dos superficies, superior e inferior, que reciben el nombre de planos de estratificación. El estudio de sus caracteres, junto con el de su contenido, permite deducir bajo qué condiciones y en qué epoca se formaron.

Por lo general, los estratos están integrados en una serie o sucesión. Sus diferentes capas están separadas por planos de estratificación, sólo ausentes en las rocas masivas. La forma de conjunto de un estrato depende de factores como la extensión superficial o los adelgazamientos.

La distancia entre los dos planos de estratificación se llama potencia, o espesor del estrato, y oscila entre menos de varios milímetros (microestratos) y centenares de metros. La potencia varía según el proceso de sedimentación haya sido continuo o, por el contrario, objeto de interrupciones.

El espesor de los estratos varía en dirección vertical mediante saltos bruscos e irregulares, y tanto de forma creciente, o positiva, como decreciente, o negativa. En el sentido lateral, u horizontal, la potencia también puede sufrir variaciones en forma de acuñamientos, digitaciones, reducciones o condensaciones.

Origen y formación de los estratos Entre los elementos que participan en el proceso de formación de los estra-

tos cabe distinguir el área madre, o conjunto generador, y el receptor de sedimentación. El área madre está constituida por la formación de la que provienen los materiales que luego integrarán las distintas capas, mientras que el receptor de sedimentación es el sitio en el que se depositan dichos materiales.

Los caracteres que forman los estratos están determinados por diferentes factores. Cabe citar entre ellos la composición definitiva del sedi-

El estudio de la composición y distribución de las capas de la corteza terrestre aporta una valiosa información sobre los procesos evolutivos de la misma.

Fotografías de cabecera: imagen de la Tierra tomada desde un satélite (izq.) y fragmento de cromoferriita (der.).

mento, la composición del área madre, las transformaciones químicas y mecánicas que se producen en dicha área y los cambios que tienen lugar durante los procesos de transporte y deposición de los minerales constitutivos.

La composición del área madre puede deducirse a partir de la composición final. A pesar de que el sedimento pueda haber experimentado grandes variaciones, la deducción es posible gracias al estudio de

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GEOLOGÍA

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Los cortes estratigráficos del terreno permiten estudiar el orden en que se han dispuesto las diferentes capas sedimentarias y las facies de cada estrato.

Arriba, aspecto de la garganta de Olduvai, en Tanzania. Abajo, roca metamórfica en los alrededores de Patones de Arriba, en Madrid, España.

los materiales detríticos. Dado que la concentración de los minerales pesados, que son inalterables, es característica en cada roca ígnea o metamórfica, su conocimiento permite establecer de qué tipo de roca proceden.

La textura de los materiales detríticos revela a su vez el modelo de erosión experimentado, el tipo de transporte y de relieve, el clima en que se encontraba el área madre y la fase orogénica en la que se hallaba esta última durante el proceso.

En este sentido, clastos (fragmentos de mineral incrustados en la roca) muy seleccionados y redondeados indican un largo proceso de transporte; por el contrario, la presencia de brechas denota procesos erosivos y de transporte dinámicos y rápidos.

En las arenas, a través de los caracteres superficiales de sus granos puede observarse si fueron elaboradas o transportadas por el viento o por las aguas.

El receptor de sedimentación es un medio continental o marino. En el primer caso puede ser desértico y peridesértico, glaciar o periglaciar, fluvial,

de piedemonte, palustre, lacustre y cárstico o hipogeo.

El medio marino, por su parte, puede ser litoral, de estuario o de delta, (todos ellos intermedios con las formas continentales), o bien batial, abisal o recifal.

Todos los medios de sedimentación presentan características definidas, como la estructura de la roca, los minerales químicos que la componen y los fósiles que contiene.

Las condiciones fisicoquímicas y climáticas en las que se forman los distintos minerales de precipitación presentan particularidades específicas en cada caso. Por esta razón, de su conocimiento se obtienen indicadores ambientales; las arcillas caolínicas, por ejemplo, indican un medio fluvial ácido, en tanto que la montmorillonita sugiere un medio lacustre alcalino.

Las estructuras de las rocas también resultan reveladoras. Así, la granoselección, consiste en el ordenamiento de los fragmentos detríticos de un estrato, de forma progresiva según su tamaño, conforme se acercan o se alejan de la superficie. Ello

indica que la sedimentación tuvo lugar en un medio tranquilo, lo que permitió que los materiales se ordenaran de esa manera.

Por otra parte, la estratificación cruzada puede haberse producido por efecto de la acción eólica, deltoica o fluvial, e indica la dirección que seguía la corriente que provocó el depósito de los minerales. La acción continuada de dichas corrientes, vientos u oleaje suele producir cierto tipo de rizaduras en los materiales sobre los que actúan, denominadas huellas de ondulación, cuya forma permite conocer sus agentes inductores y su dirección.

Otras estructuras, como las marcas producidas por las gotas de lluvia o las grietas de desecación, también pueden resultar reveladoras, ya que demuestran que durante ese tiempo el terreno en cuestión se encontraba por encima del nivel de las aguas. También deben tenerse en cuenta los posibles rastros de organismos o las huellas de reptación dejadas por los mismos.

La utilización de los fósiles como indicadores, junto a las demás deducciones ambientales y climáticas, responden al principio del actualismo. Éste se basa a su vez en la hipótesis de que las condiciones en las que se produjeron los fenómenos en épocas pasadas eran comparables a las que rigen hoy cuando se producen esos mismos fenómenos.

Según este principio, los materiales depositados en las zonas desérticas desde épocas prehistóricas serían similares a los depositados en los desiertos actuales, los arrecifes fósiles que conocemos se habrían originado en un clima cálido y en condiciones similares a las de hoy, y los moluscos de épocas pretéritas habrían vivido en ambientes que se asemejarían a los actuales.

Sin embargo, este principio no debe aplicarse con excesiva rigidez.

Durante toda la historia de la Tierra pueden haberse producido variaciones de las que no se tienen constancia, por lo que el carácter de su apli-

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Estratigrafía

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cación debe ser necesariamente restringido.

Así pues, la sedimentología, la petrología sedimentaria, la geodinámica externa y la paleontología son ciencias auxiliares de la estratigrafía, ya que permiten deducir importantes datos para el estudio de los estratos, como el tipo de las rocas originarias, el relieve, la etapa de la evolución orogénica en la que se formaron, el medio y la rapidez de la erosión y del transporte, el clima imperante y el sustrato sedimentario.

Facies Se llama facies al conjunto de las características primarias de un estrato o una serie de estratos, que vienen determinadas por los medios físico-geográfico, geoquímico, biológico y tectónico.

Dentro de un mismo estrato, las facies pueden variar en sentido vertical u horizontal; en este último caso se habla de cambios laterales. Los estratos que no experimentan cambios laterales pueden seguirse a lo largo

El estudio de las rocas y su datación orogénica, el relieve o el tipo de erosión son algunos de los datos aportados por ciencias auxiliares, como la sedimentología, la petrología y la geodinámica externa, en el análisis estratigráfico de un terreno.

de grandes distancias, por lo cual se conocen por capas-guía, y son muy importantes en estratigrafía.

Los cambios verticales pueden ser de distintos tipos. Se llama secuencia a la sucesión de materiales que, aunque distintos, tienen orígenes análogos. Según la cantidad de materiales integrantes se habla de secuencias binarias, ternarias, etc.

Los ritmos son repeticiones de secuencias idénticas. Cuando dichas sucesiones se repiten varias veces, constituyen series rítmicas. Un ejemplo típico de serie rítmica es el conjunto arenisca-caliza-pizarracarbón, propio de las cuencas carboníferas.

Cuando una secuencia se repite en sentido inverso alternativamente se denomina ciclo.

Los cambios verticales de facies sue-

Las estructuras rocosas pueden aportar datos reveladores en el estudio estratigráfico de la región que conforman.

len estar ocasionados por variaciones del nivel marino, las cuales pueden deberse al hundimiento o elevación de los fondos o a una alteración en el volumen del agua marina, fenómeno que se conoce como eustatismo.

Se denomina transgresión al avance del mar sobre las costas continentales, y regresión a su retroceso. Si se considera un depósito cuya variación lateral esté constituida por conglomerados, arena y arcilla, al producirse un retroceso de la costa como consecuencia de una transgresión la profundidad del mar en ese punto será mayor. La nueva situación forzará el depósito de nuevas arenas sobre los conglomerados y sobre las arenas antiguas, proceso que volverá a repetirse cuando se produzca una nueva transgresión. Todo ello revertirá en una secuencia positiva de las facies.

Cuando en vez de una transgresión tiene lugar un fenómeno de regresión, se produce un avance de la costa, con la consecuente reducción de la profundidad marina.

Las transgresiones y las regresiones suelen sucederse en el tiempo de forma cíclica. La repetición de estos movimientos puede originar ritmos y, también, series rítmicas.

Los cambios laterales, en sentido horizontal, se califican de difusos, si la variación de materiales es progresiva; acuñados, cuando un material

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GEOLOGÍA

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Discontinuidades

aparece insertado en otro formando una cuña; biselados, en forma de bisel; indentados, a modo de dientes de sierra, o irregulares.

La causa principal que motiva estos cambios en el medio continental es la diversidad de depósitos que se forman en distancias muy cortas, debido a la gran variedad de climas y agentes geológicos. De esta manera, en un mismo valle pueden coexistir depósitos glaciares, fluviales y lacustres, entre otros.

La principal causa de los cambios laterales en el medio marino es la progresiva lejanía de la costa. Los materiales más gruesos, por ejemplo los conglomerados, se depositan cerca del litoral, y a medida que se alejan van haciéndose progresivamente más finos, como las arenas, hasta derivar en depósitos de arcillas y margas. Ello se debe a que los materiales más finos y ligeros son arrastrados mar adentro por las corrientes. Las masas recifales pueden, así mismo, producir cambios bruscos en las facies.

Normalmente, los cambios laterales en los depósitos continentales se producen de una manera muy rápida; en estos casos, las alteraciones pueden tener lugar en distancias muy cortas. En los depósitos marinos, dichos cambios suelen ser muy lentos, apenas perceptibles y de transición, con lo que las facies pueden mantenerse inalteradas a lo largo de grandes distancias.

Las interrupciones que tienen lugar en una determinada serie estratigráfica reciben el nombre de discontinuidades. Las discontinuidades son habituales en las series estratigráficas, ya que durante las eras geológicas las cuencas sedimentarias se han visto afectadas por los movimientos y deformaciones de la geodinámica externa. Cuando las series no presentan discontinuidades, ello indica que se trata de una zona estática, que no ha sufrido alteraciones durante su historia geológica.

Las discontinuidades pueden ser de dos tipos: discordancias o lagunas estratigráficas.

Las discordancias son planos de estratificación no paralelos, ya sea de tipo angular o erosivo. Las discontinuidades angulares se producen cuando los estratos plegados durante algún proceso orogénico son arrasados por la erosión y vueltos a cubrir por nuevas capas de sedimentos discordantes.

Cuando una serie horizontal, que emerge y es erosionada formando un relieve, es cubierta por nuevos materiales de depósito, se forma una discordancia erosiva; la combinación de ambos tipos da lugar a una discordancia de tipo angular-erosivo.

Se denomina lagunas estratigráficas a la ausencia de algunas de las capas que constituyen una serie. El

Estratos

7 6 5

4

3

3

2

2 1

Esquema ilustrativo de una posible secuencia estratigráfica: los números 1, 2 y 3 muestran capas de estratos hundidas o fracturadas y desplazadas por depósitos posteriores; el 4 corresponde a un depósito sedimentario basal; el 5 representa la disposición de una roca intrusiva, y el 6 y el 7 corresponden a depósitos más recientes.

motivo de esta ausencia es la falta de sedimentación durante un cierto período de tiempo.

Por ejemplo, si se produjo durante ese período una elevación parcial de la cuenca de sedimentación, la parte emergida no recibiría el necesario aporte de material sedimentario. Si dicha área vuelve a hundirse más adelante, los materiales que constituyen los siguientes estratos seguirán recibiendo depósitos, lo que da lugar a la formación de las citadas lagunas en los estratos correspondientes al período elevado. Cuando una parte de los materiales depositados es arrastrada después de la erosión, también se forma una discordancia erosiva. Las lagunas de menor relieve se denominan diastemas.

Datación estratigráfica Entre los objetivos de la ciencia estratigráfica figuran la determinación de la edad relativa de cada estrato o serie con respecto a las demás y la atribución de una edad en la escala del tiempo geológico.

El principio de la superposición de los estratos establece que los de mayor antigüedad son los más profundos de su serie, con lo cual los más próximos a la superficie serían los más modernos. En una serie estratigráfica, este principio permite establecer una relativa cronología.

Sin embargo, los estratos pueden modificar su posición horizontal de origen debido a la acción de los procesos de dinámica terrestre. Ésta puede ocasionar tales deformaciones que su posición inicial quede invertida, de forma que los estratos más antiguos se extiendan sobre los más nuevos.

Algunas estructuras, como las pistas y huellas que han dejado los diferentes organismos, son útiles para averiguar cuál era en origen la cara superior de un estrato.

Estas estructuras quedan marcadas en la cara superior de los estratos; así pues, si lo que se encuentra es un relieve negativo, se estará frente a la cara inferior del estrato superpuesto, lo que permitirá deducir su posición original.

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El estudio de las huellas que presentan las estructuras estratigráficas es fundamental para su datación cronológica absoluta y comparada.

En este sentido, tienen especial utilidad los caparazones fósiles de bivalvos, ya que el conocimiento de su posición habitual, con la concavidad hacia abajo, permite establecer la posición original del estrato.

La estratigrafía trata también de determinar la correlación de las series que están alejadas en el espacio, estableciendo la posible contemporaneidad de diferentes estratos de una mis-

ma región o de regiones distantes entre sí. Para ello se basa en tres tipos de criterios: – Los criterios físicos contemplan los caracteres petrológicos de la serie, por ejemplo la composición de las rocas o los minerales característicos. En este sentido, resultan muy útiles los minerales pesados, cuya concentración característica en cada roca ígnea o metamórfica sirve como indicador

Estratigrafía

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del tipo de rocas de las que procede un estrato. Así, se considera que los estratos que presentan igual concentración de los mismos minerales pesados son contemporáneos entre sí.

– Los criterios paleontológicos se basan en los fósiles-guía, característicos de cada época (como los trilobites del paleozoico o los nummulites del eoceno). Como norma general, se considera que los estratos que presentan los mismos fósiles característicos son contemporáneos. Por ejemplo, una caliza y una pizarra de diferentes zonas que contengan idénticos fósiles-guía tendrán la misma antigüedad.

– Los criterios radiactivos se basan en el hecho de que los minerales que constituyen una parte de las rocas volcánicas se desintegran de acuerdo con las leyes de la radiactividad, es decir, se transforman en diferentes elementos o isótopos. Dado que el ritmo de desintegración necesario para que se produzca dicha transformación es constante, el conocimiento de las concentraciones relativas de los elementos tanto originarios como resultantes permite establecer el tiempo aproximado transcurrido desde que se inició el proceso.

_ Preguntas de repaso 1. ¿Qué son los estratos?

2. ¿Qué son las facies?

3. ¿En qué consisten las discontinuidades?

LAS ERAS GEOLÓGICAS

A

l considerar la historia de la Tierra en su conjunto conviene hacer una primera distinción entre dos grandes etapas: la época cosmogónica y la geológica. La primera época abarca el tiempo en que el planeta era sólo una masa de materia incandescente. Durante este dilatado período se originaron y ordenaron los grandes componentes o envolturas interiores terrestres, mientras que los materiales fundidos de su interior lanzaban a la superficie grandes volúmenes de vapores y gases, como hacen actualmente los volcanes.

Por otra parte, a partir de las lavas volcánicas se fueron formando las primeras rocas que, a lo largo de mi-

llones de años, volverían a fundirse y a transformarse, originando la corteza primitiva, sobre la cual comenzaron a actuar la orogénesis, la erosión y la sedimentación.

En simultaneidad con las eras sedimentarias surgió la vida, iniciándose entonces la continua evolución y transformación biológica y geográfica que marcó el comienzo de los tiempos geológicos, que abarcan desde la diferenciación de la corteza terrestre hasta la época actual.

Aunque existen diversas opiniones acerca de la división de los tiempos geológicos, la corriente más extendida suele considerar cinco grandes eras: la arqueozoica; la primaria o paleozoica;

la secundaria o mesozoica; la terciaria o cenozoica; y la cuaternaria, neozoica o antropozoica. Cada una de estas eras se subdivide a su vez en períodos, éstos en épocas, y así sucesivamente.

La era arqueozoica Esta era, que algunos autores prefieren denominar agnostozoica, se divide en dos períodos, el arcaico y el precámbrico. Comprende desde el final de los tiempos cosmogónicos hasta el comienzo del período cámbrico, al iniciarse la era primaria (hace unos 500-600 millones de años.

Los espesos sedimentos que se for-

ESCUDO BÁLTICO

ESCUDO CANADIENSE

ESCUDO DE ALDÁN ESCUDO SINO-COREANO ESCUDO AFRICANO OCCIDENTAL

ESCUDO ÁRABE

ESCUDO HINDÚ

ESCUDO ETÍOPE

ESCUDO DE LAS GUAYANAS ESCUDO DE BRASIL CENTRAL

ESCUDO ATLÁNTICO ESCUDO AUSTRALIANO

Escudo precámbrico

Distribución geográfica de los principales escudos precámbricos.

Fotografías de cabecera: imagen de la Tierra tomada desde un satélite (izq.) y fragmento de cromoferrita (der.).

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Las eras geológicas

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maron durante esta Finlandia indican que era sufrieron las dese formaron por la acformaciones y transción de las aguas, ya formaciones derivasean éstas marinas o das de los sucesivos fluviales. movimientos orogéniAl estar menos mecos, razón por la cual tamorfizados los masus características acteriales que las compotuales difieren signifinen, las rocas que percativamente de las oritenecen al segundo ginales. período, por ejemplo Los vientos, las llulos conglomerados y vias y los restantes felas cuarcitas, suelen nómenos de la geodiencontrarse en mejor námica externa actuaestado de conservaron sobre las masas ción. Entre ellas precontinentales primitidominan, además de Vista del gran cañón del Colorado, en Estados Unidos, donde se encuentran vas, ejerciendo una aclas pizarras cristalirocas pertenecientes a la era arqueozoica. ción erosiva, de denunas, las calizas cristadación y transporte. linas, las cuarcitas y las Ello dio origen a la formación de deAparte de las tres grandes regio- pizarras arcilloso-silíceas, todas de pósitos detríticos en las áreas conti- nes mencionadas aparecen rocas que origen sedimentario. nentales y en los litorales marítimos. datan de esta era en la meseta brasiUna clasificación más reciente de la Durante esta época predominaron leña, en Uruguay y en el fondo del era arqueozoica la subdivide en cualos materiales poco seleccionados, gran cañón del Colorado, en Estados tro períodos, numéricamente desigcomo las pizarras, las arcosas o las Unidos. nados, en cada uno de los cuales se sugrauvacas; por el contrario, las rocas Aunque algunos especialistas han cedieron diferentes fases orogénicas. orgánicas y las evaporíticas eran poco subdividido esta era en diversos pe- Las de los tres primeros constituyen frecuentes. Los distintos materiales ríodos, una división clásica establece las llamadas grandes orogenias antisuelen haberse transformado en rocas la existencia de dos fundamentales: el guas, entre las que se hallan las fases metamórficas, como gneises y grani- arcaico y el precámbrico o algonqui- saámidas, suecofénidas, carélidas, etc. tos de anatexia. Son muy escasas las no, que están separados por la orogeSe supone que durante esta era el rocas que han conservado sus carac- nia huroniana o carélica. clima fue frío y húmedo. El gran núterísticas originales.

El primero se caracteriza por pre- mero de rocas de origen glaciar deEstos materiales constituyeron los sentar los materiales más metamor- muestra que se produjeron glaciaciozócalos sobre los cuales se deposita- fizados, como los granitos o los es- nes similares a las que tendrían lurían las siguientes formaciones geo- quistos. Sin embargo, a pesar de la gar muchos millones de años más lógicas. En la actualidad, estas forma- intensidad de dicho metamorfismo, tarde, durante la era cuaternaria. Sin ciones, que en muchos casos se origi- en algunas rocas es posible reco- embargo, al finalizar el período alnaron a partir de las rocas creadas nocer su origen sedimentario. Por gonquino, el clima se hizo más cálidurante esa era, se encuentran en los ejemplo, los cantos rodados de cier- do y seco. nacimientos de las cordilleras anti- tos conglomerados gneisificados de La escasez de restos fósiles puede guas, así como en los escudos y cratodeberse a la existencia de nes, por ejemplo de Canadá, Siberia, escasos seres vivos duranAustralia o África. te este período; a las eleHoy día se conocen tres grandes mentales estructuras de ésáreas de terrenos formados durante esta tos, lo que habría dificultaépoca, que constituyen otros tantos do la fosilización y la núcleos continentales pertenecientes consiguiente conservación al hemisferio septentrional. El escudo de sus restos, o a la acción canadiense comprende, además del del metamorfismo, que los territorio de ese país, las tierras agruhabría hecho desaparecer. padas en torno a la bahía de Hudson; En cualquier caso, es poel escudo báltico abarca gran parte de sible que la vida surgiera al la península escandinava, Finlandia y principio de esta era, prouna parte de Rusia, todos ellos territobablemente a través de forEl escudo báltico, que comprende gran parte de la rios que circundan el actual mar Báltimas muy sencillas, cuyos península escandinava, Finlandia y una zona de Rusia, co, y el escudo siberiano constituye el restos más antiguos aún no comenzó a formarse durante el precámbrico. En la imagen, paisaje montañoso en Noruega. sustrato de esa gran estepa. se han podido reconocer.

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GEOLOGÍA

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La era primaria o paleozoica Esta era ha recibido también el nombre de era de los animales antiguos y abarca desde el final de la era arcaica hasta el inicio de la secundaria (entre 500-600 y 120-200 millones de años de antigüedad). Puede dividirse en seis períodos: cámbrico, ordovícico, silúrico, devónico, carbonífero y pérmico.

Durante esta era los continentes se agrupaban en tres grandes masas. El continente noratlántico, que incluía Europa y Norteamérica, estaba separado del continente chino-siberiano por el mar de los Urales; ambos supercontinentes estaban situados en el Fósil de un molusco del género Ammonites, perteneciente al período carbonífero de la era hemisferio norte. En el hemisferio primaria o paleozoica. austral se encontraba el continente denominado Gondwana, que comSin embargo, se han encontrado pi- braquiópodos o moluscos, favoreci- prendía Australia, India, África, Sudzarras con grafito, lo que demuestra dos posiblemente por la renovación américa y la Antártida. Entre los dos su origen orgánico, pertenecientes a de la atmósfera y del contenido de primeros y Gondwana se extendía el esta época. oxígeno en los océanos causada por mar de Tethys, cuyos únicos remaEl primer fósil del que se tiene la aparición de los vegetales, parecen nentes en la actualidad parecen ser el conocimiento es Corycium enigmati- avalar la existencia de estos animales golfo de México y el mar Mediterrácum, probablemente un alga del Bál- en el precámbrico, aunque sus restos neo, ya que el océano Atlántico aún tico, a la que se atribuye una anti- hayan desaparecido. no existía. güedad cercana a los 1.200 miEn los dos mares antes citallones de años. dos, el de los Urales y el de En el precámbrico se produTethys, se depositaban los majeron nuevos y más abundanteriales procedentes de las tes restos fósiles. Así, las aremontañas precámbricas. Estos niscas cercanas al lago Onega, sinclinales se plegaron duranen Rusia, contienen gruesas cate la orogenia caledoniana, de pas de antracita, un antiquísilos perídos silúrico y devónico, mo combustible de origen veque también afectó a Escocia, getal. En el cañón del ColoEuropa central, Escandinavia, rado (Estados Unidos) se Groenlandia y Norteamérica. han encontrado restos fósiles Durante el carbonífero y el de moluscos y en el estado de pérmico, y a partir de las monMontana, también en este país, tañas anteriores, continuó la sese han hallado restos de crusdimentación geosinclinal, que táceos primitivos. culminó con los plegamientos En otras localidades se han hercinianos. Estos plegamienencontrado rastros de gusanos tos afectaron al norte de Euroy medusas, además de radiolapa, Asia central, Australia, Norrios y otros protozoos silíceos. teamérica y África del sur. En el Aparte de los restos de cianofíprimer continente se formaron, ceas, o algas azules, que forentre otros, los Vosgos y la Selman a veces auténticos arreciva Negra; en Asia, los Urales, y fes, es notable la ausencia de en Norteamérica, los Apalaches. organismos con esqueletos calLas intensas actividades cáreos. magmáticas y metamórficas Los grupos más complejos dieron lugar a la formación de El estudio de los fósiles permite conocer la evolución de del período cámbrico, de la era grandes masas de gneises y los seres vivos en nuestro planeta. En la imagen, fósiles primaria, como artrópodos, granitos. Sin embargo, entre los de helechos del género Phychocarpus.

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sedimentos de la era primaria suelen predominar las pizarras y las cuarcitas, además de las areniscas y las calizas. El espesor de los sedimentos rocosos pertenecientes a esta era ronda los 45 km.

Durante la era primaria, los seres vivos alcanzaron un gran desarrollo, sobre todo en el ámbito de la vida marina, y en el paleozoico superior fueron ganando los territorios continentales. Los principales representantes de la fauna de esta era son los invertebrados, aunque en el período silúrico superior ya habían aparecido los anfibios, entre otros grupos. Más adelante, hacia el final de la era, lo hicieron los primeros reptiles.

Período cámbrico. Con una duración aproximada de 70 millones de años, el cámbrico se subdivide en tres etapas, que se denominan, respectivamente, georgiense, acadiense y posdamiense. Durante este período, de clima húmedo y templado, se formaron sobre todo las pizarras, las cuarcitas y las calizas.

Los fósiles más importantes fueron los trilobites. Los arqueociátidos, seres semejantes a las esponjas, formaron auténticos arrecifes por todo el planeta. En cuanto a la flora, estaba compuesta por bacterias y cianofíceas, o algas azules.

Período ordovícico. Con una duración similar al anterior, se subdivide en inferior (tremadocense, Arenig, llarvinense, llandolloense) y superior (caradocense y asghilliense). En este período se produjeron algunas de las fases iniciales de la orogenia caledoniana, así como una gran actividad volcánica submarina. El mineral más característico de esta etapa es la cuarcita armoricana, roca en la que suelen encontrarse numerosas pistas de bilobites. Los fósiles más importantes son los graptolites, los trilobites y algunos organismos con esqueleto calcáreo, como es el caso de ciertos celentéreos. Además aparecieron diferentes tipos de algas.

Período silúrico. Con una duración de alrededor de 30 a 35 millones de años, se subdivide en cuatro etapas, denominadas valentiense, wenlockense, ludlowense y pridoliense. Al final de este período, cuyo clima fue haciéndose progresivamente más cálido,

se desarrolló la fase más importante de la orogenia caledoniana, que recibe el nombre de fase ardénica. Las rocas más características son las pizarras, que contienen restos de graptolites.

Los arrecifes calcáreos formados por tabulados y corales experimentaron una gran expansión, mientras que los primeros vertebrados, cuyos principales representantes fueron los peces acorazados, también hicieron su aparición. Las regiones continentales empezaron a ser colonizadas por peces, gigantostráceos, miriápodos y arácnidos. Entre los vegetales, las pteridofitas ocuparon las aguas dulces.

Período devónico. Este período tuvo una duración aproximada de 50 millones de años, y ha sido subdividido en tres etapas, inferior (gedinnense, niegeniense, emsiense), medio (couviniense y givetiense) y superior (frasniense, fameniense). Durante esta época tuvo lugar una gran actividad del magma, así como las últimas fases de la orogenia caledoniana, produciéndose grandes glaciaciones en el hemisferio austral al inicio del período. La forma rocosa más específica es la denominada arenisca roja antigua, de carácter continental, en tanto que el clima fue casi desértico.

Se han hallado abundantes restos de

Las eras geológicas

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gigantostráceos y peces acorazados durante este período.

Por otra parte, también son característicos de la fauna marina los goniatites, que eran moluscos cefalópodos, los braquiópodos y los coralarios, formando estos últimos grandes arrecifes. Al final del período, los peces crosopterigios dieron paso a los laberintodontos, que fueron los primeros anfibios de los que se tiene noticia. También entonces surgieron los primeros insectos, que carecían de alas. La flora, por su parte, vio aparecer los primeros hongos, que alcanzarían su pleno desarrollo durante el siguiente período.

Período carbonífero. Este período se prolongó durante 65 millones de años y su nombre proviene de los grandes depósitos de hulla que se formaron durante el mismo y cuyo origen se debe a la gran acumulación de restos de plantas vasculares, por ejemplo los helechos y los licopodios.

Las divisiones típicas de este período son: carbonífero inferior (tournaisense, viseense) y carbonífero superior (namuriense, westfaliense y estefaniense), aunque pueden variar, según se trate de facies marinas o continentales. En cualquier caso, los sedimentos están muy extendidos.

Las coníferas y las grandes masas boscosas de las zonas pantanosas aparecieron por primera vez en las regiones continentales durante el período carbonífero.

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GEOLOGÍA

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A principios de esta etapa tuvieron lugar las principales fases de la orogenia herciniana. Entre los sedimentos marinos predominan las pizarras, las calizas y también las areniscas.

En las regiones continentales, el clima subtropical favoreció la formación de grandes bosques en las zonas pantanosas. Entre las plantas destacan, además de las equisetales, los ya mencionados helechos y licopodios.

Muchas de estas plantas, de gruesos troncos, alcanzaban los 35 m de altura. Las gimnospermas empezaron su desarrollo a través de las pteridospermas, plantas semejantes a los helechos, pero dotadas de semillas. En este período aparecieron también las primeras coníferas.

En cuanto a la fauna marina, estuvo dominada por los goniatites y los braquiópodos, además de los fusulínidos, grandes protozoos foraminíferos que medían en ocasiones hasta 10 cm. Los bosques estaban poblados por unos enormes insectos, semejantes a las actuales libélulas, que llegaban a medir más de 1 m. Los primeros reptiles se originaron en el carbonífero superior a partir de los anfibios estegocéfalos.

Período pérmico. Período al que se le atribuye una duración de 50 y 55 millones de años y que se divide en dos etapas, el pérmico inferior (sakmariense, artikaense y kungurense) y el pérmico superior (kazanense y tartariense). Durante este período, que marca el paso de la era primaria a la secundaria, tuvieron lugar las últimas fases de la orogenia herciniana y también una significativa actividad volcánica. Al final del período se produjo una importante regresión del mar, como consecuencia de la cual han quedado abundantes sedimentos continentales, como las areniscas rojas y los depósitos de rocas salinas.

En cuanto al clima, éste se hizo casi desértico, lo que probablemente fue la causa de que desaparecieran muchos grupos de plantas y animales.

Por otra parte, en el continente de Gondwana continuaron produciéndose las glaciaciones que se habían iniciado en el período carbonífero.

También durante este período se inició el desarrollo de las coníferas, mientras que las pteridofitas perdieron su preponderancia. La fauna estuvo marcada por la desaparición de los trilobites y los tetracoralarios,

Durante la era secundaria o mesozoica aparecieron los primeros peces cartilaginosos y óseos. En la imagen, fósil de Amphistium paradoxum.

mientras que los braquiópodos, los goniatites y los anfibios perdieron parte de su superioridad. Los reptiles, por su parte, comenzaron un crecimiento que les haría preponderantes durante la era secundaria.

La era secundaria o mesozoica La era secundaria tuvo una duración cercana a los 160 millones de años y recibe también la denominación de era mesozoica. En ella aparecieron los animales intermedios. Se divide en tres períodos diferenciados: el triásico, el jurásico y el cretácico.

Durante la era secundaria tuvo lugar la fragmentación del continente Gondwana, que dio lugar a la formación del océano Atlántico sur. Así mismo, durante el período jurásico se produjo una gran transgresión de las aguas marinas que convirtió al continente europeo en una serie de islas.

Durante el período cretácico tuvo lugar también una gran actividad volcánica en Brasil y en la India. En los geosinclinales postercínicos, se produjo una gran sedimentación, que alcanzó los 30 km de profundidad. La litología propia de esta era es sobre todo de tipo calcáreo, compuesta por calizas y dolomías, junto a las cuales aparecen sales, areniscas y arcillas.

En esta etapa se produjo una significativa renovación de las formas vivas.

Así, las gimnospermas tuvieron su apogeo en el mesofítico y aparecieron las angiospermas en el cretácico superior. Entre los invertebrados predominaron los moluscos lamelibranquios y cefalópodos, por ejemplo los ammonites y belemnites. Los hexacoralarios relevaron a los tetracoralarios en la elaboración de arrecifes, y destacaron los equinodermos, como es el caso de los erizos de mar. Aparecieron peces cartilaginosos y óseos, que empezaban a parecerse a los de los grupos actuales, mientras que los anuros, por ejemplo los sapos y las ranas, tomaron el lugar de los primitivos anfibios.

Sin embargo, no hay duda de que la nota más característica fue el enorme desarrollo que experimentaron los reptiles, muy abundantes en los mares y que llegaron a colonizar los territorios

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Las eras geológicas

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Eras y períodos geológicos ARQUEOZOICA Arcaico Precámbrico PRIMARIA O PALEOZOICA Cámbrico inferior Georgiense Cámbrico medio Acadiense Cámbrico superior Posdamiense Ordovícico inferior Tremadocense Arenig Llarvinense Llandolloense Ordovícico superior Caradocense Asghilliense Silúrico Valentiense Wenlockense Ludlowense Pridoliense Devónico inferior Gedinnense Niegeniense Emsiense Devónico medio Couviniense Givetiense Devónico superior Frasniense Fameniense Carbonífero inferior Tournaisense Viseense Carbonífero superior Namuriense Westfaliense Estefaniense

continentales. Su adaptación alcanzó a todos los medios: los hubo acuáticos, terrestres y voladores, y podían ser herbívoros o alimentarse de carne. El grupo más destacado fue el constituido por los dinosaurios, con grandes variaciones en cuanto a formas y tamaños.

Los mamíferos, cuyo origen era anterior, evolucionaron a partir del período triásico, mientras que las aves, que procedían de la evolución de determinados reptiles, se originaron durante el jurásico.

Período triásico. Este período se prolongó durante alrededor de 35 mi-

Pérmico inferior Sakmariense Artikaense Kungurense Pérmico superior Kazanense Tartariense

Cretácico superior Cenomanense Turonense Coniaciense Senosense Campaniense Maastrichtiense

SECUNDARIA O MESOZOICA

TERCIARIA O CENOZOICA

Triásico inferior Scytiense Triásico medio Anisiense Ladiniense Triásico superior Camiense Noriense Rhetiense Jurásico inferior o eojurásico Heitangiense Sinemuriense Pliensbachense Toarcense Aaleniense Jurásico medio Bajociense Bathoniense Jurásico superior Calloviense Oxfordense Kimmeridgense Portiandense Cretácico inferior Berrasiense Valanginiense Hauteriviense Barremiense Aptense Albense

Paleógeno Eoceno inferior Ypresiense Eoceno medio Luteciense Bartoniense Eoceno superior Priabonense Oligoceno inferior Chattiense Oligoceno superior Neógeno Mioceno inferior Aquitaniense Burdigaliense Mioceno medio Langhiense Serravalliense Mioceno superior Tortonense Mesiniense Plioceno inferior Zancleanense, etc.

Plioceno superior Piacenziense

llones de años, durante los cuales no existió una gran actividad orogénica, aunque se produjeron erupciones basálticas significativas. El clima fue semiárido, aumentando la humedad hacia el fin del período. Su denominación se deriva de la subdivisión realizada por parte de los especialistas en tres etapas, la inferior, la media y la superior.

Los yacimientos del triásico están claramente divididos en continentales y marinos. Entre los primeros, la litología específica está formada por areniscas rojas y conglomerados, ca-

CUATERNARIA Pleistoceno inferior Pleistoceno superior Holoceno

lizas conchíferas y arcillas, sales y yesos. Los yacimientos marinos, por su parte, son calizos y dolomíticos, destacando la formación de arrecifes.

Los fósiles más característicos son los ammonites, los crinoides y los braquiópodos, aunque abundan también los lamelibranquios. Al mismo tiempo que se producía la aparición de los primeros mamíferos, los reptiles iniciaron su evolución, generándose grupos que perdurarían durante toda la era.

Período jurásico. Este período, cuya duración ronda los 50 millones de años, se ha subdividido en tres eta-

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GEOLOGÍA

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La desaparición de los primitivos reptiles se produjo al final del cretácico por causas aún desconocidas. En la imagen, fósil de un mesosaurio.

pas: jurásico inferior, medio y superior. Su denominación proviene de una cadena montañosa situada en Centroeuropa, los montes Jura. Las formaciones minerales dominantes durante el jurásico son las calizas y las margas, que van aclarándose a medida que ascienden en los estratos.

Durante esta etapa se produjeron plegamientos en todo el continente americano, las aguas marinas llegaron a su máxima transgresión y se produjeron importantes erupciones en las zonas submarinas. El clima fue cálido y húmedo, lo cual estimuló la formación de arrecifes. Los cefalópodos belemnítidos son característicos de este período.

Los animales que alcanzaron mayor extensión durante el jurásico fueron los brontosaurios y los diplodocus, enormes herbívoros que habitaban en las zonas pantanosas. Los estegosau-

rios, también cuadrúpedos, aunque de menor tamaño, presentaban grandes placas que formaban hileras dorsales.

Los ictiosaurios, con una forma parecida a los actuales delfines, y los plesiosaurios, dotados de un largo cuello y de cuatro aletas, vivían en los mares.

Entre los reptiles voladores, cuyas alas eran semejantes a las de los murciélagos modernos, se encontraban los géneros Rhamphorhynchus y Pterodactylus. Las primeras aves, pertenecientes al género Archaeopteryx, aparecieron durante el jurásico superior, aunque todavía mostraban algunas características reptilianas, como los dientes, la presencia de garras en las alas y una cola larga y vertebrada.

Los primeros mamíferos placentarios eran insectívoros y aparecieron al finalizar este período, casi ya en el cretácico.

Período cretácico. Se denomina así

debido a la gran cantidad de creta presente en sus estratos. La creta es una caliza blanca que se formó a partir de los caparazones de los foraminíferos, muy abundantes en este período. Su duración se cifra en 70 millones de años y se divide en dos etapas: el cretácico inferior, con una litología sobre todo detrítica, y el cretácico superior, cuya litología es básicamente caliza.

Durante el cretácico se sucedieron importantes regresiones y transgresiones de las aguas marinas, de las cuales la que tuvo lugar en el cretácico superior fue la mayor desde el paleozoico. Los movimientos orográficos fueron importantes en América y repercutieron también en Europa. El clima no tuvo uniformidad y fue haciéndose cada vez más cálido y árido.

En lo que se refiere a la flora, se produjo la aparición de las angiospermas, antes las dicotiledóneas y después las monocotiledóneas. Entre los animales fósiles sigue la presencia típica de los ammonites, junto a los cuales se encuentran los rudistas, que se unían para dar forma a los arrecifes. Los peces teleósteos iniciaron su desarrollo, así como los mamíferos placentarios, al tiempo que aparecieron los anfibios urodelos y, al final del período, las aves ya sin dientes.

Este período marcó el declive de los reptiles. Entre los más característicos se encuentran Iguanodon, un herbívoro bípedo; Trachodon, que presentaba un pico de pato, y Triceratops, un cuadrúpedo dotado de tres cuernos. Tyrannosaurus era un carnívoro bípedo, al igual que Ceratosaurus. Entre los voladores, el animal más grande que jamás haya existido fue Pteranodon, que a veces llegaba a medir 8 m.

La desaparición de todos estos animales se produjo súbitamente al final del período cretácico por causas que aún no están del todo aclaradas, aunque existen numerosas teorías al respecto. En esta época se extinguieron también los ammonites y los belemnites.

La era terciaria o cenozoica Se cree que se prolongó durante casi 70 millones de años y se ha subdivi-

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dido tradicionalmente en dos etapas: el paleógeno, que comprende a su vez los períodos eoceno (inferior, medio y superior) y oligoceno (inferior y superior), y el neógeno, con los períodos mioceno (inferior, medio y superior) y plioceno (inferior y superior).

La desaparición de los ammonites y de los dinosaurios, así como la aparición de los nummulites, marcan el paso del secundario al terciario. Estos últimos animales eran unos foraminíferos circulares de enorme tamaño y típicos del paleógeno.

Durante esta era tuvieron lugar las fases más importantes de la denominada orogenia alpina: la pirenaica, la sávica y la rodánica. Merced a estos plegamientos se originaron en Europa la cordillera Penibética y los Pirineos, las cordilleras costeras de Cataluña, los Cárpatos y también los Alpes, por citar algunas formaciones montañosas. En Asia surgieron, entre otras, las montañas de Asia menor, la cordillera del Himalaya y las montañas de Asia central y del Pacífico. En África se elevó, por ejemplo, la cordillera del Atlas.

Los citados plegamientos dieron lugar a erupciones volcánicas de enorme importancia.

A principios de esta era tuvo lugar una importante transgresión de las aguas marinas, que se transformó en regresión durante el neógeno. Los depósitos continentales fueron abundantes y dilatados a lo largo de todo el terciario, y la forma de los continentes fue haciéndose similar a la contemporánea.

La consolidación de los sedimentos de esta época suele ser escasa. Entre los depósitos marinos abundan las margas, las areniscas y las calizas, mientras que en los continentales destacan las arcillas, las areniscas y los conglomerados. También se encuentran depósitos de margas yesíferas y salinas, así como de lignitos. El espesor total de los materiales que pertenecen a esta era se cifra en alrededor de 22 km.

En lo referente al clima, la temperatura descendió durante la era terciaria, lo que desembocó en las glaciaciones de la siguiente.

Entre los principales animales marinos figuran los moluscos, los nummulites, los microforaminíferos y los erizos de mar. En cuanto a la fauna

continental, en esta era se produjo el gran desarrollo de los mamíferos. Entre las series bien estudiadas pueden citarse los équidos y los marsupiales, aunque estos últimos se limitaron al continente australiano. La flora estuvo dominada por las angiospermas, aunque también las coníferas fueron significativas.

Paleógeno. Su duración estimada se sitúa en una cifra próxima a los 40 millones de años, con dos períodos, el eoceno y el oligoceno, si bien algunos estudiosos incluyen al período paleoceno al principio del primero. El oligoceno fue un período transgresivo, durante el cual la erosión que actuaba sobre las cordilleras recién formadas acabó por determinar la constitución de grandes masas de conglomerados.

Entre los fósiles marinos característicos de este período cabe citar las alveolinas y los nummulites, que dieron lugar a grandes depósitos de calizas. Entre los mamíferos destacaron Paleotherium, Eohippus, Orohippus y Mesohippus, todos ellos precursores de los équidos.

Neógeno. Su duración aproximada fue de 30 millones de años. Durante este tiempo, los mares experimentaron un importante retroceso, de ahí que predominen los sedimentos de tipo continental. Este período se subdivide en mioceno y plioceno.

Durante el mioceno superior, el continente europeo lo ocupaban grandes cuencas lacustres endorreicas. És-

Las eras geológicas

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tas fueron rellenándose, hasta que las calizas travertínicas formaron, entre otros, los actuales páramos castellanos. Además existió una intensa actividad volcánica.

Entre los fósiles más llamativos de esta época se encuentran los mastodontes y los dinoterios, además de los rinoceróntidos y los ya mencionados équidos. Así, Hipparion era como un pequeño caballo, y en el plioceno aparecieron los primeros ejemplares del género Equus, primero en América y después en Europa y Asia. Los ejemplares de Machairodus, o tigres de dientes de sable, también fueron característicos de este período, así como diferentes especies de primates.

También son característicos los caracoles lacustres y, como ya se ha indicado, los nummulites, que aparecieron al principio del eoceno y desaparecieron durante el período miocénico. Permanecieron, sin embargo, los microforaminíferos, como las globiferinas, y los moluscos lamelibranquios.

La era cuaternaria o neozoica Esta era recibe otras denominaciones, como era de los animales nuevos y antropozoica, ya que durante la misma se produjo la aparición de los seres humanos. Aunque algunos estudiosos la consideran como remate de la era terciaria, dio comienzo hace alrededor de 2 millones de años

Calavera hallada en tierras italianas, correspondiente a un ejemplar de oso del cuaternario.

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y llega hasta nuestra época. Sus períodos son el pleistoceno (inferior y superior), que constituye la época glaciar, y el holoceno, que es la época actual.

La principal característica de esta era son las glaciaciones, que fueron grandes invasiones de hielo, de carácter más o menos periódico, que se extendieron desde los casquetes polares y las altas montañas hasta cubrir gran parte de Norteamérica, Europa y las regiones septentrionales de Asia. Los cuatro períodos glaciares reciben distintas denominaciones en función de los lugares donde se desarrollaron.

En Europa se denominan Günz, Mindel, Riss y Würm, cuyos equivalentes norteamericanos son Nebraska, Kansas, Illinois y Wisconsin. De duraciones diferentes, la glaciación Mindel fue la más importante, prolongándose unos 140.000 años.

Durante los períodos interglaciares, los hielos se retiraban y el clima se volvía más suave y seco. Paralelamente a los avances y retrocesos de los hielos se produjeron regresiones y transgresiones de las aguas marinas. Las primeras eran consecuencia del menor volumen del agua de mar, que iría a constituir la nieve y las enormes masas de hielo.

Por la misma causa, al fundirse éstas durante las épocas interglaciares, las aguas volvían a su cauce habitual, provocando la subida de los mares.

En las zonas afectadas por los glaciares pueden encontrarse extensos depósitos de morrenas y terrazas fluviales, así como terrazas marinas y playas levantadas en las costas.

En las zonas tropicales, los efectos se dejaron sentir en forma de un aumento de las precipitaciones, que

determinaron intensos períodos pluviales, denominados pluviaciones.

Aunque no se sabe exactamente cuál fue el factor que desencadenó las glaciaciones, se han elaborado diferentes teorías que intentan explicar las causas de los enormes cambios climáticos que sufrió la Tierra durante este período. En cualquier caso, lo que sí parece claro es que en última instancia se debieron a las modificaciones en la incidencia de las radiaciones solares sobre la superficie del planeta.

Durante esta era, los movimientos de la corteza terrestre fueron fundamentalmente epirogénicos, con hundimientos y levantamientos. Estos movimientos se vieron favorecidos por las acumulaciones y posteriores fusiones de las grandes masas de hielo.

La flora y la fauna se vieron obligadas a adaptarse a alternativas climáticas. En los períodos glaciares predominaban las praderas, siendo muy característica la denominada flora del Dryas, compuesta por abedules enanos y sauces polares.

Por su parte, los animales de los lugares cálidos se retiraban ante el avance de los hielos, quedando en su lugar los de clima frío, como el mamut (Elephas primigenius), el rinoceronte lanudo (Rangifer tarandus), el

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ciervo gigante (Cervus megaceros), el oso de las cavernas (Ursus speleus) o los bisontes. En Sudamérica se desarrollaron los megaterios y los gliptodontes, mientras que en Madagascar y Nueva Zelanda lo hacían las aves gigantes, como el moa. Durante los períodos interglaciares vivieron en Europa hipopótamos, rinocerontes, jirafas, elefantes y otros animales que en la actualidad forman parte de la fauna africana.

No obstante, el suceso más importante de la era cuaternaria fue la aparición del hombre, que es probable que surgiera en zonas del este y el sur de África. Así, durante el villafranquiense de África del sur, al límite del plioceno, vivieron los Australopithecus, unos homínidos de talla pequeña. Al mismo tiempo evolucionaba el Homo habilis, también de origen africano, al que se puede considerar como el ser humano más antiguo.

Otros homínidos fueron los pitecántropos de Java y los sinántropos de Pekín, ambos pertenecientes a la especie Homo erectus.

El Homo sapiens, que vivió durante las glaciaciones Riss y Würm, dio lugar a dos ramas: el hombre de Neanderthal y el hombre de Cro-Magnon.

De este último proceden todas las razas y culturas humanas que pueblan la Tierra.

Preguntas de repaso

1. ¿Cuál es la clasificación más frecuente de las eras geológicas de la Tierra?

2. ¿En qué era vivieron los dinosaurios?

3. ¿En qué era aparecieron los primeros hombres?

EDAFOLOGÍA

L

a edafología es la disciplina que se dedica al estudio de los suelos, entendidos éstos como el conjunto de la superficie terrestre donde se desarrollan numerosas especies animales, vegetales y de microorganismos, y sobre la que actúan fenómenos atmosféricos y de la biosfera.

Para la edafología, los suelos están compuestos por diferentes capas de terreno. Estas capas, cuya extensión y espesor varían, están formadas por materiales que provienen de la degradación de estructuras, denominadas rocas madre, que reposan sobre sus-

tratos sólidos. Para proceder al estudio de los suelos hay que considerar características físicas, químicas, biológicas, mineralógicas y también climáticas, de modo que la edafología está relacionada con las disciplinas que estudian esas características.

Los suelos pueden degradarse y envejecer por un defecto de la síntesis orgánica y por un exceso de mineralización, lo que revertiría en el estado original de la roca. Cuando dichos procesos se deben a prácticas agrícolas inadecuadas, sus consecuencias son especialmente graves, ya que el resultado es una prematura y nociva

pérdida de fertilidad del suelo. De ahí que uno de los objetivos de la edafología sea su aplicación en la agricultura y en las explotaciones forestales. En este contexto, el estudio del suelo ha adquirido una importancia creciente.

Formación y evolución de los suelos La formación de los suelos obedece a un proceso complejo y requiere un tiempo prolongado. Al igual que los organismos vivos presentan ciclos vitales, durante los cuales nacen, se de-

La aplicación de los conocimientos aportados por la edafología a la explotación forestal ha adquirido gran importancia, ya que la deforestación incontrolada puede ocasionar gravísimos e irreversibles daños al suelo.

Fotografías de cabecera: imagen de la Tierra tomada desde un satélite (izq.) y fragmento de cromoferrita (der.).

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GEOLOGÍA

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sarrollan y mueren, los suelos tienen también ciclos equivalentes.

Estos ciclos comienzan con la fase de formación, que suele ser consecuencia de la meteorización de la roca madre. Los posteriores cambios que el suelo experimenta, con las consiguientes modificaciones de sus características, definen las diferentes fases de su formación.

El suelo alcanza su estado adulto como consecuencia de la acumulación de los principios minerales que desprende la roca y de las sustancias orgánicas que forman el humus. Es entonces cuando puede realizar sus funciones fisiológicas, que consisten en respirar, por intercambios gaseosos entre el oxígeno y el anhídrido carbónico, o en nutrirse mediante la asimilación de los principios orgánicos activos. Los ciclos biológicos básicos, como el del carbono o el del nitrógeno, desempeñan en estas fases un papel fundamental.

Sin embargo, una excesiva mineralización puede hacer que el suelo degenere y acabe por morir. La duración natural de estos procesos es de varios siglos, aunque en las últimas décadas, debido a la sobreexplotación por el hombre, la tala indiscriminada de los bosques y una deficiente gestión agrícola, estos ciclos se han acelerado hasta el punto de que, en algunas latitudes, se completan en apenas unos años.

Uno de los objetivos de la edafología es conocer la formación de los

suelos, así como los factores que intervienen en su evolución, para poder aplicar acciones que eviten su desaparición y modificar algunas de sus características para favorecer su cultivo.

La roca madre es uno de los elementos más importantes en la constitución del suelo, ya que la mayoría de los materiales que lo forman se originan a partir de la degradación mecánica y química de aquélla. Por tanto, las características del suelo dependen de la composición química y mineralógica de esa roca, así como de la estructura y la extensión superficial.

Cuando los materiales disgregados que se apoyan en la roca madre proceden de ella, aunque estén mezclados con otros de distinto origen, el suelo se denomina primario o autóctono. Si provienen de otras rocas y han sido transportados hasta allí por diferentes agentes, se llaman suelos alóctonos. En cualquier caso, la roca en la que se apoyan forma parte de ese suelo.

Sin embargo, el tipo de suelo depende además de otros condicionantes, como la meteorización o los fac-

Uno de los objetivos de la edafología es el conocimiento de los factores intervinientes en la formación de los distintos tipos de suelo. Arriba, suelo podzólico de cultivo en Soria, España. Izquierda, suelo volcánico en las proximidades del Teide, en la isla española de Tenerife.

tores geodinámicos que producen la erosión. Por otra parte, la alteración que los factores atmosféricos ejercen sobre las rocas guarda relación con las condiciones climatológicas del lugar y con los cambios de temperatura. De este modo, las variaciones de temperatura y de humedad, así como la estabilidad o inestabilidad del régimen meteorológico, regulan el deterioro que sufren las rocas.

Por tanto, en función del ambiente en el que se produzcan las alteraciones, un mismo tipo de roca puede generar diferentes materiales. Por ejemplo, puede ocurrir que los materiales que se desprenden de la roca madre permanezcan en el lugar de formación y creen una cubierta que la proteja de las nuevas agresiones.

Las acciones de los seres vivos en relación con los procesos de formación de los suelos, con su mantenimiento y con los cambios que se producen en ellos pueden ser directas o indirectas. Directas son las actuaciones de los hombres sobre el sustrato, de modo que, al intercambiar con él diversos materiales, ejercen sobre los componentes edáficos una influencia química.

No obstante, son las acciones indirectas las que revisten mayor importancia. Éstas son el resultado de los productos de descomposición de la materia viva, productos que forman el humus del que se derivan muchas de las características de los suelos.

Además de todo ello, la topografía determina la posibilidad de retención de las partículas, sobre lo cual también influyen los agentes de transporte geodinámicos, como, por ejemplo, el viento o el agua.

Estructura del suelo La estructura de un determinado suelo se establece partiendo de un corte vertical realizado en el terreno hasta alcanzar la roca compacta que está debajo. La superficie de esta sección

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mostrará capas horizontales paralelas entre sí, que deben poder diferenciarse a través de diversas peculiaridades morfológicas, como pueden ser el color, el tamaño de las partículas o la cohesión del terreno.

Cada una de esas capas recibe el nombre de horizonte, y el conjunto de las mismas es el que define el perfil del suelo. Dicho perfil consta de una secuencia estratificada de los horizontes y es la pauta básica que dirige los estudios edafológicos. Cada tipo de suelo consta de cuatro horizontes fundamentales, denominados, respectivamente, C, B, A y O, este último el más superficial.

Por su parte, el estudio del perfil aporta datos acerca del origen, la evolución y la calidad del suelo. Dado que la cantidad y el espesor de los horizontes son variables, estos rasgos constituyen el dato fundamental para establecer los distintos tipos o categorías de los suelos. Entre ellos pueden citarse los siguientes: Horizonte C. Está formado por los materiales generados por la disgregación mecánica de la roca madre y es el horizonte mineral menos alterado.

Las partículas pueden tener un tamaño moderado o grande, pero poseen la misma composición mineralógica que la roca sobre la que están depositadas.

Debido a ello, algunos especialistas consideran a esta roca como parte del mismo horizonte; otros, sin embargo, creen que se trata de un horizonte en sí misma, al que denominan horizonte R, definido porque su alteración mecánica y química es nula.

Horizonte B. Está situado encima del horizonte C y las diferencias de aspecto y composición que existen entre ambos se deben a la acumulación de materiales que proceden de las capas superiores. Las acciones erosivas, de filtración, de lixiviación y de disolución de los componentes de las capas son más variables en este horizonte, al que se conoce también como iluvial.

Horizonte A. Recibe también el nombre de horizonte aluvial y su tonalidad es más clara que la de los horizontes que lo rodean, por lo general entre parda y gris. Existe en esta

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Edafología

A1

A2 A3

B1

B2

B3

C Esquema de los distintos horizontes que conforman el perfil edafológico del suelo.

capa una gran emigración de materiales, sobre todo solubles, que el agua lleva hacia las capas más profundas.

Este horizonte constituye la primera capa de suelo propiamente dicho y sus características varían según el uso al que se destine el terreno. En algunas ocasiones, el horizonte O no existe, de manera que el A es el primer horizonte que aparece.

Horizonte O. También denominado L o Fö, abarca la capa superior. Sus componentes tienen una procedencia casi exclusivamente orgánica y están constituidos por restos de animales y vegetales en descomposición.

Los restos de rasgos morfológicos, por ejemplo las hojas y las ramas, en un horizonte permiten identificar su procedencia. Al acentuarse la descomposición de estos elementos, los restos ocupan posiciones más profun-

das; con lo que la incorporación de nuevos elementos permite identificarlos de una forma precisa.

Así, en los horizontes gruesos pueden diferenciarse dos componentes.

El más superficial conserva con claridad sus características morfológicas, mientras que en el siguiente, aunque aquéllas estén borradas, puede establecerse su procedencia a partir de la composición del nivel anterior, ya que el paso de una a otra es gradual.

Aunque el humus, que es el material orgánico resultante de la descomposición de los restos de los seres vivos, constituye básicamente el horizonte O, también aparece en horizontes más profundos, en cuyo caso se encuentra mezclado con materiales de diferentes orígenes.

Algunas clasificaciones especializadas establecen subdivisiones intermedias en los horizontes. Otras establecen nuevos horizontes como el G,

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GEOLOGÍA

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Tipos de suelos

La actividad agrícola moderna se basa en gran medida en los datos aportados por la edafología, en especial los relacionados con los diferentes tipos de suelos y sus características. En la imagen, cultivo en terrazas.

de gley verdoso, rico en hierro ferroso, o el Ca, de carbonato cálcico.

Aparte del perfil, el análisis de los suelos permite determinar otras características, como el color, el espesor de las capas, la porosidad, la contextura, la presencia de nódulos o la existencia de concreciones rocosas.

Características de los suelos Las características que reciben mayor atención son las relacionadas con su posible cultivo. Así, la porosidad y la permeabilidad, muy unidas entre sí, dependen de distintos factores. La primera se mide como la relación que existe entre un volumen determinado y su contenido en producto sólido. Visto de otra manera, el espacio libre que dejan entre sí las partículas del suelo determina la porosidad del mismo.

Por otra parte, la forma, el tamaño y la disposición relativa de dichas partículas también definen la porosidad. Por ejemplo, la porosidad de los granos de arena de cuarzo puede ser del 45-50 por ciento en función del tipo de apilamiento, pero si se trata de partículas más finas, por ejemplo polvo del mismo material, el índice podría reducirse al 5 por ciento.

La permeabilidad, que es la facilidad para la circulación de líquidos, depende de un gran número de factores, uno de los cuales es la porosidad. Existe una íntima relación entre la composición química y mineralógica de los granos y el tamaño de los mismos, lo que influye en su adhe-

rencia a la superficie; también se debe tener en cuenta en este contexto la presión y la viscosidad del material circulante.

El color del suelo está relacionado sobre todo con el humus y con la proporción de los derivados férricos, y tiene carácter diferencial. El color puede diferir, incluso tratándose del mismo suelo, pero en ocasiones permite identificar determinados tipos en diferentes zonas. Así, la denominación de tierras grises o negras va más allá del color, ya que indica determinadas peculiaridades.

Una importante propiedad química del suelo es la acidez, que depende a su vez del contenido en minerales, de la acción de los microorganismos y del humus.

Los componentes habituales de casi todos los suelos son el carbonato de calcio y las arcillas, que darán lugar a suelos de tipo calcáreo o arcilloso, respectivamente. También pueden encontrarse otros elementos, como la sal o el yeso, si bien estos suelos son menos comunes.

Desde que se iniciaron los estudios de edafología, la ordenación de los tipos de suelos se ha realizado siguiendo diversas pautas. Esta ordenación adquiere gran importancia a la hora de planificar la actividad agrícola, ganadera y forestal.

Los suelos que pueden caracterizarse de una manera fácil y evidente reciben denominaciones específicas.

Por lo general, la clasificación se realiza en función de propiedades como el color, los componentes, alguna característica física o química destacada, la acidez o la permeabilidad. La utilización de muchos de estos criterios puede resultar útil para establecer un orden sistematizado de los suelos.

Sin embargo, cualquier tipo de clasificación debe tener en cuenta el origen del suelo, así como los factores que han influido en la transformación de sus componentes. Aunque no hay ningún sistema que englobe todos estos requerimientos, uno de los más válidos es el basado en los horizontes que forman el perfil. La razón es que la presencia o ausencia del perfil, así como los distintos detalles relativos a su naturaleza, pueden poner de manifiesto determinados aspectos relativos a su origen y evolución, así como algunas características fisicoquímicas.

Suelos AC. Los especialistas suelen conceptuarlos como suelos en proceso de formación, a partir de los cuales se desarrollan los restantes. En los climas muy áridos o bien cuando la configuración del terreno no permite que se acumulen los productos de

La sequía, provocada por la ausencia absoluta de agua durante prolongados períodos de tiempo, tiene enorme influencia sobre las características del suelo.

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disgregación de la roca madre, esta fase puede prolongarse indefinidamente.

Las fases de formación iniciales producen un terreno con la roca ligeramente recubierta por una fina capa de materiales que se han desprendido de la misma, junto con residuos de productos orgánicos.

Entre este tipo de suelos se encuentran las rendzinas y los rankers. Las primeras tienen una coloración muy oscura, suelen ser abundantes en humus y presentan un gran predominio de carbonatos, sobre todo cálcico, lo que las convierte en alcalinas. En cuanto a los rankers, se desarrollan a partir de los silicatos y su principal característica diferenciadora es la acidez.

La vegetación en estos suelos suele ser escasa y los árboles constituyen una excepción. Las formas incipientes suelen presentar líquenes y musgos, y cuando alcanzan un estado más evolucionado, la vegetación se hace herbácea.

Suelos ABC. Este tipo de suelos es más maduro que los anteriores, de modo que sus características no dependen tanto de las que posea la roca madre. La cantidad de material acumulado sobre ésta, que no siempre supera a la de los del tipo AC, no es tan importante como el hecho de que esté ordenado de tal manera que la composición y características del material situado en la parte más profunda sean distintas del producto superior. No obstante, las diferencias que existen entre los horizontes A y B son casi siempre progresivas y graduales, y la transición entre un horizonte y otro suele realizarse de forma casi inapreciable.

Según el origen y la composición del horizonte B, pueden establecerse tres grupos de estos suelos: – En aquéllos cuyo horizonte B proviene directamente de la alteración de la roca madre, el componente principal suele ser arcillas generadas por la transformación de los silicatos, como micas, feldespatos y anfíboles, lo que libera óxidos ferrosos y aluminio. Sus características dependen de las que posea la roca original, su color más frecuente es el

Edafología

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Algunos de los principales tipos de suelo Ranker

Suelo ferruginoso tropical

Suelo Residuos orgánicos Zona de alteración de la roca madre

pardo y suele tratarse de suelos inestables.

– Los suelos cuyo horizonte B presenta una acumulación de arcillas que provienen del horizonte A se denominan lixiviados, en los que es típico el arrastre por filtración de materiales procedentes de las zonas superiores.

– El tercer grupo lo forman los suelos podzolizados. En estos casos, el horizonte contiene sesquióxidos y sustancias húmicas. En los grupos previos, el material arcilloso provenía de los horizontes R y A, respectivamente, pero en éste se trata de una combinación de ambos procesos.

Como consecuencia de ello, y de la consiguiente formación de coloides amorfos, se produce la separación de los óxidos e hidróxidos ferrosos y del aluminio que otorgan al suelo un característico color rojo.

Otras clasificaciones siguen pautas bioclimáticas o de naturaleza minera-

Suelo rojo mediterráneo

Arcilla Acumulación de hierro ferroso Residuos orgánicos

lógica. También pueden atender al grado de evolución o a la composición. Entre los suelos más evolucionados, aparte de los podzólicos que ocupan las áreas frías del hemisferio boreal con vegetación de coníferas, están el rojo mediterráneo, el ferruginoso tropical y el suelo con gley (estos dos últimos permanecen inundados).

_ Preguntas de repaso 1. ¿Qué es la edafología?

2. ¿Qué elementos constituyen los horizontes edáficos?

3. ¿En qué se basa la clasificación de los suelos?

GLOSARIO

Acuífero: Dícese de la zona litológica en la que se acumula agua al filtrarse ésta a través de una capa permeable hasta llegar a otra impermeable.

Afloramiento: Lugar por el que asoma a la superficie un filón o roca.

Aluvión: Término que se refiere a los materiales transportados por un río (grava, arena, arcilla, limo) y también a la formación que resulta de su depósito en los márgenes o riberas. Ámbar: Tipo de resina fósil, ligera y frágil que suele aparecer en depósitos sedimentarios del oligoceno (terciario). Sus tonalidades van del rojo al amarillo. Restos de muchas especies animales y vegetales se han conservado en este tipo de resina. El ámbar se utiliza como material decorativo en joyería. Abunda en las costas del mar Báltico.

Anhedral: Dícese de los granos minerales que no presentan en su estructura ningún desarrollo de formas cristalinas.

Anisotropía: Cualidad de presentar diferentes propiedades físicas cuando se miden en diferentes direcciones.

El término se suele aplicar a magnitudes tales como el índice de refracción o el color de absorción para los distintos ejes de cristalización de las formas cristalinas.

Arcilla: Nombre con el que se designa una amplia serie de minerales, resultantes de la meteorización química de materiales de la superficie terrestre. Disuelta en agua se moldea con facilidad y con el calor se endurece, adoptando una estructura impermeable.

Astenosfera: Capa viscosa de la corteza terrestre, que llega hasta los 250 km de profundidad. Es menos

resistente y rígida que la capa superior, la litosfera. Su dinámica condiciona la movilidad de la corteza terrestre.

Basalto: Roca ígnea de origen volcánico. Su estructura es a menudo prismática. Es el tipo de roca más habitual en los lechos oceánicos. Su coloración suele ser gris oscura, aunque también puede tener tonalidades verdes, marrones o negras.

Betún: Materia mineral de color negro o marrón y textura terrosa. Es rico en hidrógeno y en carbono. Arde con llama y produce un humo espeso, desprendiendo un olor penetrante.

Bloque: Partícula o fragmento de roca de tamaño superior a 256 mm.

Brillo: Luz reflejada por los minerales.

Se utiliza para caracterizar los distintos materiales. El brillo se define con términos descriptivos, como adamantino, metálico, nacarado, resinoso, vítreo o sedoso.

Calcedonia: Sílice traslúcida cristalizada. Se encuentra en una gran variedad de formas naturales, como el ágata y el jaspe. Aparece tapizando o rellenando los interiores de las cavidades rocosas.

Calcopirita: Unos de los minerales cupríferos más habituales (sulfuro doble natural de cobre y hierro). Su color es amarillo claro o verdoso con tonalidades brillantes. Su dureza es escasa y tiene una textura quebradiza. Presenta cristales octogonales.

Suele aparecer en las vetas hidrotermales.

Caliza: Roca sedimentaria, compuesta fundamentalmente de carbonatos.

Sus componentes principales son la dolomita y la calcita. Es una roca muy abundante en la naturaleza. Se utili-

za como material de construcción y en la fabricación de cemento.

Canto: Fragmento de una roca, que mide entre los 125 mm y 250 mm de diámetro. Su tamaño es menor que el de un bloque y mayor que el de un guijarro.

Capa móvil: Capa de la corteza terrestre en la que existe actividad ígnea y en la que se producen fenómenos metamórficos y de deformación, con el consiguiente desplazamiento de tierras.

Carbón: Nombre genérico que se da a los sedimentos estratificados originados por la descomposición de material vegetal orgánico. Estos restos vegetales se convierten en turba en una primera fase. Mediante un proceso de compactación y calentamiento, la turba se transforma a su vez en carbón negro.

Carbonatos: Conjunto de minerales que se caracterizan por poseer en su composición química el grupo-CO3.

Atendiendo a su origen, se distinguen entre carbonatos sedimentarios (calizas) y carbonatos no sedimentarios. En la naturaleza aparecen en distintas formas, como calcita, aragonito, azurita y malaquita.

Cárstico: Terreno originado por la acción erosiva de las aguas sobre superficies de rocas calizas y dolomitas. Sus suelos superficiales presentan una tonalidad rojiza y en su interior abundan las cuevas y corrientes fluviales subterráneas. En los paisajes cársticos se observan dolinas, es decir, depresiones cónicas creadas en la caliza.

Cataclasis: Fenómeno de fractura o ruptura mecánica de una roca, vinculado a procesos de metamorfismo y de for-

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mación de fallas. Se denominan cataclasitas o rocas cataclásticas a las rocas creadas por efecto de la cataclasis.

Ceniza: En geología, término aplicado al material de grano fino y suelto que se forma como consecuencia de las explosiones volcánicas.

Ceolitas: Tipo de silicatos que se caracterizan por poseer agua de cristalización en su estructura interior. Es uno de los pocos grupos minerales con capacidad para rehidratarse (deshidratación reversible). La mayoría de las ceolitas aparecen en cavidades de rocas volcánicas básicas, aunque también pueden aparecer en rocas volcánicas de otra clase.

Compuesto: Material rocoso de origen ígneo integrado por varios materiales. Se produce a partir de una intrusión o inyección de magma dentro de una roca.

Concreción: Concentración de sedimentos en algunas partes de una roca, casi siempre en torno al núcleo. Como consecuencia de ello se forman masas que pueden tener forma esférica o bien una estructura más irregular.

Conglomerado: Masa formada por cantos o pequeños guijarros redondeados cementados entre sí. Los conglomerados pueden estar constituidos por varios tipos de cantos rodados.

Coral: Material formado por los esqueletos de los organismos marinos invertebrados del mismo nombre.

Compuestos de carbonato cálcico, son de color blanco o rojo y forman grandes barreras en aguas templadas de moderada profundidad y abundante luz.

Corcoba: Conjunto rocoso de origen volcánico con la superficie abrupta y estratificada, y que se encuentra en contacto con las rocas circundantes.

Corindón: Mineral duro compuesto de óxido de aluminio, que suele aparecer en las pizarras arcillosas sometidas a metamorfismo, en ciertos filones de calizas metamórficas y en algunas rocas de origen ígneo. Se utiliza como abrasivo y como gema (rubí, zafiro).

Cornubianitas: Rocas frágiles y quebradizas compuestas de grano fino, creadas por metamorfismo termal o de contacto. Se caracterizan por la ausencia de exfoliación o esquistosidad.

Las rocas cornubianitas sólo contie-

nen minerales formados en presencia de grandes temperaturas.

Cristal: Cuerpo de tres dimensiones cuyas superficies límites se disponen de manera simétrica, de modo que los ángulos y las distancias permanecen constantes. Esta estructura viene dada por la distribución regular y periódica de los átomos de la sustancia de que se trate.

Crucero: Plano de ruptura de un cristal, por lo general paralelo a sus caras.

Este plano viene dado por la regularidad de la estructura atómica del cristal.

Cúpula salina: Formación producida por la salida a la superficie de grandes cantidades de sal, a causa de la baja presión, de manera similar a como lo hace el magma.

Deflación: Transporte de rocalla (pequeños fragmentos superficiales de las rocas) por la acción del viento.

Denudación: Conjunto de procesos internos y externos que provocan el cambio y la degradación de una superficie. Comprende los procesos de meteorización, de transporte y de erosión.

Detritus: En geología se denomina así a los pequeños fragmentos o partículas de minerales y rocas creados por efecto del desgaste y de la acción erosiva.

Diaclasa: Rotura de una superficie rocosa sin la intervención de movimiento alguno. Causan la morfología de las líneas de costa y crean una vía de penetración de agua en las rocas, permitiendo su meteorización.

Según su origen, se clasifican en diaclasas de retracción, diaclasas de descompresión y diaclasas tectónicas.

Diamante: Variedad cristalina que adoptan los átomos de carbono. Se diferencia del grafito por su estructura cúbica. Se encuentra en rocas ultrabásicas. El diamante es utilizado, además de como gema, como instrumento de corte y como abrasivo.

Diorita: Roca plutónica de grano grueso compuesta generalmente de feldespatos y de minerales ferromagnésicos, como biotita y hornblenda. Son raras y no suelen formar masas independientes. Se presentan en apófisis o en pequeñas protuberancias marginales.

Glosario

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Dique: Intrusión ígnea de estructura laminar que corta los planos estructurales de las rocas circundantes.

Discontinuidad: Nivel que separa cada una de las grandes áreas del interior de la Tierra, corteza, manto y núcleo. La discontinuidad de Gutenberg separa el núcleo y el manto a unos 2.900 km de profundidad, mientras que la discontinuidad de Mohorovici´c separa el manto de la corteza a unos 50 km de profundidad. Existen otras discontinuidades intermedias como las de Repetti y Weichert.

Dolomita: Mineral compuesto de carbonato cálcico y magnésico. Está presente en muchas rocas calizas, que reciben el nombre de dolomitas cuando poseen más del 15 por ciento de carbonato magnésico. Las calizas calcáreas se convierten con facilidad en dolomitas si existe agua hipersalina.

Dureza: Determinación de los minerales por su capacidad de rayar. La dureza se mide mediante la escala de Mohs. El mineral de mayor dureza de dicha escala, al que se aplica un valor de 10, es el diamante, mientras que el talco, con un valor de 1, es el más blando.

Epidiorita: Roca metamórfica, originada a menudo por metamorfismo de contacto, que proviene de una roca ígnea básica y tiene una composición mineralógica similar a la de la diorita.

Erosión: Acción y efecto de desgaste de la superficie terrestre por la acción mecánica de las partículas de material detrítico transportadas por algún medio.

Esmeralda: Berilo con calidad de gema.

Su tonalidad verde brillante se debe a la presencia de cromo.

Espato: Denominación común aplicada en minería para designar a cualquier mineral de tonalidad blanca o clara, brillo vítreo y notable exfoliación. La palabra espato se emplea también para nombrar a la fluorita (espato de flúor), la borita (espato pesado) y la calcita (espato de Islandia).

Esquisto: Roca metamórfica, originada por metamorfismo regional, en la que los minerales que la constituyen están dispuestos en láminas paralelas.

Los minerales más habituales que producen esquistosidad son las mi

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GEOLOGÍA

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cas y los anfíboles. La esquistosidad es la propiedad que tienen algunas rocas de romperse siguiendo unas líneas paralelas.

Estalactita: Formación de color blanco o amarillento compuesta de carbonato cálcico que se encuentra colgando del techo de las cuevas con una estructura de piedra caliza. Se forman por la precipitación del carbonato cálcico disuelto en las aguas subterráneas.

Estalagmita: Formación de color blanco y amarillento compuesta de carbonato cálcico que se encuentra en los suelos de las cuevas con una estructura de piedra caliza. Igual que las estalactitas, se forman por la precipitación del carbonato cálcico disuelto en las aguas subterráneas.

Estructura columnar: Tipo de estructura formada por prismas o columnas verticales (normalmente hexagonales, pero a veces también pentagonales o heptagonales) que se encuentra en zonas de lava y basalto. El origen de estas formaciones se debe a una contracción durante el enfriamiento de la lava.

Evaporita: Depósito sedimentario formado por la evaporación del agua salada. Con la evaporación progresiva del agua de mar, las sales se van depositando siguiendo una secuencia precisa: en primer lugar, la calcita o carbonato cálcico, luego el yeso o anhidrita, sigue la sal de roca o halita y finalmente las sales potásicas y magnésicas.

Exfoliación: Acción y efecto de disgregarse una roca o un mineral por separación de sus capas en hojas. Los cuerpos cristalinos pueden exfoliarse en superficies lisas a lo largo de determinadas direcciones debido a la influencia de fuerzas mecánicas. Dicha exfoliación depende del orden interno de los cristales de cada uno de los minerales.

Feldespato: Mineral compuesto por silicatos. Es el más abundante en la composición de las rocas. En los feldespatos, los iones de silicio se sustituyen por aluminio, dando lugar a gran variación estructural. También se encuentran presentes otros elementos, como el calcio (feldespatos cálcicos), el sodio (feldespatos sódicos), el potasio (feldespatos potási-

cos) y en raras ocasiones el bario (feldespatos báricos).

Fractura: Forma que presentan las rocas y fragmentos minerales cuando se rompen, sea por presión, sea por percusión.

Fulgurita: Formación ramificada de sílice fundida o silicatos, originada por el efecto del calor que provocan las descargas eléctricas tormentosas sobre un suelo de arena.

Gabro: Roca ígnea básica de grano grueso. Su textura es equigranular, es decir, sus granos tienen aproximadamente el mismo tamaño. Suele estar compuesta de feldespato y olivino.

Además, pueden encontrarse en el gabro pequeñas cantidades de hornblenda, cuarzo y biotita. Son los equivalentes en grano grueso de las doleritas y de los basaltos volcánicos.

Galena: Sulfuro natural de plomo.

Constituye el mineral de plomo de mayor importancia.

Ganga: Parte de un yacimiento mineral que carece de valor porque no se extrae de ella ningún metal. También se llama así al material de desecho que se obtiene al separar la mena o parte valiosa de un mineral.

Gas natural: Término que se aplica a los hidrocarburos gaseosos naturales que se asocian normalmente a los depósitos petrolíferos. Son muy útiles como combustibles.

Gemas: Sustancias minerales, algunas de origen biológico, que presentan las cualidades de belleza, durabilidad y rareza.

Geoda: Cavidad en una roca tapizada por un material cristalizado. Las hay de varias clases; algunas son concreciones, otras forman parte de las diaclasas de las rocas y otras son cavidades creadas por los gases en las rocas ígneas.

Geosinclinal: Gran cuenca sedimentaria de la corteza terrestre. Los geosinclinales son zonas orogénicas alargadas, llenas de sedimentos, que se ven sometidas a un hundimiento progresivo. Los sedimentos pueden resultar deformados por movimientos de fuerzas orogénicas y originar cadenas de plegamientos. En este proceso, las capas inferiores de los sedimentos pueden sufrir un proceso de metamorfización y convertirse en granito.

Gley: Horizonte superior del suelo encharcado o lixiviado por causa de abundantes precipitaciones de lluvia.

Grafito: Forma alotrópica del carbono.

Cristaliza en el sistema hexagonal. Se trata de un mineral blando, de color negro, que se encuentra en rocas metamórficas e ígneas, vetas y calizas cristalinas.

Granates: Minerales de gran dureza y densidad compuestos de silicatos de hierro y aluminio, junto a otros óxidos metálicos. Su color es variable, aunque abundan las tonalidades que van del rosa al rojo profundo. Presentan una morfología exterior cúbica.

Suelen aparecer en las rocas metamórficas.

Granito: Roca ígnea de grano grueso, compuesta fundamentalmente de cuarzo, feldespato y mica. Contiene una gran proporción de sílice y, en menor grado, de sodio y potasio. Su color va del rosa al gris. Se encuentran en una gran variedad de formas como masas intrusivas. El granito es muy utilizado como material de construcción.

Grava: En geología, en sentido estricto, materiales sueltos (partículas o granos) cuyo tamaño es menor al de los cantos y mayor al de la arena gruesa (2 a 4 mm, aproximadamente). Los estratígrafos aplican en ocasiones el nombre de grava a partículas de distinto tamaño.

Guijarro: Material rocoso (partículas o fragmentos) cuyo diámetro está comprendido entre los 5 y los 60 mm. Se trata de una categoría intermedia entre la grava y los cantos.

Hidrocarburo: Compuesto binario de carbono e hidrógeno. En mineralogía, el término designa las variedades sólidas naturales de dicho compuesto.

Impregnación: Fenómeno por el que se rellenan los poros de una roca con un material mineral. También se llama impregnación al proceso de sustitución de un material ya existente en los poros de una roca por otro diferente.

El petróleo, debido a su estado líquido, suele estar impregnando las rocas.

Inclusión: Fragmento de un material que se encuentra encerrado por otro.

Suele darse cuando una roca antigua está rodeada por otra de formación más reciente.

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Intrusión: Parte de una roca ígnea que se ha introducido dentro de otra roca receptora, siguiendo caminos preestablecidos en ella (planos de estratificación, esquistosidad, etc.) o aprovechando sus deformaciones.

Laminación: Disposición de las rocas en capas estrechas diferenciadas. La estructura laminar se debe a la interrupción en el suministro de material por cualquier motivo: inundaciones periódicas, cambio de la naturaleza del material suministrado, mareas sucesivas, etc.

Laterita: Material de color rojizo constituido por óxido de hierro hidratado y alúmina libre. Sus depósitos se originan en zonas tropicales sometidas a condiciones climatológicas de abundante humedad. También se llama fenalita.

Lava: Material que fluye de los volcanes en erupción. Está formada por silicatos fundidos total o parcialmente. Cuando existe una sola corriente, se habla de manto de lava. Las corrientes suelen ser de carácter básico y fluyen y se diseminan con rapidez, aunque también pueden ser de carácter ácido, en cuyo caso son más viscosas.

Lignito: Roca combustible de origen orgánico, color marrón y estructura fibrosa, con escaso contenido de carbono. Se forma a partir de restos vegetales; su proceso de carbonización es mayor que en la turba, pero menor que en la hulla. Se emplea como fuente de energía.

Limo: Material sedimentado en el fondo de ríos, lagos, etc., compuesto de arena y arcilla en proporciones parecidas.

Litificación: Proceso de formación de una gran roca consolidada a partir de pequeños fragmentos sedimentarios.

Litosfera: Parte externa de la corteza terrestre que comprende todo el conjunto de rocas de superficie, el sial y la parte superior del sima.

Macla: Cristal compuesto por dos partes de diferente orientación, en cada una de las cuales pueden apreciarse formas cristalinas regulares.

Manto: Parte interior de la Tierra comprendida entre la discontinuidad de Mohorovici´c y la de Gutenberg, entre los 50 y los 2.900 km de profundidad aproximadamente.

Mena: Conjunto de los minerales útiles, minerales ganga y rocas adyacentes que constituyen el material explotado en un yacimiento. Para que exista mena es necesario que de ese material pueda extraerse un mineral económicamente útil.

Mesa: Terreno elevado y llano, por lo general extenso y de lados escarpados, formado por restos de una colada volcánica con una capa superior de estratos duros que ha resistido a la denudación.

Meteorización: Conjunto de procesos provocados por agentes externos que transforman, rompen y descomponen las rocas. Estos agentes son, fundamentalmente: el viento, la lluvia, los cambios de temperatura y la actividad de los organismos vivos. Las formas principales de meteorización son la mecánica (debida a los cambios de temperatura) y la química (por la acción de las sustancias disueltas en agua de lluvia).

Nódulo: Concreción de cualquier materia, con forma más o menos redondeada y un diámetro no superior los 256 mm.

Núcleo: Parte central de la Tierra, situada por debajo de la discontinuidad de Gutenberg, a niveles inferiores a los 2.900 km de profundidad. Según las teorías más difundidas, el núcleo central está integrado por una aleación de níquel y hierro y es en parte líquido, tal como lo demuestra el hecho de que absorba las ondas S de los movimientos sísmicos.

Oolito: Partícula rocosa redondeada que se forma alrededor de un núcleo.

Este núcleo puede ser de origen orgánico o inorgánico. Para su formación se requiere que el núcleo esté en constante agitación para que el material, por lo general calcáreo, se deposite poco a poco de una manera uniforme.

Su estructura suele ser a bandas concéntricas, aunque también pueden encontrarse estructuras radiales y con ambas estructuras a la vez.

Orogénico: Dícese de los procesos que dan lugar a la formación de las cadenas montañosas y de los períodos en los que se produce dicha formación.

Pedernal: Variedad de cuarzo, compuesto de sílice y pequeñas cantidades de agua y alúmina. Su color sue-

Glosario

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le ser marrón, negro o gris. Tiene una gran dureza (7 en la escala de Mohs) y se utiliza como abrasivo y para producir fuego.

Pegmatita: Roca ígnea de grano grueso, asociada normalmente a grandes masas de granito. Su color es claro y tiene estructura laminar. Está compuesta de feldespato y pequeñas cantidades de cuarzo. En ocasiones se encuentra en forma de grandes cristales.

Permeabilidad: Propiedad de las rocas que filtran agua u otros líquidos, que pasan libremente de una superficie superior hasta otra inferior. El darcy es la medida de la permeabilidad de una roca.

Petróleo: Mezcla de hidrocarburos líquidos que se encuentran en la naturaleza. La mayor parte del petróleo tiene un origen orgánico, derivado de la descomposición de organismos animales y vegetales. Casi siempre se encuentra asociado al gas natural.

Piedra jabonosa: Denominación genérica aplicada a cualquier tipo de roca de tacto suave y grasiento.

Piedra pómez: Roca de origen volcánico. Es esponjosa, frágil, de color agrisado y textura fibrosa. Es una roca muy porosa y contiene en su interior una gran proporción de aire. Raya el vidrio y el acero, y se utiliza para desgastar y pulir.

Pliegue: Movimiento tectónico de flexión que se produce en una superficie rocosa y provoca un cambio en su estructura. Cuando la flexión es convexa o en forma de arco se llama anticlinal y si es cóncava o en forma de depresión se denomina sinclinal. La mayor parte de los pliegues tienen su origen en movimientos orogénicos.

Plutónico: Dícese del material ígneo que proviene de capas profundas, cuyo origen está en el magma.

Polimorfismo: Propiedad que caracteriza a los minerales que se presentan con dos o más formas. Un ejemplo lo constituyen la calcita y el aragonito, minerales externamente muy distintos pero cuya composición, carbonato cálcico, es la misma.

Porosidad: Propiedad de las rocas capaces de retener agua u otro líquido en las cavidades existentes entre sus gránulos. No todas las rocas porosas son permeables, ya que pueden ab-

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GEOLOGÍA

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sorber el líquido y retenerlo, como ocurre con las arcillas.

Recubrimiento: Material suelto depositado sobre una roca.

Riolita: Roca volcánica ácida que tiene el grano fino y es rica en cuarzo.

La lava riolítica tiene una gran viscosidad y no produce, como sucede en las lavas básicas, extensos mantos alrededor de las chimeneas volcánicas.

Sial: Estrato superior de la corteza terrestre constitudo fundamentalmente por sílice y aluminio.

Silicatos: Grupo de materiales que constituyen aproximadamente el 95 por ciento de la corteza terrestre. Sus diversas estructuras se derivan de la unidad tetraédrica básica del óxido de silicio, pero sus iones tienen una gran facilidad para ser sustituidos por otros elementos, por ejemplo el aluminio. Entre los silicatos se en-

cuentran el feldespato, los granates, las arcillas y las micas.

Sima: Estrato inferior de la corteza terrestre constituido en su mayor parte por sílice y magnesio.

Subsuelo: Capa con materia descompuesta y parcialmente meteorizada situada entre el suelo y la roca firme.

Talco: Mineral formado por silicato de magnesio, que se caracteriza por su extrema blandura (1 en la escala de dureza de Mohs). Presenta láminas de exfoliación flexibles. Suele aparecer en las rocas básicas sometidas a un metamorfismo medio o bajo. Se utiliza en cosmética y como aislante en la industria eléctrica.

Tormo: Pilar aislado de granito que se origina por la diferencia de desgaste con las rocas de diferente composición que lo rodean.

Turba: Roca orgánica, variedad de carbón fósil de más reciente constitución.

Forma una masa compacta de color negro o marrón oscuro, compuesta de materia vegetal orgánica en descomposición. Su formación requiere que se den circunstancias especiales, como un rápido crecimiento vegetal, abundante humedad y condiciones anaerobias. En determinadas circunstancias, la turba se transforma con el tiempo en lignito y carbón. Es un combustible mediocre.

Veta: Cuerpo en forma de lámina compuesto por minerales introducidos en las rocas. La mayoría de las vetas son de origen ígneo, aunque algunas fisuras pueden rellenarse por un proceso sedimentario.

Xenolito: Fragmento de una roca antigua incluido en una roca ígnea; puede provenir de la roca receptora o de la propia roca ígnea solidificada en otro momento y, por ello, con distinta composición.

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REPASO

Ordenación de las ciencias geológicas 1. La geología se apoya en los principios básicos de la física, especialmente en la ley de la gravedad, y en las leyes de la termodinámica, la primera de las cuales establece la tendencia de todos los sistemas a reducir su energía potencial, y la segunda, la tendencia de todos los sistemas a desordenar sus componentes. El principio del actualismo explica que los fenómenos actuales son análogos a los que se produjeron en épocas pasadas. Otro principio establece que los fenómenos que se producen sobre el planeta mantienen un estado de equilibrio dinámico.

2. La geología comparte en muchos aspectos su objeto de estudio con las ciencias geográficas, hasta el punto de que la geodinámica externa se confunde a menudo con la geografía física; la geología aporta a la geografía un conocimiento profundo y sistemático del comportamiento fenoménico, físico y estructural del planeta. La ecología, como ciencia global, precisa de la geología para el estudio de los ecosistemas. La física y la química se han desarrollado al compás del conocimiento de la Tierra; las observaciones geológicas permiten establecer leyes físicas, así como el descubrimiento de numerosos elementos químicos; al mismo tiempo, la física y la química ayudan a entender los fenómenos, por lo que las aportaciones entre la geología y estas ciencias son recíprocas.

El globo terrestre 1. Los dinosaurios vivieron en la era mesozoica o secundaria, en el jurásico y el

cretácico. Desaparecieron a comienzos de la era cenozoica, hace unos 65 millones de años. Su desaparición se atribuye a una catástrofe, tal vez al impacto de un meteorito sobre la Tierra.

2. Se divide en paleógeno y neógeno. El paleógeno se subdivide en eoceno y oligoceno, y el neógeno, en mioceno y plioceno.

3. Es la primera desviación brusca que sufren las ondas sísmicas en el interior de la Tierra, lo que indica un cambio en la composición de los materiales. Se sitúa a unos 50 km como máximo por debajo de los continentes, y a 10-12 km en el fondo marino, y separa el manto de la corteza.

4. Se cree que se debe a la composición metálica del núcleo, mayoritariamente ferroso, imantado por las corrientes eléctricas que existen en el interior del globo. El núcleo interno se comporta como una masa sólida muy concentrada y el núcleo externo, como un líquido o magma.

5. Wegener fue el primero en exponer esta teoría al comprobar la complementariedad de las costas occidentales de África y las orientales de América del sur. Posteriormente, esta tesis ha sido admitida con algunas precisiones.

Geodinámica interna 1. El principio de vitalismo se refiere a la actividad interna del globo terrestre, el calor, las reacciones químicas, etc., que generan los movimientos y fuerzas que provocan la renovación de la corteza, la formación de las montañas o el desplazamiento de los continentes. El principio de isostasia fue esta-

blecido por Airy y considera que las formas emergidas desiguales y las sumergidas desiguales tienden a compensarse en una zona llamada “superficie de compensación isostática”. Según este principio, las masas de la corteza terrestre se comportan de un modo parecido al enunciado en el famoso principio de Arquímedes.

2. Las formaciones rocosas orógenas son más jóvenes y más plásticas; las fuerzas que actúan sobre ellas tienden a deformarlas. Las formaciones rocosas cratógenas son más viejas, duras y rígidas, por lo que tienden a fracturarse.

3. Son intermedios, no tan rígidos como los germánicos ni tan plásticos como los alpinos. Tienen escasa diferencia de altura entre anticlinales y sinclinales, y pendientes no muy pronunciadas. Están compuestos por rocas ígneas y sedimentarias de la era secundaria.

4. En la fase de vacuidad, o calma relativa, se produce la acumulación de los sedimentos en el geosinclinal, que se hunde progresivamente y hace presión sobre el manto, hasta alcanzar un punto crítico en el que se produce la rotura del zócalo y comienzan a actuar las fuerzas internas. Sigue una fase de vulcanismo, con expulsión de los materiales en estado magmático, que se acentúa hasta alcanzar el paroxismo orogénico; durante esta fase se forma la cordillera, que queda unida al continente. En la tercera fase se tiende al equilibrio isostático, por lo que todavía se producen sismos hasta que el conjunto queda estabilizado. Después se acentúa la erosión, que ha comenzado a actuar desde el mismo momento en que emergió la cordillera.

98

GEOLOGÍA

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5. La primera fase es la litogénesis o formación de las piedras, la segunda es la orogénesis o formación de las montañas, y la tercera, la gliptogénesis o erosión y depósito de los sedimentos.

6. El ciclo herciniano, también llamado carbonífero, tuvo lugar durante la era paleozoica, entre los períodos devónico y pérmico. La fase sedimentaria se produjo al final del silúrico y principios del devónico, en tanto que los ciclos orogénicos se desarrollaron durante el devónico y el carbonífero y la gliptogénesis en el pérmico y comienzos de la era secundaria.

Terremotos 1. Las ondas P y las ondas S parten del foco o hipocentro, como proyectadas en una esfera, y las ondas L parten del epicentro, como proyectadas en un plano circular. Las ondas P son las primeras que se manifiestan, son más fuertes y rápidas, y se producen como resultado del esfuerzo de compresión y dilatación sucesiva de las masas afectadas; su velocidad oscila entre los 8 y los 14 km/h. Las ondas S son las segundas en aparecer, son más lentas y su efecto es transversal; se mueven a velocidades entre los 4 y los 8 km/h. Las ondas L se propagan por la corteza, tienen una gran amplitud, un período vibratorio más largo y son más lentas, de unos 3 km/h de promedio, aunque suelen ser mucho más destructivas.

2. Las causas de los microsismos son el hundimiento de las cavidades del subsuelo, el resbalamiento de los estratos o el asentamiento de los terrenos; la fuerza actuante es la gravedad y se les llama sismos de hundimiento. En los sismos intermedios y en los macrosismos, la causa puede ser volcánica o tectónica. El sismo volcánico puede estar ocasionado por las explosiones, liberación de lava o formación de cráteres. El sismo tectónico se produce como consecuencia del acercamiento, alejamiento, choque o superposición de las placas tectónicas y es el más violento.

3. Los sismógrafos se basan en la ley del péndulo, es decir, en la inercia de las masas mantenidas en equilibrio por un sistema elástico, en el que toda desviación del soporte provoca

la correspondiente desviación de la masa con respecto a aquél.

4. Para determinar la llegada de los diversos tipos de onda son precisos al menos dos sismógrafos, ya que cada uno sólo registra las ondas sísmicas que se producen en un mismo plano.

5. Para localizar el epicentro y el hipocentro es necesario contrastar los sismogramas procedentes de diversos observatorios, relativamente alejados del epicentro. El epicentro se determina mediante el trazo de las curvas isosistas, que señalan los puntos donde el terremoto se ha dejado sentir con la misma fuerza. El hipocentro se localiza mediante las curvas homosistas, que señalan los puntos donde los diferentes tipos de onda se han dejado sentir al mismo tiempo.

Volcanes 1. El foco volcánico o núcleo candente es el punto donde el magma ardiente del manto se comunica con la corteza. Desde este punto parte un conducto, de trayectoria irregular, que se llama chimenea y por el que se trasladan los materiales. El cono volcánico es una montaña cónica formada por la acumulación de productos expulsados por el volcán. El cráter comunica la chimenea con el exterior, tiene la forma de un embudo, más ancho en su parte más alta. La salida de materiales al exterior se denomina erupción. En ocasiones, la lava no sale por el cráter principal, sino a través de conos adventicios que aparecen en las laderas de la montaña.

2. Los penachos están formados fundamentalmente por vapor de agua, dióxido de carbono, óxido de carbono y óxido de azufre. También pueden aparecer cloruros amónico, sódico y férrico, ácidos clorhídrico, fluorhídrico y bórico, así como nitrógeno. Cuando surgen gases flamígeros, como el hidrógeno o el metano, se producen grandes llamaradas en la boca del volcán.

3. Se toman como ejemplos el Kilahuea y el Mauna Loa. Son volcanes de fisura, originados a lo largo de una fractura en la corteza. Posteriormente, la fisura se ha ido cerrando en unos puntos y en otros se ha mantenido la actividad volcánica focalizada, dando lugar a estos volcanes. No

suelen explosionar, pero emiten lava fluida y abundante de forma casi continua.

4. El denominado cinturón de fuego del Pacífico es un círculo casi perfecto, cuya parte occidental es la cara americana del Pacífico, desde Alaska hasta la costa sur de Chile, y la cara oriental se prolonga desde la península de Kamchatka, en Siberia, hasta Nueva Zelanda, pasando por Japón y las Filipinas. En esta zona coincide una intensa actividad orogénica (especialmente en el lado asiático, donde la cordillera está todavía en formación), sísmica (debido a choques y superposiciones entre la placa americana y la placa asiática) y también volcánica, lo que permite relacionar los tres fenómenos.

Geodinámica externa 1. La primera fase de cualquier mecanismo erosivo es la meteorización.

Puede tratarse de meteorización de tipo mecánico, en la que los principales agentes son las diferencias de temperatura, que actúan a través de la radiación solar y el hielo, o bien de meteorización química, que ejerce su acción mediante la oxidación, la carbonatación, la hidratación o la hidrólisis.

2. Las principales formas de modelado del relieve son el modelado glaciar, los modelados áridos, el intertropical, el de erosión normal, que comprende la acción modeladora de ríos y torrentes, el marino y el debido a la acción de las aguas subterráneas, que incluye el modelado cárstico.

Oceanografía 1. La oceanografía es la ciencia que estudia todos los aspectos de los mares y océanos del mundo. Sus ramas son la oceanografía física, la química, la biológica y la geológica.

2. Los tipos básicos de movimiento oceánico son el oleaje, las mareas y las corrientes superficiales, además de las corrientes submarinas y los movimientos verticales.

3. La mayor salinidad del mar está determinada, principalmente, por la temperatura, de la causante evapo-

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ración del agua, así como por algunos vientos, como los alisios; el aporte de agua dulce proveniente de los ríos y las precipitaciones tienden a reducir dicha salinidad.

Petrología y petrografía 1. Las rocas se clasifican en ígneas, divididas a su vez en plutónicas o intrusivas, filonianas y volcánicas; sedimentarias, que se subdividen en dos grandes bloques, detríticas y no detríticas, y metamórficas, que cuentan con un gran número de variedades.

2. Según su composición, las rocas sedimentarias no detríticas pueden ser ferruginosas, carbonatadas, silíceas, carbonosas, fosfatadas y salinas.

3. El término metamorfismo designa el proceso por el que un mineral modifica su estructura para adaptarse a condiciones de presión y temperatura muy diferentes a las que existían cuando se creó.

Mineralogía 1. Por su origen, los minerales pueden ser magmáticos, sedimentarios y de origen filoniano.

2. Las principales propiedades físicas de los minerales son el peso específico, el punto de fusión, las propiedades magnéticas, las propiedades eléctricas, la fragilidad y exfoliación, la dureza y las propiedades ópticas. Éstas, a su vez, comprenden el color, el brillo, la luminiscencia y la refringencia.

Estratigrafía 1. Los estratos son capas de rocas sedimentarias de la corteza terrestre delimitadas por planos de sedimentación y que suelen aparecer formando series o sucesiones.

2. Una facies es el compendio de las características primarias de un estrato, o serie de estratos, y está determinada por los diferentes medios de sedimentación.

3. Las discontinuidades son las interrupciones que se producen en una serie estratigráfica; puede tratarse de discordancias o de lagunas estratigráficas.

Las eras geológicas 1. La clasificación más habitual es la división en cinco eras: la arqueozoica o

Respuestas a las preguntas de repaso

99

agnostozoica; la primaria o paleozoica; la secundaria o mesozoica; la terciaria o cenozoica, y la cuaternaria, neozoica o antropozoica.

2. Los dinosaurios fueron animales característicos de la era secundaria o mesozoica.

3. Los primeros hombres aparecieron en la era cuaternaria, razón por la cual a ésta se la denomina también antropozoica.

Edafología 1. La edafología es la ciencia que estudia los suelos. Éstos comprenden la superficie de la corteza terrestre y están formados por materiales que proceden de la degradación de las rocas madre.

2. Los horizontes edáficos están constituidos por las distintas capas que conforman el suelo, y el conjunto de las mismas determina el perfil.

3. Para clasificar los suelos hay que considerar el color, los componentes, la acidez, la permeabilidad y las características físicas y químicas más importantes.

ASTRONOMÍA •La ciencia astronómica •La observación astronómica •La Tierra •La Luna •El Sol •El sistema solar •Las estrellas •Las galaxias •La Vía Láctea y el grupo local •Cosmología

Júpiter Marte

io

Mercur

Venus Satu

Tierra

LA CIENCIA ASTRONÓMICA

L

a astronomía, es decir, el estudio de los astros, es seguramente la ciencia más antigua. Su objetivo es la descripción de todos los cuerpos celestes, el análisis de su composición, de las relaciones establecidas entre sí y de su evolución en el tiempo.

En el siglo XX, la ciencia astronómica ha experimentado un avance de tal magnitud que hoy ya no se puede concebir el universo como ese lugar apacible e inmutable que era para los antepasados. Gracias a los avances de la física se han construido modelos para explicar el comportamiento del universo y se sabe que

Astronomía, escultura del siglo XVI realizada por Giovanni da Bologna (Museo de Viena).

en su seno existen lejanos y extraños objetos que emiten enormes cantidades de energía.

La astronomía es una ciencia que se basa, principalmente, en la observación desde la Tierra. Sólo el desarrollo de la astronáutica, que ha posibilitado en los últimos años la exploración di-

La Luna ha sido y es objeto de observación por parte de la astronomía, ciencia que se dedica al estudio de los astros.

Observatorio astronómico William Herschell, en la isla española de La Palma.

Fotografías de cabecera: imagen de la Tierra desde la Luna tomada por el Apolo XV (izq.) y representación termográfica de una galaxia en espiral (der.).

104

ASTRONOMÍA

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recta del sistema solar, ofrece a los astrónomos la posibilidad de contar, en ciertos casos, con imágenes y muestras captadas y recogidas in situ.

Historia de la astronomía No sería muy aventurado afirmar que el estudio del firmamento se inició en la edad de piedra. La orientación de ciertos monumentos megalíticos, por ejemplo el alineamiento de los dólmenes de Stonehenge en Inglaterra, avala la tesis de que tenían como objetivo la observación y el registro de los eclipses.

Fue en China donde, alrededor del año 5000 a.C., se empezó a desarrollar una actividad astronómica más o menos organizada. Los chinos elaboraron un calendario de 365 días, crearon relojes de sol, construyeron edificios exclusivamente dedicados a observar el firmamento y sus astrónomos distinguieron entre estrellas fijas, estrellas móviles o planetas y estrellas invitadas (cometas, novas y supernovas).

En Occidente, dos civilizaciones impulsaron la ciencia astronómica: los caldeos y los egipcios. Los primeros establecieron con bastante exactitud la posición de estrellas y planetas, además de bautizar a estrellas y constelaciones, observar eclipses y determinar la altura del Sol sobre el horizonte. Los egipcios desarrollaron una astronomía con una finalidad eminentemente práctica: poder predecir las inundaciones periódicas del Nilo. Así, elaboraron un calendario anual, basado en los movimientos de la estrella Sirio, que constaba de 365 días y medio agrupados en doce meses. Las pirámides también presentan interesantes ordenaciones astronómicas.

Más adelante, entre los años 700 y 200 a.C., los griegos pusieron los cimientos de la astronomía moderna.

Tales de Mileto (640 a.C.) propugnó la

convexidad del universo; Pitágoras (en el 583 a.C.) dedujo que el Sol era un cuerpo esférico y afirmó que los planetas y cometas giraban alrededor de él.

Entre los científicos de la Escuela de Alejandría (331 a.C.) destacaron: Eratóstenes, quien mediante el sencillo procedimiento de colocar unos palos verticales en Alejandría y observar que ambos proyectaban sombras hacia el mediodía del 21 de junio, sabiendo de antemano que otro palo colocado en la lejana ciudad de Siena no proyectaba Retrato de Johannes Kepler, quien dedujo las tres leyes básicas que rigen el movimiento planetario.

Isaac Newton realizó grandes aportaciones a la ciencia astronómica, como las leyes de la inercia y la gravedad.

a la misma hora ninguna sombra, comprendió que la superficie de la Tierra era curva; Aristarco de Samos, que estableció las medidas de los diámetros aparentes de la Luna y el Sol, y, sobre todo, Hiparco de Nicea, que fue capaz de determinar el período de revolución de la Luna, ordenó el mapa de las constelaciones y realizó estimaciones acerca del brillo de las estrellas.

En el año 142 de la era cristiana, Claudio Ptolomeo publicó su Sintaxis matemática, que durante mucho tiempo fue considerada como la obra

cumbre de la astronomía matemática.

Ptolomeo concibió un modelo para poder explicar los movimientos planetarios. Creía que la Tierra era el centro del universo y que el Sol, la Luna, las estrellas y los planetas giraban alrededor de ella. Esta hipótesis geocéntrica, avalada por los grandes filósofos y eruditos de los primeros siglos de la era cristiana, se mantuvo vigente durante casi un milenio.

En 1543, el clérigo polaco Nicolás Copérnico publicó De revolutionibus orbium coelestium, obra en la que expuso una hipótesis totalmente diferente de la de Ptolomeo para explicar el aparente movimiento de los planetas. En ella afirmó que era el Sol, y no la Tierra, el centro del universo. Comenzaba así un enfrentamiento histórico entre las dos concepciones del cosmos –centrado en la Tierra o centrado en el Sol–, que se prolongaría hasta el siglo XVII. Johannes Kepler, nacido en Alemania en 1571, se basó en las observaciones de Tycho Brahe para establecer las tres leyes básicas que rigen el movimiento planetario. Su primera ley, “todos los planetas se mueven describiendo una órbita elíptica y el Sol se halla en uno de los focos de la elipse”, fue enunciada cuando descubrió que Marte no giraba alrededor del Sol circularmente, sino siguiendo una elipse.

La segunda ley de Kepler, “el radio de la órbita barre áreas iguales en tiempos iguales”, aclara que un planeta se mueve con mayor rapidez cuanto más próximo se encuentre del Sol (perihelio) y más lentamente si se encuentra en un punto alejado del mismo (afelio). Su tercera ley afirma que “los cuadrados de los períodos de revolución de los planetas (o lo que es lo mismo, los tiempos necesarios para completar una órbita) son proporcionales a los cubos de sus distancias medias con respecto al Sol”.

Esta última ley tiene gran importancia, ya que propone que las leyes físicas válidas en la Tierra sostienen también las leyes físicas que gobiernan los

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La ciencia astronómica

105

cielos y permiten determiLa astrofísica galáctica, nar las dimensiones del que centra su estudio en la sistema solar cuando se codinámica, formación, esnoce su escala. tructura y clasificación de Galileo Galilei (1564las galaxias.

1642) fue el primer astrónoLa cosmología, que esmo que hizo un uso sistetudia el universo como un mático del telescopio. Destodo y las estructuras cecubrió así manchas en el lestes a gran escala.

Sol y la rotación solar, los cuatro satélites más imporEn ocasiones la longitud tantes de Júpiter, la naturade onda de la radiación leza de la Vía Láctea y los utilizada para observar los cráteres y montañas de la objetos celestes da también Luna. nombre a algunas ramas El camino abierto por Jode la astronomía, aunque hannes Kepler culminó en no siempre sucede así. la obra de Isaac Newton.

Entre las principales lonNacido en 1642, Newton gitudes de onda empleaLos estudios astronómicos modernos cuentan, entre otras, con la ha sido tal vez el mayor das en los estudios astrovaliosa ayuda de la información enviada por los satélites artificiales, genio científico que jamás nómicos se encuentran las dispositivos transmisores receptores lanzados por cohetes y que haya existido. Descubrió de radio –muy poco enerdescriben órbitas en torno a la Tierra. la ley de la inercia, es decir, géticas y utilizadas para la tendencia de un objeto estudiar las estrellas de en movimiento a continuar despla- se ha podido medir su distancia. Con neutrones, las supernovas, las galazándose en línea recta, a no ser que la radiactividad se desveló por fin el xias activas y la dinámica de las galasufra la influencia de algo que lo des- misterio del brillo de las estrellas. xias–; las infrarrojas –más energéticas víe de su camino. Basándose en este que las anteriores, pero menos que la principio, supuso que si la Luna, por luz visible; se aplican sobre todo al esRamas de la astronomía tudio del medio interestelar–; las de la ejemplo, no salía disparada en línea recta era porque otra fuerza la empuluz visible –utilizadas para estudiar jaba en dirección a la Tierra, estable- Las diferentes ramas de la astronomía diversos aspectos de las galaxias y las ciendo así la existencia de una inter- se diferencian sobre todo en función estrellas–; las ultravioleta –más eneracción que llamó gravedad. La ley de de los distintos tipos de cuerpos u ob- géticas que las de la luz visible; se la gravedad, según la cual la fuerza jetos celestes observados; así, cabe usan para observar estrellas masivas, disminuye inversamente al cuadrado distinguir entre: galaxias activas con formación estelar, de la distancia, es válida en cualquier supernovas, etc.–; los rayos X –radiaLa astronomía planetaria, que es- ción muy energética, con la que se trapunto del universo.

En la actualidad se ha empezado a tudia los planetas y el sistema solar ta de observar estrellas de neutrones y agujeros negros–, y los rayos gamresponder a algunas de las grandes en general.

La astrofísica estelar, que se ocupa ma –la radiación con energía más alta; preguntas que plantea la astronomía.

Los límites del universo se ampliaron de las estrellas y de la materia interes- en este rango se observan fenómenos muy energéticos que se producen en al descubrirse las galaxias externas y telar. el universo, muchos de los cuales son aún de origen desconocido.

Aunque la utilización de un tipo u otro de longitud de onda da origen a diferentes tipos de estudios, como ya se ha comentado antes, sólo dos de ellas dan nombre a otras tantas ramas de la astronomía: las de radio, de donde proviene la denominación de radioastronomía, y las de la luz visible, que dan nombre a la astronomía óptica.

Mapa estelar digitalizado, realizado por un radiotelescopio, de la galaxia M87.

Mecánica celeste Considerada también en ocasiones como una rama de la astronomía, la

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ASTRONOMÍA

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Grandes hitos en la historia de la astronomía a.C. 5000 3000 2500 s. VII s. III

0 s. II s. XVI s. XVII

s. XX

En China comienza a desarrollarse una actividad astronómica más o menos organizada.

Los sumerios conocen algunas constelaciones.

Los mayas construyen monumentos destinados a la observación astronómica y elaboran un calendario sorprendentemente preciso.

Tales de Mileto afirma que la Tierra tiene forma esférica.

Pitágoras deduce la esfericidad del Sol y admite que todos los planetas y cometas giran en torno a él.

Escuela de Alejandría.

Eratóstenes descubre que la superficie de la Tierra está curvada.

Aristarco de Samos establece las medidas de los diámetros aparentes de la Luna y el Sol. Hiparco de Nicea determina el período de revolución de la Luna y ordena el mapa de las constelaciones.

Claudio Ptolomeo concibe un modelo para entender los movimientos planetarios. Piensa que la Tierra es el centro del universo.

Nicolás Copérnico afirma que el centro del universo no es la Tierra, sino el Sol. Johannes Kepler establece las tres leyes básicas que rigen el movimiento planetario.

Galileo Galilei utiliza sistemáticamente por vez primera el telescopio.

Isaac Newton enuncia la ley de la inercia y la de la gravitación universal.

Einstein formula la ley de la relatividad.

Apolo XI. El hombre pisa por vez primera la Luna Envío al espacio de las naves Viking y Voyager 2000.

La sonda de la nave Galileo atraviesa la atmósfera de Júpiter.

mecánica celeste estudia los movimientos de los astros en relación con las causas que los producen.

Como ya se ha indicado, las leyes que rigen el movimiento planetario fueron enunciadas a comienzos del siglo XVII por Johannes Kepler, si bien sus reglas se limitan a describir el movimiento de los planetas sin explicar su causa. En consecuencia, la mecánica celeste se basa en las leyes de Newton, partiendo de las siguientes hipótesis: 1. Las leyes de Newton se cumplen en un sistema de referencia inercial.

2. La ley de gravitación enunciada por Newton es válida para cualquier punto del universo. Esta ley afirma que dos cuerpos se atraen con una

fuerza (F) directamente proporcional al producto de sus masas (m) e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa: F=G

m1 m2 r2

En la fórmula, la letra G indica la constante gravitatoria, cuyo valor es 6,67 · 108 cm3/g · s2. A partir de esta ley es posible deducir y generalizar las leyes de Kepler. Al tratarse de una ley universal, no sólo es aplicable al movimiento de los planetas, sino también a cualquier otro sistema de cuerpos que se muevan bajo la acción de la gravedad (satélites, sistemas binarios de estrellas, etc.) Por otra parte, aunque es cierto que la teoría de la relatividad

general de Albert Einstein ha corregido la ley de la gravitación de Newton, esta última sigue siendo necesaria para una gran parte de los cálculos de órbitas que se llevan a cabo.

Einstein partió del hecho de que en el universo no hay ningún punto fijo e inmóvil y, por tanto, ni medida ni velocidad absolutas. Demostró que el espacio-tiempo es curvo y su curvatura aumenta en el lugar en que se halle presente un objeto que tenga masa.

La curvatura obliga a que los objetos en el universo se muevan en trayectorias específicas. De este modo, la fuerza de la gravedad enunciada por Newton no es sino una propiedad básica del espacio-tiempo. Además, si en la teoría de Newton la fuerza gravitatoria entre dos cuerpos depende de la masa de los cuerpos y de la distancia entre ellos, en la teoría de la relatividad las masas y las distancias varían con la velocidad, por lo que la fuerza de la gravitación universal no es constante. De acuerdo con la teoría de la relatividad, la masa y la energía son intercambiables. Con su famosa ecuación E = mc2, Einstein puso de manifiesto que una gran cantidad de energía (E) se libera cuando una pequeña cantidad de masa (m) es aniquilada porque m está multiplicada por el cuadrado de la velocidad de la luz. Estas grandes liberaciones de energía se producen en el Sol y en las estrellas.

_ Preguntas de repaso 1. ¿Quién fue y qué representó Johannes Kepler en la historia de la astronomía?

2. Según los objetos observados, ¿qué ramas comprende la astronomía?

3. ¿Cuáles son los fundamentos de la mecánica celeste?

LA OBSERVACIÓN ASTRONÓMICA

Coordenadas celestes Los sistemas de coordenadas tienen como objetivo localizar la posición de los objetos con respecto a un determinado sistema de referencia. Si lo que se pretende es localizar objetos en el cielo, es necesario acudir a dos planos de referencia perpendiculares entre sí. Según los planos de que se trate, las coordenadas celestes reciben distintas denominaciones: Horizontales o acimutales. El punto de la esfera celeste situado justo sobre el observador se llama cenit y el ubicado exactamente debajo de él recibe el nombre de nadir. Ambos puntos definen un eje, siendo el horizonte un plano perpendicular a dicho eje.

Los planos paralelos al horizonte se denominan almicantarat, y los perpendiculares, que contienen al eje antes definido, verticales. Con este sistema, las coordenadas de un astro se obtienen midiendo dos ángulos que se llaman, respectivamente, altura cenital y acimut. La altura cenital se mide en los verticales desde el plano del horizonte. El acimut se mide sobre el plano del horizonte tomando el sur como punto de referencia y haciendo crecer los ángulos en sentido horizontal (v. ilustración).

Coordenadas horarias. Este sistema, al contrario del horizontal, no depende de la posición del observador (v. ilustración de pág. 108). En este caso se define un eje que une los polos de la Tierra y un plano perpendicular al eje, que contiene al ecuador.

Los planos perpendiculares al ecua-

dor son los llamados círculos horarios y el vertical es el correspondiente al meridiano del lugar. En este sentido es un sistema similar al que se usa para definir las coordenadas terrestres. De manera que las coordenadas de un astro se consiguen midiendo dos ángulos: el llamado de declinación (desde el ecuador hacia los polos, siguiendo el meridiano, de forma similar a latitud en coordenadas terrestres) y el ángulo horario (medido a partir del meridiano de Greenwich, equivalente a la longitud terrestre).

Coordenadas ecuatoriales. Este sistema se diferencia del anterior en que el punto de referencia utilizado para medir el ángulo horario, que en este caso recibe el nombre de ascensión rec-

ta, se sitúa en el punto en el que está el Sol en el equinoccio de primavera, o primer punto de Aries, en lugar de tomar como referencia el meridiano de Greenwich. Es el sistema de coordenadas que más se utiliza en astronomía.

Coordenadas eclípticas. En este caso, el plano de referencia es el de la eclíptica (el plano que contiene a la órbita de la Tierra alrededor del Sol) y el eje es una línea perpendicular a dicho plano y que pasa por el centro del Sol. Coordenadas galácticas. Es un sistema útil para localizar la posición de un objeto en la Vía Láctea. En este caso, el plano de referencia es el que forma el disco de la galaxia y el eje es uno perpendicular a este plano que pasa

Coordenadas acimutales N

Altura cenital Plano tangente a la superficie (horizonte) Tierra ACIMUT S

Fotografías de cabecera: imagen de la Tierra desde la Luna tomada por el Apolo

XV

(izq.) y representación termográfica de una galaxia en espiral (der.).

108

ASTRONOMÍA

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por el centro del disco (que coincide con el eje de rotación de la galaxia).

La observación de la esfera celeste Si a cualquier observador desde la Tierra se le pidiera que realizase una explicación de la forma del firmamento, seguramente diría que se trata de una esfera transparente llena de brillantes estrellas que parecen envolverlo. Durante la noche, las estrellas experimentan un desplazamiento desde el horizonte este hasta el oeste. Análogo desplazamiento sufren durante el día el Sol y la Luna.

Aunque hoy en día ya se sabe que ni la Tierra es el centro del universo ni está en reposo, y que el aspecto esférico del firmamento, así como su movimiento, son fenómenos aparentes, se sigue hablando de esfera celeste para definir el cielo o localizar estrellas por sus coordenadas.

La esfera celeste no ofrece el mismo aspecto a dos hipotéticos observadores situados en lugares distintos de la Tierra, e independientemente de su posición, un observador sólo puede ver la mitad de dicha esfera. Así, por

ejemplo, sobre el polo norte únicamente puede verse el hemisferio celeste boreal, y sobre el sur, el austral.

Son éstas las dos posiciones que más limitan la visión del firmamento. Por el contrario, el ecuador es la posición geográfica que menos la reduce, ya que desde un punto del mismo, a lo largo de un año, es posible observar todas las estrellas.

Las constelaciones Las constelaciones son agrupaciones de estrellas sin ninguna ligazón física entre ellas; en realidad se trata más bien de formas imaginadas por el hombre, que al dirigir su mirada al firmamento quiso ver figuras formadas por la unión de las estrellas más brillantes, las cuales, la mayoría de las veces, nada tienen que ver unas con otras. Estas figuras identificadas en el cielo son por tanto más reflejo de los animales que el hombre conocía o de mitos pertenecientes a su acervo cultural, que entidades astronómicas reales.

No obstante, es preciso tener en cuenta que gracias a la delimitación del cielo en constelaciones se han podido sintetizar los conocimientos astronómicos en mapas celestes.

Coordenadas horarias

Círculo horario

Declinación latitud

Plano ecuatorial

Ángulo horario longitud

La identificación de las primeras constelaciones se remonta a más de 2.500 años. Actualmente se admite la existencia de 88, 64 de ellas legadas por nuestros antepasados. Los astrónomos babilonios identificaron las doce constelaciones zodiacales y los griegos, por su parte, casi todas las restantes.

Las constelaciones suelen distinguirse por su posición en la esfera celeste (boreales, australes y zodiacales), según su período de visibilidad (circumpolares, de otoño, de invierno, de primavera, de verano) o por familias celestes.

Las estrellas de una constelación se nombran según su brillo, empleando para ello el alfabeto griego, de lo que resulta que Alfa sería la más brillante, Beta la segunda más brillante, Gamma la tercera más brillante, y así sucesivamente. No obstante, las principales estrellas de una constelación se conocen también por sus nombres propios: Sirio, por ejemplo, es el Alfa del Canis major.

Instrumentos de observación Una de las fuentes de información de que disponen los astrónomos para construir modelos del universo son las radiaciones procedentes del espacio.

El ojo humano es capaz de percibir radiaciones de una longitud de onda comprendida entre 360 y 760 nanómetros. Es el llamado espectro visible. Sin embargo, por debajo del espectro visible existen radiaciones de longitud de onda más corta (entre 360 y 10 nanómetros), conocidas como radiaciones ultravioleta; rayos X, de longitud de onda aún menor (entre 10 y 0,1 nanómetros), y rayos gamma (entre 0,1 y 0,001 nanómetros). A longitudes de onda mayores que las de la luz se tienen las infrarrojas, las ondas milimétricas y las ondas de radio. Actualmente, los astrónomos utilizan instrumentos muy potentes que les permiten acceder a una mejor información en el espectro visual y también a estudiar la radiación en otros rangos.

El telescopio es un instrumento que sirve para captar la luz, enfocarla en un plano determinado (plano focal) y

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La observación astronómica

Las 88 constelaciones admitidas en la actualidad CONSTELACIONES DEL ZODIACO Nombre en español

Nombre en latín

Abrev.

Aries Tauro Gemelos o Géminis Cáncer Leo o Léon Virgo

Aries Taurus Gemini Cancer Leo Virgo

Ari Tau Gem Cnc Leo Vir

Nombre en español

Nombre en latín

Libra Escorpión o Escorpio Sagitario Capricornio Acuario Piscis

Libra Scorpius Sagittarius Capricornus Aquarius Piscis

Abrev.

Lib Sco Sgr Cap Aqr Psc

CONSTELACIONES DEL HEMISFERIO NORTE Nombre en español Andrómeda Águila Cochero Boyero Jirafa Lebreles Can o Perro Menor Casiopea Cefeo Cabellera de Berenice Corona Boreal Cisne Delfín Dragón

Nombre en latín Andromeda Aquila Auriga Bootes Camelopardus Canes Venatici Canis Minor Cassiopeia Cepheus Coma Berenices Corona Borealis Cygnus Delphinus Draco

Abrev.

And Aql Aur Boo Cam CVn CMi Cas Cep Com CrB Cyg Del Dra

Nombre en español Caballo Menor Hércules Lagarto León Menor Lince Lira Ofiuco Pegaso Perseo Flecha Serpiente Triángulo Osa Mayor Osa Menor Zorra

Nombre en latín Equuleus Hercules Lacerta Leo Minor Lynx Lyra Ophiuchus Pegasus Perseus Sagitta Serpens Triangulum Ursa Maior Ursa Minor Vulpecula

Abrev.

Equ Her Lac LMi Lyn Lyr Oph Peg Per Sge Ser Tri UMa UMi Vul

CONSTELACIONES DEL HEMISFERIO SUR Nombre en español Máquina neumática Ave del Paraíso Altar Buril Can Mayor o Perro Mayor Quilla Centauro Ballena Camaleón Compás Paloma Corona Autral Cuervo Copa Cruz del Sur Dorado Eridano Horno Grulla Reloj Hidra Hembra Hidra Macho Indio

Nombre en latín Antlia Apus Ara Caelum Canis Maior Carina Navis Centaurus Cetus Chamaeleon Circinus Columba Corona Australis Corvus Crater Crux Australis Doradus Eridanus Fornax Grus Horologium Hydra Hydrus Indus

Abrev.

Ant Aps Ara Cae CMa Car Cen Cet Cha Cir Col CrA Crv Crt CrA Dor Eri For Gru Hor Hya Hyi Ind

Nombre en español Liebre Lobo Mesa Microscopio Unicornio Mosca Escuadra Octante Orión Pavo Fénix Pintor Pez Austral Popa Brújula Retículo Escultor Escudo Sextante Telescopio Triángulo Austral Tucán Vela Pez Volador

Nombre en latín Lepus Lupus Mensa Microscopium Monoceros Musca Norma Octans Orion Pavo Phoenix Pictor Piscis Australis Puppis Navis Pyxis Reticulum Sculptor Scutum Sextans Telescopium Triángulum Australe Tucana Vela Navis Volans

Abrev.

Lep Lup Men Mie Mon Mus Nor Oct Ori Pav Phe Pic PsA Pup Pyx Ret Scl Sct Sex Tel TrA Tuc Vel Vol

109

110

ASTRONOMÍA

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El observatorio astronómico Los observatorios astronómicos son centros de investigación desde los cuales los astrónomos efectúan medidas y visualizaciones de la posición y movimientos de los cuerpos celestes. Pueden ser ópticos, si estudian objetos celestes visibles para el ojo humano; radiotelescópicos, que son los que captan radiaciones electromagnéticas en el espectro de las ondas de radio; y orbitales, que son los satélites artificiales situados en el exterior de la atmósfera.

Los principales observatorios del hemisferio norte se encuentran en Mauna Kea (Hawai), Kitt Peak (Arizona) y el Roque de los Muchachos, en la isla de La Palma (España). En cuanto al hemisferio sur, el observatorio más importante es el de La Silla, en Chile.

a partir de ahí formar una imagen o bien utilizar espectrógrafos para dispersarla. El tipo de telescopio más familiar para el astrónomo aficionado (aunque no es usado por los profesionales) es el refractor. En síntesis, su funcionamiento es el siguiente: una gran lente, llamada objetivo, recoge la luz procedente de una estrella y la concentra hacia el foco, produciendo en él una pequeña imagen que se amplía por medio de una segunda lente, llamada ocular.

Los telescopios reflectores se caracterizan por tener espejos en lugar de lentes como elementos ópticos.

Una de las mayores ventajas de estos telescopios sobre los refractores es que sus proporciones son mayores, por lo que pueden recoger mayor cantidad de luz. El reflector de tipo Newton es el más sencillo: se trata de un telescopio con un espejo cóncavo, en lugar de la lente, que enfoca la luz del objeto astronómico y la dirige hacia un espejo plano inclinado que, a su vez, refleja la imagen del objeto hacia un ocular perpendicular al eje de revolución del espejo principal. En el caso del reflector Cassegrain, el espejo principal está perforado en su centro y envía la luz

hacia un pequeño espejo convexo (el secundario) que a su vez la introduce por el orificio del primario dirigiéndola hacia los instrumentos científicos.

La dificultad de construir grandes refractores determina en gran medida la preferencia de los astrónomos por los reflectores. Otro inconveniente de los primeros es el hecho de que las lentes reflejan en cada una de sus superficies una parte de la luz que reciben, perdiéndose así una preciosa porción de la luz recogida.

Una clase de observación, que ha sido fundamental para el desarrollo de la astronomía y que sigue siendo de gran importancia en algunos campos, es la observación fotográfica.

En este caso, el ojo del observador es sustituido por una placa que se coloca en la posición correspondiente al ocular, y sobre ella se enfoca la imagen del telescopio. Su ventaja decisiva estriba en que proporciona imágenes con gran resolución y muy profundas si los tiempos de exposición son largos y los telescopios suficientemente grandes, lo que permite llevar a cabo mediciones muy precisas.

La cámara Schmidt es un instrumento que permite fotografiar de una sola

vez grandes regiones del cielo. Se compone de un simple espejo esférico y de una lente correctora que puede eliminar las distorsiones que el espejo podría producir sobre la placa fotográfica.

Actualmente, las placas fotográficas se han sustituido por los llamados “detectores de estado sólido”, como los reticones o los CCD. Estos detectores tienen la ventaja de ser lineales, es decir, el número de cuentas que almacenan es proporcional al número de fotones que reciben, y también poseen un rango dinámico más grande que las placas fotográficas. Gracias a ellos, por ejemplo, pueden estudiarse con facilidad objetos muy débiles, de los que antes apenas podía conseguirse información.

No se debe olvidar tampoco el espacio como plataforma para la observación astronómica. Quizá el ejemplo más conocido y actual sea el telescopio espacial Hubble, que ha revelado aspectos del universo hasta ahora desconocidos. La observación desde el espacio es fundamental, ya que ciertos rangos del espectro electromagnético, como por ejemplo la luz ultravioleta y los rayos X, no son accesibles desde telescopios convencionales en la Tierra, dado que la atmósfera nos protege de ellos.

_ Preguntas de repaso 1. ¿Para qué sirven los sistemas de coordenadas?

2. ¿Qué son las constelaciones?

3. ¿Qué instrumentos de observación utilizan los astrónomos?

LA TIERRA

L

a Tierra es el tercer planeta del sistema solar y está situada a una distancia de unos 150 millones de km del Sol. Nuestro planeta tarda 365,256 días (un año) en dar una vuelta completa alrededor del astro rey y 23,9345 horas (un día) en dar una vuelta sobre sí misma. Su diámetro es de 12.756 km en el ecuador (ya que su forma no es perfectamente esférica); el diámetro polar es algo menor, cerca de 12.712 km, y su masa es 5,976 x 1027 g.

La superficie sólida de la Tierra tiene una temperatura media de unos 22 ºC y la presión atmosférica media en su superficie es de 1.000 milibares.

Las características concretas de la Tierra son muy especiales, ya que se mantiene un delicado equilibrio entre determinados factores que, entre otras cosas, es lo que hace posible la vida en su superficie tal y como hoy se la conoce. La rápida velocidad de rotación, así como el hecho de que el núcleo del planeta esté formado por hierro y níquel, producen un extenso campo magnético

que, junto con la atmósfera, protege frente a las nocivas radiaciones que provienen del Sol y de otras estrellas. La atmósfera evita el impacto masivo de los meteoros, ya que la mayoría de ellos se hacen pedazos antes de llegar a la superficie, y permite que el clima terrestre sea favorable para la vida. Es importante ser conscientes de que estos factores y otros muchos, que permiten que la Tierra pueda ser un planeta habi-

table, son únicos en el universo conocido.

Composición de la Tierra Comparada con los otros planetas del sistema solar, la característica más sobresaliente de la Tierra es su permanente actividad, por lo que no constituye un ejemplo representativo del universo. Los elementos gaseosos ligeros que componen la mayor parte de la materia cósmica apenas se encuentran en la Tierra y, al contrario, algunos elementos pesados escasamente abundantes en el cosmos aparecen en nuestro planeta en concentraciones elevadas. Durante su formación, la Tierra se enriqueció en hierro y se empobreció en elementos gaseosos ligeros. De todas maneras, resulta difícil calcular la composición global del planeta.

Aceptadas las hipótesis acerca de su estructura interna, es posible extraer algunas conclusiones. La zona más interna de la Tierra, a la que se denomina núcleo, está formada por una

La Tierra es el tercer planeta del sistema solar y se encuentra a unos 150 millones de km de distancia respecto del sol. En la imagen, representación infográfica del globo terrestre.

Fotografías de cabecera: imagen de la Tierra desde la Luna tomada por el Apolo termográfica de una galaxia en espiral (der.).

XV

(izq.) y representación

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ASTRONOMÍA

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Las auroras polares son fenómenos luminosos espectaculares, cuyos agentes desencadenantes son el magnetismo terrestre y el viento solar.

aleación de hierro y níquel, encontrándose también silicio, carbono y azufre, aunque en menor cantidad; la zona intermedia o manto está formada por silicatos; por último, en la corteza terrestre prevalecen el oxígeno, el silicio y el aluminio.

Atmósfera y exosfera La atmósfera es la envoltura gaseosa que rodea la Tierra. Su espesor es de unos 1.000 km y su masa de 5,6 x 1015 toneladas, y ejerce una presión uniforme de 1.033 g/cm2. El gas más abundante en la atmósfera es el nitrógeno (78 por ciento de su volumen total), en tanto que el oxígeno representa el 21 por ciento del total; en menor medida se encuentra el argón (0,93 por ciento) y el anhídrido carbónico (0,001 por ciento). La atmósfera terrestre actual difiere significativamente de la de otros planetas. En el cosmos, los elementos que más abundan son el hidrógeno y el helio, que apenas existen en pequeñísimas cantidades en la atmósfera terrestre. Lo cierto es que la actual atmósfera es distinta de la que había en el protoplaneta. Esta última estaba formada por hidrógeno, helio, amoníaco (NH3) y metano (CH4), además de pequeñas cantidades de oxígeno y carbono. La primitiva atmósfera se perdió en

el espacio debido al escape de casi todos sus componentes, sobre todo del hidrógeno y del helio. Los gases que no escaparon quedaron en forma de compuestos sólidos. El oxígeno, por ejemplo, fue retenido, en forma de agua y de silicatos; el nitrógeno, en forma de amoníaco y de nitruros metálicos.

Dado que la composición de la at-

mósfera varía notablemente al alejarse de la superficie, se divide en varios estratos superpuestos.

La troposfera se extiende desde la superficie terrestre hasta una altura de 16 km en las zonas ecuatoriales y de 10 km en las zonas polares. En su límite superior se encuentra la tropopausa, zona en la que se alcanzan las temperaturas más bajas. Por encima de la troposfera se halla la heterosfera, una zona de transición entre la atmósfera terrestre y el espacio.

Las capas atmosféricas más externas reciben el nombre de exosfera. La exosfera es la capa que se extiende por encima de la termopausa hasta alcanzar alturas en las que la densidad de la atmósfera es igual a la del gas que la rodea. Comienza a unos 90 km de altura, y la zona comprendida entre los 80 y 400 km se denomina ionosfera porque en ella se producen los procesos de ionización. Su característica fundamental es el hecho de que sus elementos gaseosos no forman moléculas eléctricamente neutras, sino que se presentan en forma de iones o, lo que es lo mismo, de átomos y moléculas cargados eléctricamente. Estos procesos se deben a la acción solar, ya que las moléculas y átomos de nitrógeno y oxígeno absorben los rayos X y γ

Principales características de la Tierra Edad Masa Volumen Densidad media Radio ecuatorial Radio polar Radio medio Achatamiento Área de la superficie terrestre Tierra emergida Área oceánica Masa de la atmósfera Velocidad media en movimiento de traslación Período de traslación Período de rotación Distancia del sol Gravedad media en superficie Temperatura media superficial Potencia solar recibida

4.500 millones de años 5,976 x 1027 g 1,0832 x 1012 km3 5,517 g/cm3 6.378,18 km 6.356,77 km 6.371 km 1/297 510.082.000 km2 149.400.000 km2 360.700.000 km2 5,6 x 1015 t 29,8 km/s 365,256 días 23h 56’ 4” 149,6 millones de km 9,81 gal 22 ºC 147 x 104 kW/km2

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procedentes del Sol y se ionizan. La ionosfera es fundamental para las comunicaciones por radio y televisión, ya que refleja ondas de diversa longitud emitidas desde la Tierra, posibilitando así su captación por parte de los receptores. También evita que la radiación ultravioleta alcance la superficie terrestre, dado que es absorbida por el oxígeno molecular de la estratosfera (a unos 48 km de altura). El resultado de dicha absorción es la formación de una capa de ozono (O3).

El campo magnético terrestre Debido sobre todo a la rápida velocidad de rotación de nuestro planeta y a la naturaleza metálica de su núcleo, se genera un campo magnético muy importante cuyas líneas de fuerza están dispuestas en dirección norte-sur.

La zona del espacio exterior en la que se aprecia la influencia del campo magnético terrestre es la llamada magnetosfera terrestre, que comienza a 64.000 km y llega hasta los 130.000 km de distancia de la Tierra. Sus límites externos reciben el nombre de magnetopausa. La magnetosfera no presenta una forma simétrica debido a la permanente acción del viento solar, un constante flujo de protones y electrones emitidos por el Sol que incrementa la fuerza del campo. De ahí que la magnetosfera se acerque a la Tierra en la parte que da al Sol. Por el contrario, en la opuesta al Sol, sus líneas de fuerza se atenúan y la magnetopausa se pierde en el espacio.

La mayoría de las partículas procedentes del Sol no alcanzan la superficie terrestre, siendo desviadas y atrapadas en los llamados cinturones de Van Allen (áreas en forma de anillos en los que algunos protones y electrones se mueven en espiral entre los polos magnéticos de la Tierra).

Existen dos cinturones cuya intensidad de radiación depende de la actividad solar. Estas bandas fueron descubiertas al final de la década de 1950 por el científico estadounidense que les da nombre. Su origen es la acción combinada de las emisiones de materia por parte del Sol y el campo magnético terrestre.

La Tierra

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Las auroras polares Cuando se incrementa la actividad solar y la concentración de partículas alcanza un cierto nivel se produce el fenómeno de las auroras polares. Las auroras pueden ser boreales, si se observan en el norte, y australes, si aparecen en el sur. Suelen formarse cerca de los polos, vienen acompañadas de un ruido semejante a chasquidos o zumbidos y adoptan formas variadas. Sus agentes desencadenantes, por así decirlo, son el viento solar y el campo magnético de la Tierra. El Sol emite continuamente partículas atómicas electrizadas, llamadas protones y electrones. Los primeros tienen una carga eléctrica positiva, en tanto que los segundos la tienen negativa. Los protones que salen despedidos en dirección a la Tierra llegan hasta ella, si bien la fuerza del campo magnético obliga a casi todos ellos a bordear el planeta. Los que logran penetrar en la atmósfera superior son los que dan lugar a las auroras polares y a otra serie de fenómenos eléctricos. En el momento en que se produce una tormenta magnética y los protones y electrones se desbordan de los cinturones de Van Allen pueden contemplarse auroras incluso en zonas alejadas de los polos y en las cuales estos fenómenos no son frecuentes.

Las auroras pueden presentar una gran variedad de formas: Arcos estáticos: arcos que se curvan hacia arriba en el cielo como un arco iris.

Suelen ser de color amarillo-verdoso o blancos.

Arcos pulsantes: su color es verde-azulado y cambian repentinamente de luminosidad en forma de movimientos pulsantes.

Bandas: no presentan la forma regular de los arcos y jamás permanecen quietas, moviéndose en ocasiones a gran velocidad.

Cortinas: son bandas cruzadas verticalmente por áreas oscuras como sombras, tienen un color blanco-azulado-verdoso y se mueven lentamente.

Rayos: suelen ser amarillo-verdosos y pueden aparecer por separado o unidos en grandes haces.

Superficies luminosas: aparecen tras una intensa manifestación de cortinas o rayos. Son semejantes a una nube coloreada de rosa o rojo.

Superficies pulsantes: son manchas en forma de nubes que aparecen y desaparecen rítmicamente.

Auroras llameantes: surgen tras una intensa manifestación de rayos o cortinas y suelen ir seguidas de una corona.

Coronas: se componen de rayos o bandas que parecen converger en un determinado punto del firmamento.

Movimientos de la Tierra La Tierra, como los restantes planetas del sistema solar, está sometida a las leyes de la dinámica celeste. Esencialmente, son dos los movimientos que realiza nuestro planeta: la traslación alrededor del Sol y la rotación alrededor del eje de sus polos. Estos movimientos determinan, por un lado, la sucesión de las estaciones, y, por el otro, la de los días y las noches.

Sin embargo, debido a diversas perturbaciones, presentan irregularidades conocidas como precesión y nutación.

Traslación Es el movimiento de desplazamiento de la Tierra alrededor del Sol. Más

exactamente, es el centro de gravedad del sistema Tierra-Luna lo que describe una órbita elíptica, en uno de cuyos focos se encuentra el Sol. La órbita terrestre tiene un semieje que supera los 150 millones de km. Dicha distancia es la que se conoce con el nombre de unidad astronómica. Sin embargo, debido a la forma elíptica de la órbita, la distancia varía desde los 152 millones de km cuando la Tierra está en la posición denominada afelio, hasta los 147 millones de km cuando está en el perihelio, o posición de máximo acercamiento y que se alcanza a primeros de enero. Así pues, la distancia media durante la traslación es de unos 149.675.000 km, su velocidad media de unos 29,6 km/ seg y el tiempo que tarda en recorrer una órbita completa es un año sideral, alrededor de

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ASTRONOMÍA

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365,256 días. La órbita terrestre es casi circular; su plano, llamado eclíptica, y el ecuador forman un ángulo de 23º 37’, ángulo que se denomina oblicuidad de la eclíptica. Esta inclinación es la causa de que, al moverse la Tierra alrededor del Sol, se sucedan las estaciones. El plano del ecuador terrestre y la eclíptica sólo revelan dos puntos de intersección, llamados equinoccios. Corresponden a la situación de la Tierra el 21 de marzo y el 23 de septiembre. Son los días en los que el Sol cambia de hemisferio celeste, dado que pasa la mitad del año en el hemisferio norte y la otra mitad en el sur. Los días en los que el Sol alcanza su máxima inclinación reciben el nombre de solsticios. Los solsticios son los puntos de la eclíptica definidos por un diámetro perpendicular a la línea de equinoccios y se alcanzan el 21 de junio y el 21 de diciembre, que es precisamente cuando el Sol se encuen-

tra en el cenit de los trópicos, círculos paralelos situados a 23º 27’ de latitud norte (trópico de Cáncer) y a 23º 27’ de latitud sur (trópico de Capricornio).

Durante el verano del hemisferio norte, el Sol calienta más al encontrarse más alto sobre el horizonte. El día del equinoccio de otoño, 23 de septiembre, finaliza el verano. Entonces comienza el Sol a descender sobre el horizonte, alcanzando su altura mínima el 21 de diciembre, el día del solsticio de invierno. Éste es el momento en que comienza el invierno en el hemisferio norte, invierno que se prolonga hasta el 21 de marzo. A partir de ese día se inicia la primavera y el Sol vuelve a alcanzar su máxima altura sobre el horizonte el 21 de junio, día del solsticio de verano, cerrándose así el ciclo de las estaciones. En el hemisferio sur, las estaciones son opuestas a las del hemisferio norte.

Esquema del cambio originado por el movimiento de traslación de la Tierra 6

5

21 de junio 23 de septiembre 3 Tierra 4

1

or uad

Ec

21 de marzo 2 21 de diciembre

ca lípti

Ec

1. Solsticio de verano

4. Equinoccio de primavera

2. Solsticio de invierno

5. Polo norte ecuatorial

3. Equinoccio de otoño

6. Polo norte de la eclíptica

Rotación Se denomina rotación al movimiento de la Tierra alrededor de su eje polar.

La Tierra gira alrededor del eje de sus polos en el sentido contrario a las agujas del reloj, en sentido oeste-este, y da una vuelta completa sobre sí misma en un día solar o sideral. Es el denominado período de rotación que, si se mide con respecto al Sol, es de 24 h, mientras que si se mide con respecto a las estrellas fijas es de 23 h 55 min y 4 seg. De ahí las dos maneras de denominar al tiempo que tarda la Tierra en dar una vuelta completa sobre su eje.

Se pensó durante mucho tiempo que la que giraba no era la Tierra, sino la esfera celeste. Aunque Copérnico fue el primero en afirmar que el movimiento real correspondía a la Tierra, no fue capaz de presentar pruebas que avalaran su tesis. Hasta 1851 no se pudo demostrar fehacientemente el hecho de que la Tierra gira.

Léon Foucault realizó el experimento valiéndose de un péndulo que oscila en un solo plano si actúa sobre él exclusivamente la fuerza de la gravedad. Demostró que el plano de oscilación de su péndulo parecía desviarse, lo que sólo podía explicarse por el movimiento de la Tierra.

El movimiento de rotación de la Tierra determina la sucesión de los días y las noches. No obstante, el período de rotación se ve afectado por la acción de las mareas, que tienden a aumentarlo. No es descabellado pensar que en nuestro pasado más remoto el período de rotación pudo ser mucho menor que el actual y que los días y las noches se sucedieran con intervalos de diez o doce horas. La alteración del movimiento de rotación de nuestro planeta sobre su propio eje se denomina precesión. La causa hay que buscarla en las atracciones newtonianas que ejercen el Sol y la Luna sobre el ensanchamiento ecuatorial terrestre. Los efectos que provoca la precesión son los siguientes: – Los polos terrestres y celestes describen circunferencias completas en un lapso de tiempo de 25.785 años.

– Avance de los equinoccios.

– Desplazamiento del eje terrestre en el mismo período de tiempo, de tal

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manera que la estrella α de la Osa Menor, o Estrella Polar, no marcará siempre el Polo Norte y se producirá un lento cambio en el aspecto del cielo estrellado de un lugar determinado.

– Cambio en la duración de las estaciones.

La Tierra

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por otro, la posición del Sol con respecto a la Luna. Cada veintisiete días y medio, la Luna está más próxima a la Tierra, siendo entonces cuando se producen mareas de una fuerza casi el 20 por ciento superior a la normal. Éstas son las denominadas mareas de perigeo.

La ley de la gravitación universal, enunciada por Isaac Newton, ayudó a comprender por qué las fuerzas combinadas de atracción gravitatoria de El fenómeno de nuLas más débiles reciben la Luna y el Sol determinan las mareas o movimiento oscilatorio tación consiste en un el nombre de mareas de periódico del nivel del mar. movimiento oscilatoapogeo y tienen lugar rio del eje de la Tierra. cuando la Luna se enEllo determina una variación de la in- hecho apenas afecta a las masas con- cuentra más alejada de la Tierra. Por su clinación del plano del ecuador te- tinentales, pero sí actúa sobre los océa- parte, la atracción gravitatoria del Sol rrestre sobre la eclíptica de 18” cada nos debido a su fluidez. El agua re- modifica la intensidad de las mareas 18 años. sulta desplazada hacia ambos pun- en función de su posición con respectos, provocando una subida de su to a la Luna. Se sabe que si la Luna y nivel. La menor atracción gravitato- el Sol están alineados a un lado de la Las mareas ria de nuestro satélite sobre el segun- Tierra, sus respectivas fuerzas gravitado punto permite al agua desplazarse torias se suman, dando lugar a las maLas mareas se deben a las fuerzas de hacia él en sentido opuesto a la Luna, reas vivas (que se producen dos veces al atracción gravitatoria del Sol y la Luna. ya que la propia disminución de la mes), de gran intensidad. Otras posiEsquemáticamente, el proceso es así: el atracción gravitatoria lunar desde el ciones del Sol hacen que las fuerzas agua de los océanos es atraída por primer punto hacia el segundo gene- gravitatorias se contrarresten y den luel Sol y la Luna, y tiende a elevarse en el ra fuerzas horizontales de tracción, gar a mareas de baja intensidad, a las punto en el que la Luna se encuentra que arrastran el agua hacia ellos. A es- que se conoce como mareas muertas. en su cenit, mientras que al mismo tos dos puntos se los conoce como tiempo se produce una elevación me- centros de aumento de nivel. Las manor en el lado opuesto de la Tierra. reas altas, o pleamares, se producen La relación entre las mareas y la po- en lugares cercanos a los centros, y las sición del Sol y de la Luna se conoce mareas bajas, o bajamares, en posicioPreguntas de repaso desde épocas remotas, pero su origen nes equidistantes de ambos centros. no pudo explicarse hasta que Isaac La posición de los centros sobre la 1. ¿Cómo se formó la Tierra?

Newton enunció su ley de la gravita- superficie cambia debido a la rotación ción universal. Si se consideran dos de la Tierra. Como consecuencia, el 2. ¿Qué tres capas básicas se dipuntos sobre la superficie terrestre, período de mareas depende del de la ferencian en la estructura insituado el uno a la menor distancia de rotación de la Tierra con respecto a terna de la Tierra? la Luna y el otro opuesto al anterior, la Luna y es de 24 h 50 m.

3. ¿Qué movimientos realiza la se observa que la atracción gravitatoHay dos factores que determinan las Tierra? ria de la Luna es mayor sobre el pri- fuerzas de las mareas: por un lado, la mer punto que sobre el segundo. Este distancia entre la Tierra y la Luna, y,

_

LA LUNA

L

a Luna es el satélite natural de la Tierra, pero dado que reúne ciertas características –entre otras, la de ser el satélite más grande en relación con su planeta– que la diferencian del resto de los satélites del sistema solar, bien se la puede considerar como un pequeño planeta. Algunos científicos consideran que la Luna y la Tierra forman un sistema planetario doble. Acerca del origen de la Luna se han formulado diversas teorías a lo largo del tiempo, sin que hasta la fecha se haya podido recha-

zar ninguna de una manera cierta.

Una de ellas, por ejemplo, afirma que, tras su formación, fue capturada por la Tierra, lo que encierra la dificultad de establecer cómo pudo suceder que un cuerpo del tamaño de la Luna fuera frenado durante su trayectoria de aproximación a la Tierra. También se baraja la posibilidad de que la Luna, la Tierra y Marte tuviesen un origen común, es decir, que surgieran a partir de un planeta primitivo dividido en dos fragmentos desiguales, siendo el mayor de ellos la Tierra y Marte el

Aspecto de la superficie de la Luna, según una fotografía enviada por la nave Apolo Fotografías de cabecera: imagen de la Tierra desde la Luna tomada por el Apolo y representación termográfica de una galaxia en espiral (der.).

XV

(izq.)

XVII.

de menor tamaño. En este caso, la Luna vendría a ser una especie de masa desprendida del protoplaneta y que quedó en órbita alrededor del fragmento de mayor tamaño. No obstante, la teoría más aceptada es la que afirma que la Tierra capturó pequeñas partículas de la nube de polvo y gas que originó el sistema solar, partículas que, al condensarse, conformaron un cuerpo que continuó girando en torno a nuestro planeta.

Dimensiones, masa y gravedad de la Luna La Luna, como la Tierra, tiene una forma esférica o, mejor dicho, aproximadamente esférica, ya que presenta una doble protuberancia causada por la atracción terrestre.

El diámetro lunar representa algo más de la cuarta parte del de la Tierra, es decir, 3.473 km. Conociendo su radio, es posible calcular su volumen y superficie. Su masa es de 7,35 x 1022 kg, lo que equivale a 1/81,4 la de la Tierra. La superficie lunar mide casi 38 millones de km2.

La densidad media de la Luna es de 3,34 g/cm3, bastante inferior a la de la Tierra, hecho que advierte de que su composición interna debe ser diferente a la del planeta. Además, su gravedad es un sexto de la de la Tierra, alrededor de 1,62 cm/seg2. Ello significa que los movimientos sobre la superficie lunar requieren menor esfuerzo: un hombre con un peso de 66 kg en la Tierra no sobrepasará los 11 kg en la Luna. Además, una gravedad tan débil no es capaz de mantener una atmósfera, dado que las

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moléculas o partículas que componen sus gases se mueven a una velocidad excesiva. Incluso la Tierra, con una masa mayor, no ha podido retener gases como el hidrógeno y el helio, que han superado nuestra velocidad de escape y ya casi no existen en la atmósfera terrestre.

La temperatura de la Luna oscila entre 101-130 ºC durante el día y -162 ºC durante la noche. Estas temperaturas tan extremas impiden la existencia de agua en la superficie lunar, ya que durante el día se evaporaría y escaparía de la gravedad lunar.

Estructura y composición de la Luna Los primeros estudios astronáuticos de la Luna se remontan a 1959, fecha en la que se lanzó la sonda automática soviética Luna-1. Durante la etapa inicial, las sondas soviéticas pusieron de manifiesto que la Luna carecía de un campo magnético potente y de cinturones de radiación; más adelante se estableció que, debido a su composición química, el material de la superficie lunar se asemejaba a los basaltos terrestres (lo que ya se sabía por el estudio del albedo, que es la distinta capacidad para reflejar la luz solar que tienen las diferentes zonas lunares). Finalmente, las sondas Luna-16, Luna-20 y Luna-24 trajeron muestras del suelo lunar. En esencia, en esas muestras predominaban los basaltos, con una edad isotópica del orden de los 4.000-4.400 millones de años.

Estructura Los sismógrafos que las naves Apolo dejaron en diferentes puntos de la superficie lunar han aportado valiosos datos sobre la propagación de las ondas sísmicas en el interior de la Luna.

Se ha podido saber que, a unos 60 km de profundidad, existe una discontinuidad que delimita la corteza lunar.

La corteza está compuesta por anortosita, una roca cuyo principal componente es el feldespato plagioclasa y que ha sido recogida en la superficie, aunque parece claro que los impactos de los meteoritos la arranca-

La Luna 117

Principales características de la Luna Distancia media a la Tierra Apogeo Perigeo Inclinación media de la órbita lunar respecto al plano del ecuador terrestre Inclinación media de la órbita de la Luna respecto a la eclíptica Período sidéreo Período sinódico Diámetro de la Luna Masa de la Luna Volumen de la Luna Densidad media de la Luna Velocidad de escape Gravedad en la superficie

ron del interior de la Luna. Más allá de los 60 km de profundidad, las ondas sísmicas se propagan a mayor velocidad, lo que indica que el manto lunar está constituido por rocas más densas.

A 1.000 km de profundidad existe una transición entre la litosfera y la astenosfera lunares. A diferencia de la Tierra, la litosfera lunar tiene un enorme grosor. La Luna carece de actividad geológica, ya que el grosor de su litosfera impide que las corrientes del manto fluido alcancen la superficie, lo que evita que la litosfera se fragmente en placas.

La historia geológica de la Luna comenzó con la condensación de partículas en una órbita próxima a la Tierra. Este período tuvo una duración de unos mil años, espacio de tiempo cortísimo a escala geológica.

Estas partículas condensadas provocaron una gran elevación de la temperatura en el material primitivo y una fusión global que convirtió la superficie lunar en un mar de magma. Más adelante, la temperatura descendió y el magma comenzó a enfriarse. Se produjo entonces la separación de la corteza lunar: las rocas anortosíticas, menos densas, ocuparon las partes superiores, mientras que las rocas del manto, al tener mayor densidad, quedaron bajo la corteza.

384.400 km 406.740 km 356.410 km

23,4º 6,4 27 días, 7 h, 3 m, 15 s.

29 días, 12 h, 44 m, 3 s.

3.473 km 7,35 x 1022 kg 2,2 x 1019 m3 3,34 g/cm3 2,37 km por segundo 0,165 la de la Tierra

En una fase posterior se formaron las kreepnoritas, rocas que surgieron por la fusión parcial de las anortositas. Las kreepnoritas se sitúan en una zona muy concreta –el océano de las Tempestades–, y no se sabe a ciencia cierta cuál fue la fuente calorífica que hizo que la corteza se fundiera precisamente en esa zona, ya que un gran impacto meteórico habría provocado una fusión de la corteza mucho más generalizada.

Durante la tercera etapa de su evolución geológica, la Luna sufrió un intenso bombardeo de meteoritos. Hace alrededor de 4.000 millones de años, tras la consolidación de los planetas del sistema solar, quedaron algunos materiales residuales (meteoritos) que fueron capturados por los campos gravitatorios de los planetas. Ello provocó una auténtica tormenta de meteoritos sobre los mismos, y en la Luna se formaron las grandes depresiones circulares, llamadas cráteres y circos, que son las que le otorgan ese aspecto tan peculiar. La avalancha de meteoritos pulverizó y fusionó parcialmente las rocas superficiales.

Los mares lunares se formaron tras la lluvia de meteoritos. En la época de Galileo se pensaba que la Luna era un cuerpo liso, sin impurezas ni imperfecciones, pero el telescopio permitió observar manchas oscuras que el as-

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ASTRONOMÍA

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trónomo alemán Johannes Hevelius bautizó en 1647 con el nombre de mares. La realidad es que se no se trata de mares, sino de grandes llanuras producidas por un flujo de lava procedente del interior y que escapó a través de las grietas que causaron los meteoritos en las depresiones lunares.

Todo ello sucedió hace 3.800 millones de años y fue la consecuencia del progresivo enfriamiento de las capas más superficiales y del calentamiento simultáneo de las capas internas. Las erupciones se produjeron de forma sucesiva, de modo que las zonas más viejas de un mar presentan mayor número de cráteres que las más jóvenes, sin duda por haberse formado estas últimas cuando ya había decrecido la intensidad de la lluvia de meteoritos.

Por último, las capas más externas de la Luna se enfriaron cada vez más, aumentando el grosor de la litosfera y dando fin a las erupciones de magma.

Composición Las rocas lunares que han podido analizarse no difieren en absoluto de las

terrestres, lo que confirma el hecho de que la Tierra y la Luna se formaron en la misma región del sistema solar.

Sin embargo, las rocas lunares presentan mayor proporción de materiales procedentes de una condensación a elevadas temperaturas. Los basaltos lunares, por ejemplo, son deficitarios en componentes procedentes de una condensación a baja temperatura. Aún no se ha podido establecer por qué la Luna ha capturado más materiales condensados a altas temperaturas que la Tierra.

Las edades calculadas para las rocas lunares traídas a la Tierra no superan los 4.000 millones de años y son de tres clases: basaltos lunares, rocas de los mares lunares cuya composición es afín a la de los basaltos terrestres; kreepnoritas, rocas de alto contenido en potasio, tierras raras y fósforo; y rocas de tipo anortosítico.

Los astrónomos opinan que los tres tipos de roca se originaron a través de procesos ígneos y a partir del material primitivo que formó la Luna.

Las anortositas tienen una composición muy distinta de las kreepnori-

tas. Están compuestas sobre todo de feldespato plagioclasa, que es un silicato alumínico cálcico, por lo que se sospecha que su formación se debió a un proceso distinto al que originó las kreepnoritas. Este proceso se denomina cristalización fraccionada y, en síntesis, se trata de la creación de cristales en el interior del magma. Los cristales menos densos flotaron en su superficie y los más pesados cayeron hacia el fondo, produciéndose así rocas ricas en determinados componentes cristalinos, por ejemplo la plagioclasa.

La superficie lunar Ya se ha indicado que la observación telescópica de la Luna permite apreciar en su superficie unas regiones de color más oscuro que el terreno que las rodea, manchas de aspecto plano a las que se denomina mares, no tanto por su naturaleza, ya que no contienen ni una sola gota de agua, cuanto por el aspecto que presentan al observarse desde la Tierra. El resto de la superficie lunar, abrupto y elevado

La superficie lunar presenta fomaciones características que incluyen desde auténticas cordilleras hasta cráteres, de impacto y volcánicos, de tamaño y aspecto muy variado.

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sobre la superficie de los mares, recibe el nombre de tierras altas lunares.

Están constituidas por cordilleras (llamadas así a causa de su semejanza con las formaciones montañosas de la superficie terrestre) y por cráteres, recintos circulares de escarpadas paredes en cuyo interior se observa una depresión del terreno y, a veces, algún pequeño picacho central.

Los mares lunares presentan características físicas que han permitido clasificarlos en dos tipos completamente distintos y con orígenes también diferentes. En primer lugar se encuentran los mares circulares o de contorno redondo, rodeados por cadenas montañosas y que carecen de cráteres en su interior. Surgieron supuestamente tras el impacto de algún cuerpo de grandes dimensiones, como un asteroide o el núcleo de un cometa, sobre la superficie lunar. En segundo lugar se encuentran los mares de contorno irregular, que no están rodeados por ninguna formación montañosa y que cuentan en su interior con cráteres cuyos bordes se hallan parcialmente hundidos en el suelo del mar. El origen de estas formaciones tal vez habría que buscarlo en la acumulación de lava desplazada desde el interior de la Luna.

El mar más extenso de la Luna es el océano de las Tempestades, que ocupa casi todo el hemisferio oriental de la cara visible del satélite. Al sur aparecen el mar de las Nubes y el mar de los Humores. En el hemisferio occidental destacan el mar de la Tranquilidad, el mar de la Serenidad y el mar de la Fecundidad. Los mares de la cara oculta, por ejemplo el mar de Moscú, semejan grandes cráteres repletos de lava y su extensión es mucho menor que la de los mares de la cara visible.

El hecho de que la cara oculta presente además un menor número de cráte-

La Luna 119

El 21 de julio de 1969, el astronauta estadounidense Neil Armstrong se convirtió en el primer ser humano que pisó la Luna.

res que la visible induce a pensar que la mayoría de los cuerpos que cayeron en su superficie tenían su órbita comprendida entre la Tierra y la Luna.

Los cráteres son formaciones de tamaño y aspecto muy variado. Fueron bautizados con este nombre por su semejanza a los conos volcánicos terrestres y su tamaño fluctúa entre los microscópicos que aparecen sobre las rocas lunares, hasta las grandes formaciones de más de 200 km de diámetro. La altura de sus paredes también varía, observándose cráteres semienterrados en la lava circundante y otros con paredes abruptas que descienden de forma escalonada hasta el fondo. Se ha establecido una clasificación de los cráteres en función de su origen.

Cráteres de impacto. Son los producidos por la caída de meteoritos sobre la superficie lunar y se diferencian porque existe a su alrededor una gran cantidad de materiales que se desprendieron en el momento del impacto. Los cráteres llamados de Copérnico, Kepler y Tycho son claros ejemplos de lo expuesto.

Cráteres volcánicos. Son los más parecidos a los volcanes terrestres. El astrofísico ruso Nikolái Kozyrev observó, en la noche del 3 de noviembre de 1958, que el cráter Alfonso tenía un brillo extraño en su pico central, brillo que se interpretó como un indicio de actividad volcánica residual.

Las montañas lunares aparecen como cadenas montañosas, de aspecto similar a las terrestres, pero con un

Los mares más importantes de la Luna – Mar de las Crisis – Mar de los Humores – Mar de las Nubes – Mar de los Vapores – Bahía del Arco Iris

– Mar de la Fecundidad – Mar de las Lluvias – Mar de la Serenidad – Océano de las Tempestades – Bahía del Rocío

– Mar del Frío – Mar del Néctar – Mar de la Tranquilidad – Bahía Central

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ASTRONOMÍA

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relieve más abrupto. La más importante es la cadena de los Apeninos Lunares, que se extiende desde el mar de la Serenidad hasta el océano de las Tempestades. Sus picos superan los 5.000 m de altura.

Otros fenómenos que se observan en la superficie lunar son: las grietas, que alcanzan una longitud de hasta varios cientos de kilómetros, una anchura de un kilómetro y una profundidad de hasta 500 m; los valles, terrenos que cruzan los sistemas montañosos, y la erosión lunar causada por los bruscos cambios de temperatura, por el bombardeo de partículas energéticas procedentes del Sol (rayos X, γ y ultravioleta) y por los rayos cósmicos.

Movimientos lunares Al hablar de los movimientos de la Luna se alude fundamentalmente al de rotación en torno a su propio eje y a los de alrededor de la Tierra y del Sol.

Movimiento de rotación Al igual que la Tierra, la Luna gira en torno a su propio eje, aunque siempre enseña la misma cara de su superficie.

La causa reside en el hecho de que el período de rotación de la Luna es

igual al de revolución sidérea. No obstante, cuando se formó la Luna, ambos períodos, el de rotación y el de revolución, eran diferentes y fue la atracción ejercida por la Tierra lo que provocó la contención de la velocidad de rotación de la Luna hasta llegar a la igualdad de períodos. El eje de rotación lunar está algo inclinado con respecto al plano de su órbita, formando un pequeño ángulo (6,4º), lo que determina movimientos de balanceo, o libraciones, que permiten vislumbrar desde la Tierra el borde de su cara oculta. Existen tres clases de libración: de latitud y de longitud, que se deben a las características de los movimientos de la Luna, y diurna, que es la que depende de la rotación de la Tierra. Por otra parte, el eje de rotación de la Luna está, como el de la Tierra, sometido a ciertos movimientos que lo afectan de diferente manera.

Movimientos de revolución La Luna gira en torno a la Tierra sobre una órbita elíptica muy poco excéntrica (e = 0,055), tan poco que casi se trata de una órbita circular. Con todo, la distancia entre la Tierra y la Luna no permanece constante: va desde los 356.410 km en su perigeo, hasta los 406.740 km en el apogeo. El

Fases lunares El reflejo de la luz solar en la Luna es la causa de que ésta muestre diferentes fases. El Sol ilumina siempre la mitad de la Luna, del mismo modo que

Cuarto menguante

S

S

7

8

S

plano de la órbita lunar está más próximo a la eclíptica, con la que forma un ángulo de 5º 9’, que al plano del ecuador terrestre. El movimiento de revolución de la Luna puede dividirse en dos períodos: el período de revolución sidérea, definido como el tiempo que tarda la Luna en recorrer su órbita con respecto a las estrellas fijas, y el período de revolución sinódica, que es el tiempo que tarda en completar una revolución con referencia a la línea imaginaria que une la Tierra con el Sol. El período de revolución sidérea equivale a 27 días, 7 horas, 3 minutos y 15 segundos, en tanto que el sinódico, que también recibe el nombre de mes lunar, es de 29 días, 12 horas, 44 minutos y 3 segundos.

Por último, la Luna también se mueve alrededor del Sol. Este movimiento, sumado al de revolución alrededor de la Tierra, ocasiona una trayectoria cicloidal de la Luna en torno a la Tierra.

6 5

1

Luna nueva

Luna llena

2

4

3

1

2

3

4

Esquema de las fases de la Luna, según la iluminación que recibe del Sol.

Cuarto creciente

5

6

7

8

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ilumina la mitad de la Tierra, de tal manera que en una mitad es de día y en la otra mitad de noche. Las fases lunares consisten simplemente en que desde la Tierra se observa una mayor o menor fracción de la cara iluminada de la Luna. Por tanto, las distintas fases dependen de las posiciones relativas entre los tres cuerpos: la Tierra, la Luna y el Sol. Cuando la Luna se encuentra al mismo lado de la Tierra que el Sol, los rayos solares inciden sobre la cara oculta de la Luna, con lo que su cara visible permanece en la oscuridad y no puede verse desde la Tierra. Esta fase es la llamada de luna nueva. Días más tarde, los rayos solares incidirán sobre el disco lunar, aunque una gran parte del mismo se mantendrá en la sombra, dado que la Luna continúa estando casi alineada con el Sol. Se dice entonces que la Luna está creciendo y se observa que adopta la forma de la letra D. Si las líneas Tierra-Luna y Tierra-Sol forman un ángulo de 90º, la mitad del disco lunar está iluminada y la otra mitad en la oscuridad. Es entonces cuando la Luna está en cuarto creciente. En el momento en que la Luna llega a estar en el lado opuesto de la Tierra a aquel en el que está el Sol, los rayos solares inciden en perpendicular sobre la cara visible de la Luna, iluminándola en su totalidad. Es la fase de luna llena. Siete días después, la Luna alcanzará otra vez una posición orbital similar a la del cuarto creciente, pero ahora la mitad iluminada del disco lunar será la opuesta a la de este cuarto.

Durante esta fase, a la que se conoce como cuarto menguante, la porción iluminada semeja a la letra C. A continuación, el ciclo de las fases lunares vuelve a comenzar.

Los eclipses Se produce un eclipse lunar cuando la sombra de la Tierra cae directamente sobre el disco lunar, hurtándola de

La Luna 121

Eclipse lunar Tierra Luna

Eclipse solar Luna

Tierra

El eclipse lunar se produce cuando la Tierra se interpone entre el Sol y la Luna. En el eclipse solar es la Luna la que se interpone entre el Sol y la Tierra.

la vista. Las condiciones que deben darse para que tal hecho suceda son dos: en primer lugar, que la Luna se encuentre en oposición con el Sol (fase de luna llena), y en segundo lugar, que la Luna, la Tierra y el Sol se encuentren exactamente en línea recta. La trayectoria de la Luna corta la eclíptica en dos puntos, los llamados nodos lunares. Si el Sol se encuentra en uno de los nodos lunares y la Luna en el otro, se produce un eclipse total de Luna. Por el contrario, si la alineación Tierra-Sol-Luna no es perfecta, la sombra de la Tierra no cubre todo el disco de la Luna, con lo que el eclipse lunar es parcial.

_

El eclipse solar se produce cuando el disco de la Luna pasa por delante del Sol. Para ello, la Luna debe estar en fase de luna nueva, y en la misma línea que el Sol y la Tierra. Para que se pueda hablar de eclipse de Sol total, el diámetro aparente del disco lunar debe ser igual o mayor que el del Sol. Si esto no sucede, se producirá un eclipse anular de Sol, en el que seguirá viéndose un anillo de luz solar en torno al disco oscuro de la Luna.

Por otra parte, cuando las condiciones de alineamiento no son perfectas, el disco solar tampoco puede ser cubierto totalmente, con lo que el eclipse de Sol será parcial.

Preguntas de repaso

1. ¿Cuáles son las dimensiones, la masa y la gravedad de la Luna comparadas con las de la Tierra?

2. ¿Por qué la Luna enseña siempre la misma cara?

3. ¿Cuál es el origen de los mares de la Luna?

EL SOL

S

ituado a una distancia media de 149.600.000 km, el Sol es la estrella más próxima a la Tierra (esta distancia se conoce con el nombre de unidad astronómica). La siguiente estrella más cercana a nuestro planeta se halla aproximadamente a 4 años luz, es decir, unas 272.000 veces la distancia Tierra-Sol. Alrededor del Sol giran los planetas y todos los cuerpos del sistema solar. Aunque tenga una importancia vital para los seres humanos, no por ello hay que olvidar que es sólo uno más entre los miles de millones de cuerpos que existen en nuestra galaxia.

Dimensiones y masa El radio del Sol es de 696.265 km, es decir, 109,3 veces mayor que el radio medio terrestre. La masa solar, calculada a partir de la ley de Newton y una vez conocidas la distancia entre la Tierra y el Sol, así como la masa de la Tierra, es aproximadamente de 1,9889 x 1027 toneladas, lo que equivale a unas 332.000 veces la terrestre. El valor de la masa solar se utiliza como unidad de masa estelar.

El volumen del Sol es 1.300.000 veces superior al de la Tierra, y su baja densidad (1,408 g/cm3) se debe a su composición general, ya que se trata de un cuerpo completamente gaseoso. La luminosidad solar es la cantidad de energía irradiada por el Sol en un segundo. Se puede calcular que su valor aproximado es de 4 x 1033 ergios/segundo, una cantidad extraordinariamente elevada y que viene a representar algo más de cuatrocientos mil billones de veces la cantidad

total de energía producida por la actividad industrial generada por el hombre. La energía capturada por la Tierra es una pequeña fracción, calculada en 2,0 x 109, es decir, 2.000 millónesimas, suficiente para mantener la vida en nuestro planeta. Conocido el valor de la luminosidad solar, es posible calcular el de la temperatura superficial del Sol, que es de 6.050 ºC, si bien en las regiones centrales, donde se genera la energía solar, existen temperaturas de unos 15.000.000 ºC. El Sol es una gran esfera gaseosa que brilla gracias a la energía que producen en su núcleo las reacciones de fusión (v. pág. 124) y posee características físicas similares a las de las estrellas que pueblan el firmamento.

Estructura solar El Sol es una esfera cuya estructura adopta la forma de capas gaseosas concéntricas que tienen distintas propiedades físicas. La mayor parte de la energía luminosa y calorífica que proviene del Sol procede de una capa superficial con una profundidad de 400 km y que recibe el nombre de fotosfera, pero no se origina allí. En la fotosfera se distinguen, a veces a simple vista, las manchas solares, que son regiones más frías en las que la intensidad del campo magnético es más elevada.

Sobre la fotosfera se sitúa otra capa de escasa densidad, a la que se denomina cromosfera, porque durante los

El Sol, fuente de vida para nuestro planeta, es sólo una estrella más de las que pueblan el espacio. Parece más brillante y grande que las demás por su proximidad a la Tierra.

Fotografías de cabecera: imagen de la Tierra desde la Luna tomada por el Apolo y representación termográfica de una galaxia en espiral (der.).

XV

(izq.)

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eclipses totales del Sol se observa en esa región una fina circunferencia de color rojizo. La cromosfera tiene un espesor que, según las zonas, oscila entre los 10.000 y los 16.000 km. El gas que la compone está a menor temperatura y presión que el de la fotosfera.

Más allá de la cromosfera se extiende la corona, una capa de varios millones de kilómetros que aparece como un halo blanquecino durante los eclipses totales. Está compuesta por gas muy tenue que, sin embargo, alcanza temperaturas extraordinariamente elevadas. La intensidad de la radiación que procede de esta zona es menor que la de la cromosfera, por lo que su observación sólo es posible con la ayuda de instrumentos especiales.

Existen debajo de la fotosfera otra serie de capas gaseosas que se extienden hacia el interior del Sol. A través de la zona convectiva fluye hacia la fotosfera la energía que nace en las capas más interiores. Esta energía es transportada por corrientes gaseosas de naturaleza convectiva. La zona convectiva ocupa aproximadamente un tercio del radio solar desde la fotosfera hacia el interior.

Explorando el interior del Sol se observa la zona radiactiva, una capa de hidrógeno y helio donde la energía que producen las capas más internas es absorbida por átomos y remitida en forma de fotones cada vez menos energéticos.

Por último, el núcleo funciona como un enorme reactor nuclear, fusionando el hidrógeno para crear helio a una temperatura próxima a los quince millones de grados centígrados.

Este modelo de estructura solar fue propuesto por Jacob Emden, quien dedujo que la presión interior de cualquier estrella debe ser igual a la del peso del gas situado por encima, ya que, de no ser así, la estrella estaría expandiéndose o contrayéndose.

Dado que el peso del gas aumenta con la profundidad, se infiere que la temperatura y la densidad solares deben ser mayores en su interior. Este modelo permite estimar cómo se distribuye la masa en las profundidades del Sol, además de predecir de qué manera se produce el citado aumento de temperatura y densidad. Se sabe así que la temperatura solar aumenta

El Sol

123

Cromosfera Erupción

Espículas Fáculas

Fotosfera

Manchas solares

Núcleo

Zona radiactiva

Zona de convección Protuberancia

Corona

Esquema que muestra la estructura del Sol.

desde los más de 6.000 ºC en la fotosfera, hasta los millones de grados centígrados que se alcanzan en el núcleo.

El Sol gira sobre sí mismo, pero no lo hace como un cuerpo sólido, sino que su velocidad de rotación es diferente en las distintas zonas. El Sol rota sobre su eje con un período de giro que varía entre los 25 días para las regiones ecuatoriales y los 30 días en las zonas cercanas a los polos. Este fenómeno es conocido como rotación diferencial.

Como sucede en la mayoría de las estrellas, el Sol posee un movimiento propio en relación con el conjunto de la galaxia de la que forma parte. Este movimiento, que lo desplaza a un punto del espacio situado en la constelación de Hércules, tiene una velocidad de 20 km/s.

Composición solar A comienzos del siglo XIX ya se sabía que el Sol es una gran esfera de gases, compuesta por un 73 por ciento de hidrógeno, un 25 por ciento de helio y un 2 por ciento por pequeñas cantidades de otros elementos químicos, todos ellos porcentajes en peso. La composición química se dedujo estudiando las características de la luz solar

emitida, es decir, estudiando su espectro. Cuando un haz intenso de luz pasa a través de una hendidura estrecha y atraviesa luego un prisma, se esparce y forma un arco iris de colores llamado espectro. El denominado espectro óptico, o visible, se extiende desde las frecuencias altas de la luz visible (el violeta) hasta las bajas (el rojo). En ocasiones se lo conoce también como espectro continuo del Sol. No obstante, analizado con detalle, se puede constatar que existen unas líneas oscuras verticales, denominadas líneas de Fraunhofer, producidas por la absorción por parte de los átomos que componen las capas exteriores del Sol de la radiación que emiten las capas situadas debajo de ellas. La profundidad, posición y anchura de estas líneas sirven para determinar qué átomo es el que causa la absorción y cuánta es la abundancia del mismo. Se pudo así averiguar la composición solar e identificar a los distintos elementos, que son, entre otros, hidrógeno, helio, oxígeno, nitrógeno, carbono, hierro y magnesio. Gracias a los espectroheliogramas (imagen detallada de una parte del espectro solar) es posible establecer la distribución de los distintos elementos en la superficie, así como la variación de la temperatura.

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ASTRONOMÍA

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La energía solar Se formularon en el pasado diversas teorías para explicar la producción de energía solar. En el siglo XIX se llegó a pensar que la energía solar se debía a la combustión de materiales inflamables. Sin embargo, si ello fuera cierto, el Sol habría agotado su combustible en unos pocos miles de años. Más adelante se pensó en la existencia de un mecanismo de contracción gravitatoria que trataba de explicar de qué forma comenzaba a brillar una estrella.

No obstante, esta teoría se rechazó también, ya que, según la descripción de este proceso, el Sol sólo hubiera podido brillar durante treinta millones de años.

Los constituyentes de la materia son los átomos; las combinaciones entre átomos originan las moléculas.

Los átomos constan de una corteza formada por electrones de carga eléctrica negativa y masa pequeña, y un núcleo en el que se concentra casi toda la masa del átomo y que está formado a su vez por protones, con carga eléctrica positiva, y neutrones, sin carga eléctrica. Cuando dos protones se acercan lo suficiente se produce una reacción nuclear de fusión, formándose un nuevo núcleo atómico.

Dado que la masa del nuevo núcleo

es inferior a la de los protones, la consiguiente pérdida de materia se convierte en energía termonuclear, según la conocida fórmula de Einstein E = mc2.

El físico germano-americano Hans Albrecht Bethe propuso en 1939 que la producción de energía solar tenía su origen en una serie de reacciones nucleares de fusión en el interior del Sol básicamente similares a la descrita en el párrafo anterior. En esencia, el Sol produce energía gracias a una serie de reacciones nucleares, que convierten unos cuatrocientos millones de toneladas de hidrógeno en helio por segundo. Es la llamada cadena protón-protón, en la que los núcleos de átomos de hidrógeno, los protones, colisionan entre sí para configurar un núcleo de helio estable. La cadena es la siguiente: H 1 + H 1 → H 2 + e+ + ν H2 + H1 → He3 + γ He3 + He3 → He4 + H1 + H1 En esta cadena, dos núcleos de hidrógeno (protones) se unen para originar un núcleo de deuterio, H2, isótopo del hidrógeno cuyo núcleo consta de un protón y de un neutrón, junto con un electrón positivo, e+ (positrón), y un neutrino, ν. El deuterio así

El Sol es un cuerpo esférico, como muestra esta fotografía obtenida por un espectroheliógrafo de rayos ultravioleta.

sintetizado se une a un nuevo protón, creándose un isótopo del helio, He3 o helio-3, que está constituido por dos protones y un neutrón, y emitiéndose en dicho proceso un fotón, γ. Por último, se unen dos núcleos de helio-3, que originan un núcleo de helio-4, más dos protones.

En realidad, ésta es una de las tres cadenas posibles que acaban produciendo helio. Otra posibilidad de producir helio a partir del hidrógeno es utilizando núcleos de carbono, nitrógeno y oxígeno. A esta cadena de reacciones se la conoce con el nombre de ciclo CNO, es decir, carbono-nitrógeno-oxígeno. Sin embargo, estos procesos además de producir energía también dan lugar a neutrinos, que son unas partículas que atraviesan el interior de las estrellas sin interaccionar casi con la materia. La cantidad de neutrinos procedentes del Sol detectada es, al menos, tres veces inferior a la que teóricamente se calcula.

Este “defecto de neutrinos” solares es uno de los problemas más difíciles que se presentan en la actualidad a los físicos solares y su origen aún no ha sido establecido con claridad.

Toda la energía generada en el núcleo se transporta desde las capas internas del Sol hasta las más externas mediante dos tipos de procesos: el de radiación y el de convección. El proceso de radiación se da en la zona radiactiva situada entre el núcleo y la zona convectiva y consiste en que los fotones de alta energía, derivados de las reacciones nucleares, son absorbidos por átomos que difunden otros fotones de menor energía. El proceso de convección se produce en las capas cercanas a la fotosfera (zona convectiva) y consiste en la formación de corrientes ascendentes de gas caliente para desplazar al gas más frío de las capas superficiales. El resultado es que el gas frío desciende, se calienta y vuelve a ascender.

La fusión del hidrógeno no puede continuar de una manera indefinida.

Dentro de unos 5.000 millones de años, el hidrógeno del núcleo se habrá agotado, dando paso a otro tipo de reacciones que involucrarán primero al helio y luego a elementos más pesados. El Sol se convertirá en una estrella “gigante roja” y al final, des-

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Principales características del Sol Distancia media a la Tierra Distancia máxima a la Tierra Diámetro ecuatorial Superficie Masa Volumen Densidad Gravedad Luminosidad Temperatura superficial Temperatura interior Estructura

149.600.000 km (1 unidad astronómica)

Capas externas Capas internas

Composición

Tiempo medio de rotación Velocidad de traslación Velocidad de escape de la superficie

pués de expulsar sus capas exteriores de una forma no violenta –en contraste con las supernovas–, pasará a ser una “enana blanca” que acabará apagándose al cabo de unas decenas de miles de millones de años.

Manifestaciones de la actividad solar La granulación atmosférica La fotosfera es la región de la atmósfera solar desde la que se radia al espacio la luz visible. En su superficie aparecen gránulos fotosféricos de un tamaño medio próximo a los 750 km.

Esta granulación de la superficie de la fotosfera se vincula al transporte de energía por convección. En cada célula turbulenta, los gases calientes suben y los de menor temperatura se hunden hacia el interior.

152.098.200 km 1.392.530 km 6,087 x 1012 km2 1,9889 x 1027 ton 1,41 x 1018 km3 1,408 g/cm3 27,6 veces la de la Tierra 4 x 1033 ergios/segundo 6.050 ºC 15.000.000 ºC Corona Cromosfera Fotosfera Zona convectiva Zona radiactiva Núcleo Hidrógeno 73,46 Helio 24,85 Oxígeno 0,77 Carbono 0,29 Hierro 0,16 Nitrógeno 0,09 Magnesio 0,05 25 días, 5 horas, 37 min 19,5 km/seg 617 km/seg

Las manchas solares En la fotosfera también se pueden observar manchas oscuras, que son regiones más frías que las zonas circundantes. Su estructura suele ser muy compleja: tienen una parte central, de color negro, y otra que la rodea formada por filamentos oscuros y brillantes, y reciben los nombres de umbra y penumbra, respectivamente.

Las manchas solares se asocian a poderosos campos magnéticos y la temperatura de la umbra puede ser 1.500-2.000 ºC más baja que la de la fotosfera. Las manchas suelen formar grupos en los que destacan dos manchas principales unidas por poros, adoptando el aspecto de las líneas de fuerza magnética de un imán. Las manchas solares pueden llegar a permanecer en la fotosfera durante semanas y su tamaño es muy variado, pudiendo alcanzar dimensiones próximas a los 20.000 km. Cada once

El Sol

125

años, aproximadamente, el número de manchas alcanza un valor máximo, que puede ser superior a quinientos. En 1947 se observó la aparición de un grupo enorme que cubría un área de 5.000 millones de km2.

Las zonas más brillantes de la fotosfera son las fáculas. Están asociadas con las manchas, aunque su temperatura es mayor y parecen encontrarse a un nivel más alto que el de las manchas. Experimentan cambios en su forma y tamaño y, por lo general, la aparición de grandes fáculas suele ir seguida de importantes grupos de manchas. Así pues, las fáculas están íntimamente relacionadas con los períodos de gran actividad solar.

Las fulguraciones solares Las fulguraciones solares son erupciones, descargas explosivas de energía que se producen en la fotosfera cuando el Sol está en un período de intensa actividad. Durante la fase explosiva se emiten rayos X de baja longitud de onda, así como radiación ultravioleta y ondas de radio. También aumenta simultáneamente la emisión solar de partículas atómicas, que viajan hacia la Tierra a una velocidad superior a los dos millones de kilómetros por hora, alcanzándola en dos días. La interacción de las partículas con la parte alta de la atmósfera de la Tierra en las regiones cercanas a los polos da lugar a las auroras boreales y australes.

Otros fenómenos solares Otros fenómenos destacables de la actividad solar son las protuberancias solares, las condensaciones coronales y el viento solar que se producen en la cromosfera y en la corona.

Las protuberancias solares. Se trata de enormes nubes incandescentes de hidrógeno que se pueden observar y fotografiar con el espectrohelioscopio durante los eclipses totales de Sol. Están formadas por condensaciones de gas frío y su espectro indica que el enfriamiento del gas se debe a la acción de fuertes campos magnéticos.

Las protuberancias desaparecen al debilitarse el campo magnético que las mantiene.

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ASTRONOMÍA

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Las condensaciones coronales. Son zonas de gas más densas y calientes que aparecen sobre las zonas más activas de la fotosfera y, cuando lo hacen, la corona pierde su simetría esférica.

El viento solar. Se denomina viento solar a la corriente de partículas, sobre todo protones y electrones, que procede del Sol y recorre el espacio interplanetario. Su velocidad es de 350-800 km por segundo. La rotación del Sol obliga al viento solar a describir en el espacio ondas con forma de espiral. Cuando el viento solar alcanza las proximidades de la Tierra, su velocidad es muy baja, pero suficiente para que las partículas que lo forman interaccionen con el campo magnético terrestre.

Este fenómeno se genera a partir de las erupciones que se producen en la fotosfera. Desde allí, los protones son enviados hacia el espacio exterior, donde alcanzan grandes velocidades debido a las ondas de choque derivadas de los movimientos de convección.

Ciclo de actividad solar La actividad solar está sujeta a variaciones cíclicas. Dicha actividad se mide según el número de manchas o la superficie que ocupan. La duración del ciclo es de alrededor de once años, lapso que separa dos máximos o mínimos de actividad consecutivos.

Las primeras manchas de un ciclo aparecen en latitudes solares elevadas y, conforme el ciclo progresa, surgen en latitudes cada vez más bajas.

Así, las primeras manchas pueden observarse a unos 35º, tanto al norte como al sur del ecuador solar; después, la zona a la que emergen se desplaza hasta unos 5º al norte o al sur del ecuador solar. Es entonces cuando las manchas solares crecen y forman grupos más complejos. Transcurrido el máximo de actividad solar, desaparecen lentamente.

El aprovechamiento de la energía solar se plantea hoy en día como una alternativa esperanzadora frente a la de las fuentes energéticas tradicionales. Izquierda, central fotovoltaica en el estado de California, Estados Unidos. Abajo, central solar térmica de Francia.

Entre un ciclo y otro también se invierte la polaridad magnética de los grupos de manchas. Como consecuencia, los máximos con idéntica polaridad magnética están separados por un plazo de 22 años. Ahora bien, el mencionado período de once años no es exactamente regular, ya que se dan máximos en los que se detecta un escaso número de manchas y otros en los que se observa un gran número de ellas.

Durante los períodos de mínima actividad solar, los rayos cósmicos alcanzan con facilidad la Tierra, con lo cual en las capas altas de la atmósfera terrestre se forma mayor cantidad de un isótopo radiactivo del carbono, el llamado carbono 14. La técnica de medición del carbono 14 permite estudiar la actividad solar desde 5.000 años a.C. hasta la actualidad. Se ha llegado a la conclusión a raíz de este análisis de que la actividad solar

está estrechamente relacionada con el clima terrestre, ya que los períodos de máxima actividad solar coinciden con épocas de clima cálido, mientras que los períodos de mínima actividad lo hacen con épocas de enfriamiento global.

_ Preguntas de repaso 1. ¿Cuál es la estructura del Sol? 2. ¿Cómo se produce la energía solar?

3. ¿Cómo se traslada la energía desde el interior del Sol hasta el exterior?

EL SISTEMA SOLAR

Estructura del sistema solar De acuerdo con las teorías cosmológicas mayoritariamente aceptadas, el sistema solar se formó a partir de una nube de gas y polvo (compuesta fundamentalmente por hidrógeno y helio) sometida a un colapso gravitacional hace miles de millones de años.

Gran parte de la masa de esa nube se concentró en el Sol, transformándolo en una estrella capaz de provocar en su interior las reacciones nucleares de fusión que le permitieran contar con

una fuente de energía propia. Los otros componentes del sistema solar no consiguieron la masa necesaria para desarrollar en su interior este tipo de reacción. Esta nube de polvo inicial se formó, probablemente, a partir de material generado por la explosión de una supernova, ya que, en caso contrario, no se explicaría la presencia de algunos metales pesados, por ejemplo el uranio, que se encuentran en la Tierra.

En el sistema solar se observan planetas y satélites que giran alrededor del Sol, asteroides, cometas y materia

Marte

interplanetaria. Es posible dividirlo en dos grandes áreas: el sistema solar interno, que comprende la zona más próxima al Sol, y el externo, la región más alejada del mismo. El sistema solar interno comprende los planetas Mercurio, Venus, la Tierra y Marte, y el externo los llamados planetas jovianos, es decir, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Más alejado se halla Plutón, cuya naturaleza difiere de la de los planetas jovianos. Por último, a distancias que pueden alcanzar las 100.000 unidades astronómicas (una unidad astronómica equivale a la dis-

Júpiter

Mercurio Plutón

Venus Neptuno Saturno

Tierra Urano

Esquema de la disposición de los planetas del sistema solar. Entre Marte y Plutón se hallan los planetas llamados jovianos.

Fotografías de cabecera: imagen de la Tierra desde la Luna tomada por el Apolo

XV

(izq.) y representación termográfica de una galaxia en espiral (der.).

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ASTRONOMÍA

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tancia entre la Tierra y el Sol, es decir, unos 150 millones de kilómetros) existen millones de cometas sin cola que describen órbitas alrededor del Sol. Los planetas ricos en componentes metálicos y de naturaleza rocosa se hallan en el sistema solar interno. Por el contrario, los jovianos se ubican en el sistema solar externo y están compuestos fundamentalmente por gases ligeros, por ejemplo el hidrógeno y el helio. En Urano y Neptuno abundan los gases pesados, como el metano y el amoniaco.

La mayor parte de la masa del sistema solar se concentra en la región externa, que se extiende de 5 a 40 unidades astronómicas del Sol. Por tanto, esta región es más importante que la interna, cuya extensión sólo es de dos unidades astronómicas, y la masa de sus planetas es pequeña si se la compara con la masa total del sistema solar.

No obstante, casi todo el sistema solar es un espacio vacío. Los planetas se mueven separados por enormes distancias, si se las compara con las dimensiones de los mismos. La Tierra y los restantes planetas siempre se mueven en un mismo sentido, salvo Venus, que lo hace en sentido contrario, y describiendo elipses que tienen al Sol en uno de sus focos.

Se estima que el diámetro del sistema solar podría ser del orden del billón de kilómetros o, lo que es lo mismo, algo más de un mes-luz.

Cada uno de los llamados planetas gigantes cuenta con un sistema de satélites; en comparación con ellos, la Tierra parece realmente insignificante.

Mercurio Este planeta fue bautizado por los romanos con el nombre del mensajero de los dioses porque parecía moverse más rápido que cualquier otro.

Es el planeta más próximo al Sol y el más pequeño del sistema solar (algunos de los satélites de Jú-

piter y Saturno son mayores que Mercurio).

Mercurio es un planeta que no posee satélites y cuya distancia media al Sol es de 0,3 unidades astronómicas.

Las mediciones de las características de su órbita se llevaron a cabo durante el siglo XIX y pusieron de manifiesto determinadas alteraciones en su movimiento. En concreto, se pudo observar que el perihelio de Mercurio se desplaza a una velocidad algo mayor de lo que preveía la teoría newtoniana. Más adelante, esta pequeña anomalía fue explicada por la teoría general de la relatividad einsteniana, lo que supuso una de las más claras confirmaciones de la misma. La órbita de Mercurio está escasamente inclinada con respecto a la eclíptica y es poco excéntrica. El planeta gira alrededor de su eje durante un período de rotación de 58,64 días, lo que supone dos tercios de su período de revolución. Es decir, por cada dos vueltas que da en torno al Sol, gira tres veces sobre su propio eje. El diámetro ecuatorial de Mercurio es de 4.880 km y su densidad de 5,43 g/cm3.

El hecho de que su densidad sea bastante mayor que la de la Luna, a pesar de que su composición superficial sea bastante similar a la de ésta y ligeramente inferior a la de la Tierra, no carece de importancia, ya que indica que el planeta debe de tener un núcleo metálico, por encima del

cual se extiende un fino manto de silicatos.

Mercurio no tiene atmósfera, ya que debido a su pequeño tamaño y a su proximidad al Sol le resulta imposible retener una capa gaseosa a su alrededor que, en cualquier caso, sería fácilmente arrastrada por el viento solar. Esta falta de atmósfera hace que las temperaturas en la superficie mercuriana sean muy extremas. Durante el día, al estar tan cerca del Sol, la temperatura asciende hasta los 400 ºC, mientras que por la noche, al no tener una atmósfera que retenga el calor, desciende hasta -180 ºC. Este planeta era uno de los más misteriosos del sistema solar. Su observación desde la Tierra resultaba difícil y sólo se conocían con alguna seguridad sus parámetros físicos y orbitales. Por ejemplo, el aspecto de su superficie o su eventual campo magnético se desconocían por completo. Gracias a la sonda espacial Mariner-10, que llegó hasta las proximidades de Mercurio el 29 de marzo de 1974, se pudieron establecer los parámetros internos y externos del planeta, así como la presión o la temperatura superficial. El Mariner-10 detectó así mismo un campo magnético inesperado y puso de manifiesto la sorprendente semejanza de su superficie con la de la Luna.

La superficie de Mercurio, repleta de cráteres parecidos a los lunares, está constituida por silicatos, cuya composición también se asemeja a los de la Luna. No obstante, se observan algunas divergencias entre ambas formaciones superficiales.

A diferencia de los lunares, los cráteres de Mercurio están separados por terreno llano. Ello confirma que la fuerza de gravedad de Mercurio es dos veces la de la Luna, ya que impide que los fragmentos de roca resultantes del impacto de un meteorito se expandan tanto como ocurre en nuestro satélite.

En Mercurio, los cráteres surgidos de los impacImagen de Venus, planeta del sistema solar situado entre Mercurio tos secundarios tienden y la Tierra.

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a concentrarse en torno a los primarios, existiendo también escarpaduras que prueban una cierta actividad tectónica.

Lo más llamativo de Mercurio es su campo magnético, cuya fuerza equivale sólo al 3 por ciento de la del campo magnético de la Tierra. Se orienta de la misma manera que éste y tiene una magnetopausa más próxima a su superficie en la zona que da al Sol, así como una gran cola magnética en la zona opuesta.

Con todo, este planeta sigue planteando interesantes incógnitas. En lo que se refiere a su origen, no es fácil entender cómo se pudo formar un planeta que posee características interiores similares a las de la Tierra y una superficie muy parecida a la de la Luna.

El sistema solar

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La superficie de Marte, el planeta rojo, presenta regiones más oscuras, llamadas mares, en las que apenas se refleja la luz solar.

Venus El segundo planeta del sistema solar fue bautizado por los romanos en honor a la diosa de la belleza, probablemente porque se veía desde la Tierra como el astro más luminoso (pese a no tener luz propia).

Así como a Mercurio se le puede considerar, en un cierto sentido, como un astro gemelo de la Luna, Venus se parece mucho a la Tierra en sus características físicas. Está situado a una distancia media del Sol de 0,7 unidades astronómicas, su diámetro ecuatorial es de 12.104 km y su masa y densidad son análogas a las de la Tierra. Venus se mueve en una órbita casi circular alrededor del Sol. Su período de revolución es de 224 días y tarda 243 días terrestres en dar una vuelta a su alrededor, pero lo hace en dirección opuesta a la de los otros planetas del sistema solar interno. Así pues, en Venus, el Sol nace por el oeste y se pone por el este. Como se puede deducir de los datos anteriores, el planeta gira muy lentamente sobre sí mismo, de forma que un día venusiano dura casi ocho meses terrestres (tarda más en dar una vuelta sobre sí mismo que una vuelta alrededor del Sol). Al igual que Mercurio, Venus carece de satélites.

Venus es un planeta rodeado por una espesa capa de nubes que recubre su atmósfera y que impidió durante mucho tiempo la observación directa de su superficie. Recientemente, las

misiones espaciales Pioneer, Magellan y Venera revelaron nuevos datos sobre este planeta, cuya superficie es bastante joven en el aspecto geológico. Da la impresión de no tener más de 300 ó 500 millones de años. Está formado por grandes llanuras cubiertas de ríos de lava y montañas, la más alta de las cuales es el monte Maxwell. Las imágenes de su superficie muestran zonas brillantes que nada tienen que ver con la presencia de agua, por lo que podrían corresponder a zonas con abundancia de metales.

A finales de la década de 1950, los progresos en radioastronomía permitieron establecer una temperatura de 482 ºC en la superficie y una presión de alrededor de 160 mG. Las altas temperaturas se deben a que el anhídrido carbónico atmosférico permite el paso de radiaciones solares de onda corta, que calientan el suelo; dado que el suelo devuelve la irradiación, pero sin conseguir atravesar la capa de anhídrido carbónico atmosférica, se forma un calentamiento indirecto al que se denomina efecto invernadero.

La atmósfera de Venus está compuesta por un 96 por ciento de dióxido de carbono, un 3 por ciento de nitrógeno y pequeñas cantidades de dióxido de azufre, monóxido de carbono, vapor de agua, argón, helio y otros gases. Se trata de una atmósfera muy densa, aunque cristalina, y refleja toda la luz procedente del Sol. El hecho de que casi toda la luz solar sea re-

flejada por las moléculas atmosféricas es la principal razón de que resulte tan difícil observar su superficie.

La misión estadounidense Mariner-5 puso de manifiesto que Venus carece de campo magnético.

Marte Es el cuarto planeta del sistema solar, también llamado el planeta rojo, y fue bautizado por los romanos en honor al dios de la guerra. Ha sido uno de los objetivos prioritarios de la exploración planetaria. La extinta Unión Soviética y Estados Unidos enviaron durante años varias sondas hacia el planeta rojo (llamadas Marte y Cosmos, en el primer caso, y Mariner y Viking en el segundo) que han transmitido datos científicos de gran interés.

La mayor cantidad de información sobre el planeta rojo la proporcionaron, no obstante las sondas Mars Pathfinder y Mars Surveyor, que alcanzaron respectivamente la superficie y la órbita marcianas en 1997.

Marte se encuentra a una distancia media de 1,5 unidades astronómicas del Sol. Su órbita es casi circular, con una excentricidad de 0,093. En el perihelio, la Tierra y Marte distan entre sí 55 millones de kilómetros, mientras que en el afelio la distancia entre ambos planetas es de 103 millones.

El diámetro de Marte tiene una extensión de 6.787 km, alrededor de la mitad del de la Tierra. Su masa es

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ASTRONOMÍA

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aproximadamente la décima parte de la de nuestro planeta. Tiene una densidad media de 3,9 g/cm3, y es, junto con la Tierra, el único planeta interior que posee satélites.

Entre las semejanzas que tienen Marte y la Tierra destaca el hecho de que el primero gira sobre sí mismo en un período de 24,6 horas, lo que significa que el día marciano es apenas 15 minutos más largo que el terrestre. Además, sobre su superficie se suceden las estaciones, como ocurre en la Tierra, aunque con una duración dos veces mayor, ya que el año de Marte dura el doble que el terrestre (687 días).

La superficie de Marte presenta regiones oscuras de bajo albedo, llamadas mares, y que sólo son terrenos en los que apenas se refleja la luz solar.

El hemisferio norte del planeta es geológicamente diferente del hemisferio sur. En este último se observan cráteres que superan a veces los 1.000 km de diámetro. Tanto por la distribución de los cráteres como por su tamaño se infiere que esta región

de Marte tiene, al igual que ciertas regiones de la Luna, unos 4.000 millones de años. También son característicos de este hemisferio unos extraños canales de origen natural.

El hemisferio norte está constituido por formaciones de origen volcánico, geológicamente más jóvenes que las del hemisferio sur.

En las regiones polares del planeta se observan dos zonas blancas que se han bautizado con el nombre de casquetes polares. Están compuestos sobre todo por anhídrido carbónico y presentan en cada hemisferio su máxima extensión durante el invierno, que disminuye progresivamente a lo largo de la primavera y el verano.

La atmósfera de Marte carece de vapor de agua y está compuesta por un 95,32 por ciento de dióxido de carbono, un 2,7 por ciento de nitrógeno y un 1,6 por ciento de argón, además de pequeñas cantidades de otros gases. La presión atmosférica varía entre 50 y 100 mb en su superficie, extraordinariamente baja si se la compara con los 1.000 mb de la presión

Imagen de Júpiter, el planeta mayor del sistema solar, en la que se observan las bandas nubosas de su atmósfera.

terrestre. La temperatura en la superficie oscila entre los 20 ºC durante el día y los -140 ºC durante la noche. En la atmósfera marciana existen dos tipos de nubes: las de condensación, que se forman al anochecer cuando desciende la temperatura y que están compuestas por cristales de hielo, y las nubes de polvo, que se forman durante las tormentas de polvo.

Los satélites de Marte son Phobos y Deimos. Ambos tienen formas irregulares y sus respectivas superficies están cubiertas por cráteres producidos por los choques con meteoritos.

Parecen presentar una composición idéntica, lo que indicaría un origen común.

Júpiter Júpiter es el quinto planeta del sistema solar y el más grande de todos. Su masa es superior al doble de la suma de la masa del resto de los planetas y su diámetro es más de diez veces superior al de la Tierra. Las sondas Pioneer necesitaron más de seis meses para atravesar el cinturón de asteroides y alcanzaron las proximidades de Júpiter el 26 de noviembre de 1973. La misión confirmó que este planeta emite casi dos veces más energía que la que recibe del Sol y que posee un formidable campo magnético, 2.000 veces superior al de la Tierra.

Por todo ello se le ha considerado como una estrella a la que le ha faltado masa para que se produjesen en su interior reacciones termonucleares y hubiese, en consecuencia, empezado a brillar con luz propia.

Su distancia al Sol es de 5,2 unidades astronómicas. La órbita de Júpiter es algo más excéntrica que la de la Tierra y tiene un período de revolución de 11,86 años. El período de rotación es de 9 horas, 50 minutos, 30 segundos, lo que revela que Júpiter gira sobre sí mismo a una velocidad vertiginosa. El volumen de Júpiter es mil veces mayor que el de la Tierra y su densidad es baja, de 1,3 g/cm3. Su forma está muy achatada por los polos, de tal manera que el diámetro ecuatorial es de 142.800 km, y el polar de 134.000 km. Está cubierto por una extensa capa atmosférica,

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El sistema solar

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Principales características físicas del sistema solar Planetas

Diámetro ecuatorial

Período de revolución

Período de rotación

Mercurio Venus Tierra Marte Júpiter Saturno Urano Neptuno Plutón

4.880 km 12.104 km 12.757 km 6.787 km 142.800 km 120.536 km 51.108 km 49.500 km 2.320 km

88 días 224 días 365,25 días 687 días 11,86 años 29,45 años 84 años 164,8 años 248 años

58,64 días 243 días 23h 56’ 24h 6’ 9h 50’ 10,14 h 11h * 16,11 h 6d 9h

Distancia al Sol 0,3 U.A. 0,7 U.A. 1 U.A. 1,5 U.A. 5,2 U.A. 9,5 U.A. 19,2 U.A. 30 U.A. 40 U.A.

* Sólo en algunos períodos.

compuesta fundamentalmente por hidrógeno y helio, junto con pequeñas cantidades de metano, amoniaco, vapor de agua y otros gases, en la que se observa un cierto número de bandas nubosas paralelas al ecuador. Las nubes más claras, o zonas, son regiones de ascenso de gas caliente. Sin embargo, el detalle más llamativo que se observa en Júpiter es la llamada Gran Mancha Roja, una enorme tormenta anticiclónica de 45.000 km de longitud y 13.000 km de ancho. En las zonas boreales se observan auroras similares a las que se producen en las zonas polares de la Tierra. Su origen parece estar en que parte del material expulsado por los volcanes de Io (uno de los satélites) es atrapado por el campo magnético de Júpiter, tras lo cual describe una espiral hasta caer en la atmósfera del planeta.

Júpiter posee 16 satélites. El grupo más interno, según la posición de sus órbitas, lo componen Amaltea, Io, Europa, Ganimedes y Calixto.

La investigación sobre este planeta prosigue. De hecho, a finales de 1995, la sonda desprendida de la nave Galileo consiguió atravesar la atmósfera de Júpiter y enviar información sobre la misma durante aproximadamente una hora (tiempo que tardó en resultar destruida, debido a las altas temperaturas). En 1997 la nave Galileo envió imágenes de una serie de capas de hielo sobre la superficie de

uno de los satélites de Júpiter, Europa, dato que abría la posibilidad de que en algún momento hubiera existido en él alguna forma de vida.

Saturno Es el sexto planeta del sistema solar y el segundo más grande. Se puede afirmar que posee unas características semejantes a las de Júpiter. Su radio es de 60.268 km, casi diez veces mayor que el terrestre, y su masa es 95 veces superior a la de la Tierra. Al

igual que Júpiter, Saturno está circundado por una extensa atmósfera en la que se observan una serie de franjas de distinto color dispuestas en paralelo al ecuador del planeta.

El planeta está situado a una distancia del Sol de 9,5 unidades astronómicas y su período de revolución es de 29,45 años. También como Júpiter, tiene un período de rotación muy corto, 10 h 14 m, lo que provoca un achatamiento aún mayor que el de Júpiter. Tiene una densidad muy baja, de 0,68 g/cm3.

Sexto planeta del sistema solar, Saturno está rodeado de un sistema de anillos compuestos por cristales de hielo o nieve.

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ASTRONOMÍA

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Sin embargo, la característica más importante de Saturno es su sistema de anillos, que hacen del planeta uno de los objetos más bellos del sistema solar. Con un diámetro de 272.000 km y un grosor de unos 15 km, lo circundan por completo. Los denominados anillos de Saturno son formaciones en las que se distinguen cuatro zonas separadas por regiones oscuras. No se sabe a ciencia cierta de qué se componen las partículas que los forman, si bien las últimas observaciones parecen indicar que tienen una elevada proporción de cristales de hielo o nieve. Su origen es oscuro, pero la hipótesis más probable es que se trata de residuos de uno o varios satélites que estaban muy próximos al planeta y fueron destruidos por el impacto de cometas o meteoros.

La atmósfera de Saturno, al igual que la de Júpiter, presenta bandas o zonas, aunque su composición sea algo diferente. Se han detectado grandes cantidades de metano, etano y acetileno.

Saturno cuenta con 18 satélites, casi todos cubiertos por hielo. No obstante, por medio del telescopio espacial Hubble se han observado recientemente cuatro nuevos objetos que po-

drían ser considerados como nuevos satélites. El gigantesco Titán es el mayor satélite del sistema solar, con un diámetro de 5.800 km.

Urano Es el séptimo planeta del sistema solar, con una atmósfera compuesta por un 83 por ciento de hidrógeno, un 15 por ciento de helio, un 2 por ciento de metano y pequeñas cantidades de acetileno y otros gases. El metano de la atmósfera absorbe la luz roja y hace que el planeta, visto a través del telescopio, presente un color verdoso.

Urano se encuentra a una distancia del Sol de 19,2 unidades astronómicas. Su diámetro ecuatorial es de 51.108 km. Posee una masa 18 veces mayor que la de la Tierra y gira alrededor del Sol con un período de revolución de 84 años. Debido a la gran inclinación de su eje de rotación con respecto a la órbita, la duración del día y la noche varía según la época del año. En ocasiones, toda la superficie planetaria experimenta con regularidad las fases del día y de la noche cada 11 horas, mientras que en otras épocas uno de los hemisferios perma-

nece iluminado durante largo tiempo y el otro sumido en la más completa oscuridad.

Al tratarse de un planeta muy alejado del Sol, tiene una temperatura superficial de -210 ºC. Urano tiene al menos quince satélites, así como un sistema de nueve anillos.

Neptuno Neptuno es el octavo planeta del sistema solar y no se conocen demasiados datos sobre él, debido a su gran alejamiento de la Tierra. Situado a una distancia del Sol de 30 unidades astronómicas, su diámetro ecuatorial es de 49.500 km. El período de revolución de Neptuno, es decir, el tiempo que tarda el planeta en recorrer su órbita alrededor del Sol, es de 164,8 años, y el período de rotación, o tiempo que tarda en completar un giro sobre su propio eje, es de 16,11 horas. La masa de Neptuno es 17 veces mayor que la de la Tierra y tiene una densidad relativamente alta, de 1,64 g/cm3. Los dos tercios interiores del planeta están compuestos por rocas fundidas, agua, amoniaco líquido y metano, mientras que el tercio exterior es una mezcla de gases comprimidos, entre los que destacan el hidrógeno, el helio, el vapor de agua y el metano; este último da al planeta el mismo color verdoso que presenta Urano.

Su temperatura atmosférica varía entre los -153 ºC y -193 ºC. En este planeta se han medido los vientos más fuertes del sistema solar, llegando a alcanzar en ocasiones velocidades de 2.000 km/h.

Neptuno tiene ocho satélites, entre los cuales los dos más importantes son Tritón y Nereida, además de un sistema de cuatro anillos muy débiles.

Plutón

Octavo planeta del sistema solar, Neptuno presenta una atmósfera muy turbulenta, con vientos que en ocasiones alcanzan los 2.000 km/h.

Es probable que sea el planeta más desconocido para los observadores terrestres, ya que es el más externo de todo el sistema solar. Fue descubierto por Clyde Tombaugh en 1930. Se encuentra a una distancia media del Sol de 40 unidades astronómicas. Tiene un período de revolución de 248 años

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El sistema solar

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Los cometas, cuerpos celestes compuestos de partículas no volátiles y gases congelados, describen una órbita muy excéntrica alrededor del Sol y suelen observarse con regularidad, como el cometa Halley, visible cada 76 años.

y un período de rotación de 6 días y 9 horas. Comparado con Urano y Neptuno, Plutón es un planeta pequeño, con un diámetro de 2.320 km.

Posee una delgada atmósfera que contiene metano, y en su superficie puede haber metano helado. Su densidad es mayor que la de Neptuno (2,1 g/cm3), densidad que sugiere una estructura interna en que habría un núcleo constituido por roca parcialmente hidratada, rodeada por una espesa capa de agua helada y por una capa externa de metano de alrededor de 10 km de espesor.

La órbita de Plutón es tan excéntrica que en el perihelio el planeta se encuentra más próximo del Sol que Neptuno.

Plutón posee un satélite al que se ha bautizado con el nombre de Caronte. Las órbitas de Plutón y su satélite están ligadas de tal forma que el hemisferio que se muestra siempre es el mismo (algo similar a lo que ocurre con la Luna, que siempre nos muestra la misma cara, si bien en el caso de Plutón y Caronte el fenómeno es mutuo, es decir, también desde Caronte se ve siempre la misma cara de Plutón).

Los cometas Los cometas son pequeños objetos compuestos de partículas no volátiles y gases congelados. Sus órbitas son muy excéntricas, hay épocas en que están muy cerca del Sol y luego

se alejan, a menudo hasta mucho más allá de la órbita de Plutón. El hombre los conoce desde muy antiguo y se les dio el nombre de cometas por el aspecto que adquieren al acercarse al Sol. Un cometa se compone fundamentalmente de un núcleo central que semeja a una bola de nieve. Al acercarse al Sol, el helio de los cometas comienza a evaporarse, produciendo una cabellera alrededor del núcleo y desarrollando una cola brillante, resultado del flujo de los iones y el polvo expulsados de la cabellera, que se extiende en dirección opuesta al Sol a lo largo de varios millones de kilómetros. Normalmente se forman dos colas: la llamada cola de gases y la cola de polvo. A veces, la cabellera de un cometa puede alcanzar una longitud superior a los 150.000 km.

Una vez que el cometa comienza a alejarse del Sol, la cola y la cabellera se debilitan hasta casi desaparecer, quedando sólo los materiales que conforman el núcleo.

Algunos cometas no siguen órbitas elípticas, sino parabólicas. Ello hace que, una vez que han pasado cerca del Sol, se alejan de él definitivamente, perdiéndose en el espacio para no volver.

Sobre el nacimiento de los cometas, hay científicos que mantienen que se originaron a partir de la nebulosa solar y otros, por el contrario, que afirman que nacieron a partir de nubes interestelares próximas al sistema solar. La segunda de estas hi-

pótesis, propuesta por Jan Oort, es la más plausible. Según este astrónomo, hay una nube de cometas o, más exactamente, de núcleos de cometas girando alrededor del Sol. El número de componentes de dicha nube se calcula en 200.000 millones.

Debido tal vez a las perturbaciones provocadas por las estrellas cercanas, alguno de estos núcleos abandonó esas regiones interestelares y se acercó al Sol, produciéndose el proceso de transformación antes descrito.

El cometa más famoso es el Halley, que debe su nombre a Edmond Halley, el astrónomo que predijo su retorno en 1758, dieciséis años después de su muerte. Edmond Halley descubrió que los cometas que habían aparecido en 1531, 1607 y 1682 fueron observados desde posiciones que hacían pensar que se trataba del mismo cometa. Calculando la órbita elíptica del cometa, predijo su reaparición en 1758. La última aparición del cometa Halley se remonta al año 1986 y la sonda espacial Giotto fotografió su núcleo, revelando que se trataba de una alargada y oscura bola de hielo de unos 15 km de longitud.

Los asteroides Se denomina asteroides a los cuerpos celestes metálicos y rocosos que se mueven en órbitas elípticas alrededor del Sol y cuyo tamaño es demasiado

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ASTRONOMÍA

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pequeño para ser considerados planetas. La mayoría giran en órbitas situadas en la región del espacio comprendida entre Marte y Júpiter, zona a la que se denomina el cinturón de asteroides. Hoy se conocen con detalle las órbitas de alrededor de dos mil asteroides, aunque se han fotografiado más de treinta mil. No obstante, se supone que el número total de asteroides debe sobrepasar los 50.000. No llegan al 10 por ciento los que tienen un diámetro superior a los 80 km, en tanto que casi todos los demás poseen diámetros mucho más pequeños, que con frecuencia no sobrepasan el kilómetro. A pesar de sus reducidas dimensiones existen asteroides, por ejemplo Ceres, cuyo diámetro ronda los 1.000 km.

Las órbitas elípticas de los asteroides son más alargadas que las de los planetas, pero su figura se aproxima bastante a la circular. Dado que su brillo es muy variable, la figura de los asteroides debe ser irregular, si se exceptúa a Ceres y Palas, los dos mayores, que presentan una forma netamente esférica. Existen algunos asteroides cuyas órbitas presentan características nada habituales. Tal es el caso de Ícaro, que posee la trayectoria más alargada de todas, llegando a situarse en su perihelio más cerca del Sol que el propio Mercurio. Otro asteroide, el bautizado como Hidalgo, presenta la mayor inclinación conocida con respecto a la eclíptica, y cuando está más alejado del Sol se acerca a la órbita de Saturno, mientras que cuando está más alejado se aproxima a la de Marte. Algunos asteroides atraviesan la órbita de la Tierra: el asteroide Hermes llegó a situarse en 1937 a una distancia de nuestro planeta de sólo 800.000 km, o, lo que es

lo mismo, dos veces la distancia entre la Tierra y la Luna.

En torno a Júpiter se mueven otras familias de asteroides distintas de las del cinturón y que nunca colisionan con el planeta porque se encuentran a unos 60º de él. Reciben los nombres de grupo Griego y grupo Troyano.

Es probable que los asteroides sean trozos de materia que se condensaron al formarse los planetas y no, como se supuso durante mucho tiempo, restos de un planeta que había explosionado.

Los meteoritos Los meteoritos son pequeños fragmentos de roca, restos de cometas o, en general, cualquier otro fragmento de materia que viaje por el espacio y que tenga un tamaño demasiado pequeño como para llamarlo asteroide o cometa. Sus tamaños son muy variados: casi ninguno pesa más de unos pocos miligramos, pero los hay mucho más grandes y pueden llegar a pesar, aunque no sea lo habitual, varios cientos de kilogramos. Al entrar en la atmósfera terrestre, los meteoritos se calientan por la fricción con el aire. La gran cantidad de calor que se desprende los funde o vaporiza, provocando su estallido. La entrada de un meteorito en la atmósfera terrestre se detecta visualmente por la aparición de una estrella fugaz, una línea resplandenciente que surca los cielos durante escasos segundos. Por regla general, los meteoritos se destruyen en las capas más altas de la atmósfera y sólo los de mayor tamaño alcanzan la superficie terrestre.

En ciertas épocas del año se producen lluvias de meteoritos que parecen proceder de un mismo punto porque viajan en la misma órbita. Así sucede

cuando la Tierra cruza las órbitas de antiguos cometas.

Según su composición, los meteoritos se dividen en: metálicos y rocosos. Los metálicos están compuestos de varios minerales, sobre todo aleaciones de hierro y níquel, aunque también incluyen pequeñas cantidades de germanio y galio. Los meteoritos rocosos se componen de oxígeno, hierro y silicio, y se dividen a su vez en condritos y acondritos. Los condritos contienen partículas llamadas cóndrulas, pequeñas esferas de un milímetro de diámetro que los acondritos no poseen. Los condritos carbonáceos son los meteoritos más antiguos y en su composición figuran también compuestos hidrocarbonados. La aparición de cristales en las rocas de los meteoritos lleva a pensar que se formaron tras lentos procesos de enfriamiento en el interior de cuerpos con un tamaño bastante grande.

El estudio de la composición de un meteorito es interesante a la hora de averiguar su procedencia. En algunos casos se ha comprobado que se habían originado en la Luna o en Marte, pero en general la fuente concreta de la mayoría de los meteoritos es desconocida.

_ Preguntas de repaso 1. ¿Cuál es la estructura del sistema solar?

2. ¿Qué son los cometas?

3. ¿Qué son y de dónde provienen los asteroides?

LAS ESTRELLAS

L

as estrellas son astros que poseen luz propia y que, debido a las enormes distancias a las que se encuentran, aparecen en el firmamento como puntos luminosos. No todas tienen el mismo brillo ni están repartidas en el cielo de una forma ordenada. Las más luminosas parecen formar, a simple vista, figuras geométricas que los hombres de la antigüedad asociaron con animales y personajes mitológicos. Son las constelaciones, que han llegado hasta hoy con sus nombres latinos. Las estrellas que componen una determinada conste-

lación pueden estar muy próximas a nosotros y tener poco brillo o, por el contrario, ser muy luminosas pero estar muy alejadas. Así pues, el hecho de que formen una constelación no significa que guarden entre sí ningún lazo físico que las una.

El astrónomo griego Hiparco fue el primero en intentar sistematizar las diferencias de brillo de las estrellas.

Para ello clasificó a las más brillantes como de primera magnitud, a las de brillo un poco menor como de segunda magnitud y así sucesivamente hasta llegar a la sexta magnitud, que

El interés del ser humano por sistematizar su conocimiento del firmamento le llevó a designar a las estrellas y constelaciones con nombres de animales y personajes conocidos.

Este planisferio del siglo XVII muestra la representación simbólica de algunas de ellas.

Fotografías de cabecera: imagen de la Tierra desde la Luna tomada por el Apolo y representación termográfica de una galaxia en espiral (der.).

XV

(izq.)

incluía las estrellas más tenues que se podían observar a simple vista. En la actualidad, el brillo de las estrellas se mide con ayuda de instrumentos que definen las diversas magnitudes con una gran precisión, y, como se verá más adelante, la escala se establece en orden inverso.

Características de las estrellas Distancia, tamaño y masa La distancia de una estrella es uno de los parámetros más difíciles de determinar; por otro lado, conocer sus restantes características depende en gran medida de la previa evaluación de la distancia a la que se encuentra. El sistema que se utiliza para establecer la distancia a las estrellas más próximas al sistema solar se denomina método de la paralaje heliocéntrica y se basa en efectuar dos conjuntos de observaciones, realizándose el segundo seis meses después del primero. Durante este intervalo de tiempo, la Tierra ha completado la mitad de su órbita alrededor del Sol, desplazamiento que hace que el ángulo que forma la línea Tierra-estrella con el eje de rotación de nuestro planeta se modifique ligeramente. La mitad de este ángulo (expresada en segundos de arco) recibe el nombre de paralaje. Los ángulos son pequeños y, si una estrella estuviera lo bastante cerca como para dar un paralaje de un segundo de arco (1/3.600 partes de un grado), se encontraría a una distancia de un parsec, que equivale a 30,857 x 1012 kiló-

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ASTRONOMÍA

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El uso de modernos telescopios ha supuesto un salto cualitativo trascendental en la observación de las estrellas. A la izquierda, fotografía de la galaxia M87 obtenida por el telescopio espacial Hubble, con imagen resaltada de su núcleo (bajo estas líneas).

Abajo, a la izquierda, telescopio perteneciente al observatorio astronómico de la isla de La Palma, en España.

Los diámetros de las estrellas más pequeñas no se pueden medir mediante métodos interferométricos. En estos casos, para averiguar el tamaño hay que determinar en primer lugar la temperatura y la luminosidad de la estrella. Una vez conocidos estos parámetros puede establecerse el valor del radio y, en consecuencia, el del diámetro.

Para conocer la masa de una estrella debe estudiarse su espectro, que proporciona información acerca del valor de la aceleración de la gravedad en su superficie, y una vez conseguido el radio, ya se puede calcular fácilmente el valor de masa. Cuando la estrella forma parte de un sistema binario (un conjunto de dos estrellas relativamente próximas entre sí y que giran la una alrededor de la otra), pueden llevarse a cabo determinaciones mucho más precisas en relación con su masa.

Brillo y luminosidad

metros (30.857.000.000.000 km), es decir, a 3,26 años-luz.

Básicamente, este método es un procedimiento de triangulación. Se trata de resolver un triángulo cuya base es dos veces la distancia entre la Tierra y el Sol, y la altura es la distancia entre el Sol y la estrella. Determinando los tres ángulos es posible conocer la distancia entre la estrella y el Sol. El ángulo de paralaje de una estrella se obtiene midiendo sobre una placa fotográfica la posición de aquélla en dos días distintos, separados entre sí por un lapso de seis meses, y comparándola con la de las estrellas del fondo.

También hay que tener en cuenta los

movimientos propios de las estrellas y el valor finito de la velocidad de la luz, ya que añade un movimiento adicional al aparente movimiento paraláctico, que recibe el nombre de aberración. El método de la paralaje heliocéntrica sólo permite medir distancias inferiores a los 100 parsecs. Para medir distancias mayores es preciso utilizar otros sistemas, como el de la paralaje espectroscópica.

El tamaño de una estrella depende de su masa y de su etapa de evolución. Su radio puede variar desde unos pocos kilómetros hasta varios cientos de millones de kilómetros. El valor máximo corresponde a las estrellas rojas, muy poco densas y con una superficie extraordinariamente dilatada. El tamaño de las más grandes puede medirse mediante procedimientos ópticos especiales (interferometría), basados en el hecho de que la luz procedente de dos zonas distintas de una estrella alcanza a dos telescopios en direcciones ligeramente diferentes. Midiendo esta mínima diferencia es posible estimar el tamaño angular de la estrella.

Las estrellas emiten luz, pero al observar el firmamento se aprecia a simple vista que no todas tienen el mismo brillo. Como se indicó anteriormente, algunas son más brillantes que otras y además no todas están a la misma distancia. Por tanto, las más cercanas a la Tierra parecen más brillantes que otras mucho más alejadas, aunque tengan idéntica luminosidad.

Como se apuntó al comienzo de este capítulo, los astrónomos miden el brillo de las estrellas, y el de cualquier astro, en unidades llamadas magnitudes. Si se mide el brillo de una estrella sin conocer la distancia a la que se encuentra, se utiliza una escala denominada magnitud aparente visual. La escala de magnitudes es inversa, es decir, se asignan magnitudes menores cuanto más brillante es el objeto observado. Cualquier estrella de una determinada magnitud es unas 2,5 veces más brillante que otra de la magnitud siguiente. De este modo, una estrella 2,5 veces más brillante que las de magnitud 1 será de magnitud 0 y otra 2,5 veces más brillante que las de magnitud 0 será de magnitud -1. A efectos de comparar distintas luminosidades, se puede decir que la Luna tiene una magnitud de -12,5 y el Sol una magnitud de -26,5.

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Por otra parte, si se tiene en cuenta la distancia a la que se encuentra la estrella, su brillo se mide según otra escala de magnitudes que recibe el nombre de escala de magnitudes absolutas. Para calcular magnitudes absolutas se utiliza un patrón de distancias que indica el brillo con que aparecerían las estrellas si estuviesen situadas a una distancia de 10 parsec del observador. La magnitud absoluta del Sol es 4,6.

La cantidad de energía que emite una estrella cada segundo se denomina luminosidad. Medir la luminosidad no resulta tarea fácil, ya que hay que unir medidas en todos los rangos de energía, desde radio hasta rayos gamma, mediciones que se obtienen con instrumentos muy distintos y cuyas calibraciones son a veces sumamente delicadas.

Tipos de estrellas Las sustancias que emiten luz producen, cuando ésta se dispersa mediante un prisma o una red de difracción, un espectro cuyas características dependen de la naturaleza del emisor y de la materia que la luz atraviesa hasta llegar al observador. Mediante el análisis espectral es posible conocer la temperatura de las estrellas y las características estructurales de sus capas externas. En el espectro, además de mostrar una distribución continua de energía, aparecen líneas oscuras y líneas brillantes que corresponden a absorciones y emisiones de luz por átomos e iones. La presencia de dichas líneas está relacionada con la temperatura de la zona de la estrella donde se originan y permiten obtener información sobre sus propiedades (gravedad, composición química, etc.)

La temperatura de una estrella es un parámetro de vital importancia. Se puede realizar una estimación de la misma utilizando su color o, lo que es lo mismo, la longitud de onda a la que presente un “pico” de emisión de energía. Como regla general, una estrella es más roja cuanto más fría sea, y más azul cuanto más caliente.

El astrónomo italiano Pietro Angelo Secchi realizó en 1868 la primera clasificación de las estrellas en función de sus espectros:

Las estrellas 137

Las estrellas más brillantes Estrella

Denominación astronómica

Sirio Canopus Rigel Centauro Arturo Vega Capella Rigel Proción Betelgeuse Achernar Agena Aldebarán Acrux Altair Antares Espiga Pollux Fomalhaut Crux Deneb

α Canis majoris α Carinae α Centauri α Bootis α Lyrae α Aurigae β Orionis α Canis minoris α Orionis α Eridani β Centauri α Tauri α Crucis α Aquilae α Scorpii α Virginis β Geminorum α Piscis australis β Crucis α Cygni

– Estrellas azules y blancas, con un espectro que presenta pocas rayas producidas por metales.

– Estrellas amarillas (el Sol), cuyos espectros contienen numerosas rayas producidas por metales.

– Estrellas rojo-anaranjadas, con espectros en los que se observan bandas debidas a moléculas.

– Estrellas rojas, con anchas bandas de absorción moleculares.

Hoy día se acepta que existen ocho tipo de estrellas: O. Estrellas cuya temperatura es superior a 25.000 ºK. A semejante temperatura, sólo algunos átomos de helio permanecen en estado neutro, estando ionizados la mayor parte del helio, el oxígeno y el nitrógeno.

B. Estrellas de temperatura entre 11.000 y 25.000 ºK. Sus espectros muestran líneas de absorción de helio neutro porque a esas temperaturas el helio ya no se ioniza. Sí lo hacen en cambio el silicio, el magnesio, el oxígeno y el nitrógeno.

A. Estrellas con temperaturas entre 7.500 y 11.000 ºK. Sus espectros presentan fuertes líneas de hidrógeno.

Magnitud aparente -1,4 -0,7 -0,3 -0,1 0,0 0,1 0,1 0,4 0,4 0,5 0,6 0,8 0,8 0,8 0,9 1,0 1,2 1,2 1,3 1,3

Color Blanco Amarillento Amarillento Anaranjado Blanco azul Amarillento Blanco azul Amarillento Rojizo Blanco azul Blanco azul Anaranjado Blanco azul Blanco Rojizo Blanco azul Anaranjado Blanco Blanco azul Blanco

F. Estrellas cuyas temperaturas oscilan entre 6.000 y 7.500 ºK. Son típicas de estos espectros las líneas de metales, sobre todo de hierro.

G. Estrellas con temperaturas entre 5.000 y 6.000 ºK. En esta clase de estrellas se incluye al Sol. Sus espectros se caracterizan por presentar líneas de metales ionizados y neutros.

K. Estrellas con temperaturas entre 3.500 y 5.000 ºK. En sus espectros abundan las líneas correspondientes a metales neutros y las moleculares.

M y C. Estrellas con temperaturas inferiores a los 3.500 ºK. Predominan las bandas moleculares.

Estas clasificaciones se denominan “tipos espectrales”.

Las estrellas O y B son azules; las de tipo A son estrellas blancas; las F, G y K son estrellas amarillas y amarilloanaranjadas, y las de tipo M y C son estrellas rojas. Es decir, las estrellas más calientes son las del tipo O, y las más frías las del tipo M. Es conveniente tener en cuenta que de un tipo espectral a otro existe un cambio gradual, de ahí que cada tipo se divida en 10 subclases: una estrella A5, por ejemplo, se encuentra en una posición

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ASTRONOMÍA

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intermedia entre las estrellas más frías del tipo B y las más calientes del tipo F. También existen estrellas cuya tipología se escapa a la reseñada.

Por otro lado, los criterios de clasificación contemplan asimismo una tipología que atiende al estado evolutivo de las estrellas. Bajo esta perspectiva se introdujo la siguiente división en las llamadas “clases de luminosidad”: Ia. Estrellas supergigantes.

Ib. Estrellas supergigantes menos brillantes que las Ia. II. Estrellas gigantes brillantes.

III. Estrellas gigantes.

IV. Estrellas subgigantes.

V. Estrellas enanas.

El diagrama Hertzsprung-Russell Una vez determinadas las magnitudes absolutas y los tipos espectrales

de las estrellas, es posible ubicarlas en un diagrama cuya abscisa contiene las temperaturas y la ordenada las luminosidades. El gráfico obtenido recibe el nombre de diagrama de Hertzsprung-Russell o diagrama H-R. El diagrama H-R es una herramienta fundamental para comprobar la relación que existe entre la temperatura y la luminosidad de una estrella.

La mayoría de las estrellas tienden a colocarse sobre la diagonal del diagrama. Esa franja se llama secuencia principal y en ella la densidad de puntos será mayor hacia su parte inferior. También aparecerán algunos puntos en la zona superior derecha y unos pocos en la inferior izquierda.

Tal distribución se debe a que la secuencia principal está formada por estrellas que queman hidrógeno en sus capas internas, con lo cual su porción inferior está más densamente poblada, ya que las estrellas de masas menores son las que evolucionan con mayor lentitud. Por debajo de la dia-

Esta imagen, tomada por el telescopio espacial Hubble, muestra un cúmulo estelar compuesto por estrellas de diferente brillo y tamaño.

gonal se sitúan las enanas blancas.

Por encima de la secuencia principal, el diagrama muestra dos ramas que corresponden a las estrellas gigantes y supergigantes, respectivamente.

Esta disposición de las estrellas en el diagrama indica, por ejemplo, que dos estrellas con idéntica temperatura, pero diferente luminosidad, tendrán necesariamente distinto diámetro, siendo la más luminosa la de diámetro mayor. Mediante el diagrama se puede saber también que, a lo largo de la secuencia principal, el tamaño, la temperatura y la luminosidad aumentan desde las estrellas de tipo M hasta las de tipo O.

Origen y evolución de las estrellas Las estrellas se forman a partir del gas y del polvo interestelares. Muchas y continuadas observaciones han demostrado que los objetos más jóvenes se localizan en zonas donde la densidad de semejante materia es especialmente elevada. Las estrellas de menor masa nacen en el interior de pequeñas nubes opacas de gas y polvo, a las que se conoce como glóbulos de Bok en homenaje a quien fuera su descubridor, el astrónomo Bart J. Bok. Se los denomina glóbulos por su forma regular y casi esférica. Estas nubes son compactas y oscuras porque cuentan con gran cantidad de polvo interestelar, pero carecen de una fuente propia de radiación. Dado que parecen no tener estrellas, ocultas como están por el polvo y el gas, los glóbulos de Bok han sido definidos como nebulosas oscuras. Están compuestos por hidrógeno molecular y otras moléculas en menor proporción. Carecen de hidrógeno atómico y su espectro presenta rayas muy ensanchadas. Teniendo en cuenta estos datos, Bok afirmó que los glóbulos son nubes de gas interestelar en proceso de contracción gravitatoria, proceso que desemboca en la formación de nuevas estrellas. Cuando una nube empieza a condensarse, aumenta al mismo tiempo la presión interior que se opone al proceso de contracción. Alcanzado un equilibrio entre ambos procesos, la temperatura y la presión se han elevado tanto en su

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interior que se inician las reacciones termonucleares de conversión de hidrógeno en helio. Así nace una nueva estrella.

La condensación de las nubes de materia interestelar por efecto de su propia gravitación se produce, en un principio, sin que ninguna fuerza se oponga a ella: es lo que los científicos califican como caída libre. El desenlace no es otro que la concentración de materia en el centro de la nube, de manera que dicha zona es la primera en calentarse y en tornarse opaca. Pero, como sucede con cualquier gas, se produce una presión que tiende a detener la contracción. En un momento determinado, ambas fuerzas, contracción gravitatoria y presión, se contrarrestan y, aunque prosigue la contracción, lo hace de forma muy lenta. Es entonces cuando aparece un núcleo denso y estable, un embrión estelar, sobre el cual cae una lluvia de materia que aumenta la temperatura de su superficie. Aunque la temperatura de la protoestrella es elevada, la radiación que llega es relativamente baja.

A partir de una misma nube de gas pueden nacer varias estrellas de gran tamaño, muy calientes y luminosas, y de luz azulada. Aparecen así las asociaciones estelares, que son conjuntos de estrellas concentradas en una región muy concreta de la galaxia. Las más habituales pertenecen a los tipos espectrales O y B. Debido a su gran masa evolucionan con gran rapidez y su luz se vuelve rojiza. Las componentes de una asociación de este tipo (O-B) se distribuyen de tal forma que las estrellas más jóvenes se sitúan en un extremo de la asociación, en tanto que las viejas ocupan el otro extremo. Esta disposición llevó a los astrónomos a esbozar la teoría de que, en una nube de polvo y gas, la formación de estrellas es secuencial.

Es decir, en primer lugar nace un grupo de estrellas, a continuación se forma el segundo, y así sucesivamente.

Sin embargo, las nubes originan también una fuerza centrífuga, perpendicular a su eje de rotación, que se opone así mismo a la gravedad y que puede llegar incluso a dividir la nube.

La consecuencia de la acción de esta fuerza es que se forman sistemas múltiples de dos o más estrellas que giran

Las estrellas 139

El brillo y el tamaño aparente de las estrellas dependen de su mayor o menor proximidad a la Tierra. A simple vista, una gigante roja puede parecer poco luminosa si está muy lejos.

en torno a un centro común y que permanecen ligadas por su interacción gravitatoria. Los que aparecen con más frecuencia son los sistemas dobles, en los que la estrella de mayor masa es la primaria y la más pequeña la secundaria. Sucede a menudo que una de las dos estrellas es prácticamente invisible, pero se detecta por los efectos que genera sobre la órbita de su compañera.

En otras ocasiones, la fuerza centrífuga no provoca la formación de dos o más estrellas, sino que da lugar a una especie de disco aplanado con un movimiento de rotación. En este disco, la materia puede condensarse en el centro o bien en los diversos objetos que giran en torno al núcleo central. Mientras que el núcleo central da lugar a una estrella, los objetos de menor tamaño originan un sistema planetario.

En la primera fase de su evolución, la estrella alcanza una simetría esférica que recibe el nombre de protoestrella. Progresivamente, aumentan la densidad y la temperatura de la nube de gas y se forma la estructura inter-

na de la protoestrella. Cuando estos embriones estelares emergen de entre los restos de la nube en los que se han formado da comienzo la vida de las estrellas. La estrella es muy inestable durante esta fase, suele cambiar de brillo y tanto su aspecto como su estado interno dependen de su masa.

Las estrellas de gran masa (las que tienen un valor veinte o treinta veces superior a la masa del Sol) ya han comenzado a experimentar las reacciones termonucleares, es decir, la fusión de núcleos de hidrógeno para formar otros de helio. Son éstas las estrellas azules y muy luminosas que ocupan en el diagrama H-R una posición sobre la secuencia principal. Las que, como el Sol, tienen menor masa son rojizas y en su interior todavía no se han iniciado las reacciones termonucleares. Para que estas reacciones se produzcan es preciso que en las zonas centrales de las estrellas se alcancen temperaturas del orden de los 10 millones de grados. Mientras que eso no suceda, estas estrellas seguirán contrayéndose y calentándose, y se encontrarán en la fase denominada

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ASTRONOMÍA

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Púlsares y agujeros negros Los púlsares son estrellas de masa elevada que están llegando al final de su ciclo vital. Emiten luz y ondas radioeléctricas. El púlsar más famoso en la nebulosa del Cangrejo, tiene un intervalo entre impulsos de 0,033 seg.

Un agujero negro es un cuerpo todavía más denso que una estrella de neutrones. Es el resultado del colapso de una estrella de un gran tamaño. La estrella no es visible porque la atracción gravitacional de este objeto estelar es tan grande que ni la luz puede escapar de él.

contracción gravitatoria presecuencia principal, dado que estos objetos rojizos quedan situados a la derecha de la secuencia principal en el diagrama Hertzsprung-Russell.

Una vez que la estrella ha alcanzado la estabilidad estructural, se sitúa sobre la secuencia principal del diagrama H-R. La posición que ocupe dependerá de su masa inicial: la estrella dibuja en el diagrama un camino evolutivo, situándose en sucesivas posiciones, que desemboca en un punto concreto según sea su masa. La rapidez con la que una estrella recorra su camino evolutivo depende asimismo de su masa inicial. El Sol, por ejemplo, tuvo un proceso de contracción gravitatoria de unos 15 millones de años, tardando alrededor de 50 millones de años en alcanzar la secuencia principal.

La estrella permanece en la secuencia principal mientras dura la combustión de hidrógeno en su zona central, siendo ésta la fase más larga de su evolución. El Sol aún tardará unos 5.000 millones de años en superarla.

La estrella abandona la secuencia principal del diagrama H-R cuando el 10 por ciento de su hidrógeno se ha convertido en helio. En ese momento, su núcleo se contrae y sus capas exteriores se expanden. A pesar del enfriamiento, la luminosidad aumen-

ta debido al incremento de su radio, transformándose en una gigante roja.

El diámetro de una gigante roja puede alcanzar una dimensión enorme si se compara con el diámetro solar. Hay estrellas, por ejemplo Betelgeuse, con un diámetro de 550 millones de kilómetros, que es cuatrocientas veces mayor que el del Sol. En puridad, Betelgeuse, al igual que Antares o Capella, cuyo diámetro es dos mil veces superior al solar, son estrellas supergigantes rojas. Con todo, el equilibrio de una gigante roja es muy inestable y termina por romperse de nuevo. En su centro tienen lugar nuevas reacciones nucleares durante las cuales el helio produce carbono. Al final, estas estrellas acaban abandonando la rama de las gigantes rojas del diagrama H-R, situación en que se halla Betelgeuse.

En su centro existe un núcleo de carbono-oxígeno que está a una temperatura de 100.000 K, insuficiente para conseguir que el carbono y el oxígeno se fusionen en núcleos más complicados.

Es muy probable que las estrellas que evolucionan como gigantes rojas finalicen su vida de un modo bastante espectacular: estallan y expulsan con gran violencia casi toda su masa, quedando un residuo muy denso.

Este residuo es una estrella de neutrones. Si el objeto llega a ser tan denso que impide la salida de toda radiación se trataría de un agujero negro (v. recuadro).

Si la estrella tiene una masa inferior a la del Sol termina su vida como una enana blanca. Agotados todos sus combustibles nucleares, incluidos el carbono y otros elementos, se contrae por efecto de su propia gravitación, disminuyendo su luminosidad y aumentando la temperatura de su superficie. Estas enanas blancas se ubican en el ángulo inferior izquierdo del diagrama H-R. Ejemplo de enana blanca es Sirio B, una estrella muy poco luminosa y de superficie muy caliente. Ni las estrellas de neutrones, ni las enanas blancas pueden continuar emitiendo energía: se convierten en objetos negros y fríos.

Sistemas binarios, estrellas múltiples y estrellas variables Un sistema binario consiste en dos estrellas relativamente próximas entre sí y que giran una alrededor de otra.

Aunque a simple vista no es posible apreciar que las estrellas dobles sean

Imagen de un posible agujero negro captada por el telescopio espacial Hubble. La densidad de estos cuerpos es aún mayor que la de las estrellas de neutrones.

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dos estrellas distintas, el telescopio ha permitido confirmar, por ejemplo, que Sirio constituye un sistema binario con su compañera, Sirio B, que es una enana blanca.

Si las estrellas se sitúan sobre la misma línea de visión se denominan pares ópticos; si están unidas por interacciones gravitatorias reciben el nombre de pares físicos. Estas últimas son las estrellas dobles propiamente dichas y pueden dividirse en: Binarias visuales, que describen órbitas elípticas. La órbita se determina estudiando la posición de la estrella menos brillante del par, o secundaria, con relación a la más brillante, o principal.

Binarias eclipsantes, llamadas así porque sus componentes se encuentran tan próximos que, en su movimiento orbital, uno pasa por delante del otro, eclipsando su luz.

Binarias espectroscópicas, que sólo pueden detectarse por la presencia de anomalías en el espectro.

Son estrellas múltiples las que conforman un sistema de más de dos componentes. Actualmente se conocen sistemas que cuentan hasta con seis componentes, aunque lo habitual es que contengan un número menor.

Dada la complejidad de su estudio, apenas se sabe nada de estas estrellas múltiples.

Por su parte, las estrellas variables se caracterizan por la alteración de su brillo y por poseer una estructura inestable intrínseca, es decir, no son

sistemas binarios. Las estrellas variables periódicas pertenecen a los siguientes tipos: Cefeidas, que presentan cortos períodos de variación y cambios de magnitud poco acusados; RR Lyrae, estrellas variables pulsantes típicas de los cúmulos globulares, y de largo período, que suelen ser gigantes rojas y cuyas variaciones tienen gran amplitud.

Estrellas explosivas: novas y supernovas En el caso de tener sistemas binarios, hay veces en que se producen fenómenos explosivos que generan una gran cantidad de luz durante un breve espacio de tiempo, luminosidad que puede verse desde la Tierra. La observación de dicha luz fue el motivo de que se llamara novas a estas estrellas, ya que parecía que había nacido una nueva estrella en el firmamento. En realidad, la aparición de la nova se debe a la explosión de una capa exterior de gas que viaja por el espacio a una velocidad próxima a los 100 km/seg. Cuando aparece una nova, la curva de luz presenta un rápido aumento del brillo, que disminuye de forma gradual. Tras la explosión, esa misma estrella puede volver a explotar si queda suficiente energía para ello. Se conocen un buen número de novas recurrentes que explotan cada 30-80 años. El espectro de una nova presenta rayas de absorción que se ensanchan y se desplazan hacia el violeta. La mayoría de las novas tienen su origen en sistemas binarios,

Las estrellas 141

compuestos por una estrella gigante roja y una pequeña enana blanca.

Menos frecuente es el fenómeno de las supernovas, que implica la destrucción de una estrella. Una supernova es una estrella en la que se produce un súbito y gran aumento de su brillo, seguido por una rápida extinción. La luminosidad de una supernova es del orden de 10.000 millones de veces la del Sol. La explosión de la supernova viene dada por la rápida contracción de su núcleo, que es simultánea a la expansión de las capas exteriores de la estrella. Existen dos tipos de supernovas: las del tipo I expulsan material pobre en hidrógeno y tienen una curva de luz parecida a la de una nova; las del tipo II eyectan al espacio grandes cantidades de materia, sobre todo de hidrógeno, y son características de la muerte de una estrella muy masiva.

_ Preguntas de repaso 1. ¿Cuál es el origen de las estrellas?

2. ¿Cómo se mide la distancia a la que está una estrella?

3. ¿A qué se denomina magnitud de una estrella?

4. ¿Cuáles son las diferentes fases por las que atraviesa la vida de una estrella?

LAS GALAXIAS

L

as galaxias, según la definición de Allan Sandage, son “los máximos conglomerados individualizables de estrellas, las unidades de materia que definen la estructura granular del universo”. Utilizando palabras más sencillas, se podría decir también que una galaxia es un conjunto formado por un ingente número de estrellas. Nuestra galaxia, la Vía Láctea, es simplemente una más entre los miles de millones que pueblan el espacio. Vistas a través del telescopio, las galaxias aparecen como extensos objetos luminosos y ofrecen, por lo general, el aspecto de una nube alargada. El brillo que presentan se debe a la multitud de estrellas que las forman, aunque debido a la enorme distancia a que se encuentran es casi imposible distinguir unas estrellas de otras. También pueden mostrar ciertas bandas oscuras, regularmente distribuidas, que se deben a que la materia interestelar absorbe en esa zona la luz de las estrellas.

La evolución o desarrollo de las galaxias está íntimamente relacionada con la forma en que los científicos piensan que comenzó el universo.

Las galaxias nacieron de la contracción gravitatoria que experimentaron nubes de gas y polvo. Allí donde la densidad era lo bastante alta, se contrajeron para formar estrellas, proceso que se desarrolló a lo largo de millones de años. Más tarde, gigantescas explosiones nucleares acaecidas en el centro de una galaxia joven expulsarían el gas y el polvo, creando una galaxia elíptica. En otros casos quedaron atrapados en la galaxia y llegaron a formar parte de la espiral.

Morfología de las galaxias

Actualmente cabe mencionar las que se tratan a continuación.

Edwin P. Hubble estableció la primera clasificación de las galaxias según sus diferentes tipos estructurales. Más adelante, la primitiva clasificación elaborada por Hubble se ampliaría.

Galaxias elípticas Su nombre proviene de la forma geométrica de su contorno, que varía entre la esfera perfecta y el elipsoide,

E0

E3

17%

E7

Sa

SBa

SBb

80% Sb

SBc

Sc

3% Representación de los distintos tipos estructurales de galaxias, según la clasificación del astrónomo estadounidense Edwin Powell Hubble. Se cree que la nuestra pertenece al tipo S (espiral normal).

Fotografías de cabecera: imagen de la Tierra desde la Luna tomada por el Apolo y representación termográfica de una galaxia en espiral (der.).

XV

(izq.)

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Las galaxias

143

que es una figura semejante a una esfera achatada y más o menos oval. Las galaxias elípticas se representan con la letra E y con un número que indica su grado de achatamiento o elipticidad (el cociente entre las longitudes de sus dos ejes principales) y que varía de 0 a 7. Así, las del tipo E0 son esféricas, es decir, su cociente tiene un valor de 1, mientras que las del E7 son muy aplastadas y su cociente alcanza un valor de 3.

Las galaxias elípticas no presentan zonas oscuras, lo que hace suponer que contienen poca o ninguna materia interestelar. Sus estrellas más brillantes son de color rojo, de forma que se trata seguramente de un tipo de galaxias formado por estrellas viejas, con edades del orden de los 1010 años.

Galaxias lenticulares También llamadas de tipo SO, poseen una estructura intermedia entre la de las elípticas y la de las espirales. Son muy achatadas y muestran una condensación central, o núcleo, muy brillante.

Galaxias espirales Pueden ser de dos clases: normales y barradas. Las normales se representan con la letra S y a esta clase se cree que pertenece nuestra galaxia. Constan de un núcleo brillante, rodeado por una amplia zona más tenue, y del núcleo central parten prolongaciones, denominadas brazos, que se enrollan en espiral y crean una estructura más o menos abierta.

Estas galaxias se subdividen a su vez en los tipos Sa, Sb y Sc, que corresponden a brazos cada vez más abiertos.

Las estrellas más brillantes de estas galaxias son de color azul, es decir, estrellas jóvenes con una edad inferior a los 100 millones de años.

Las galaxias espirales barradas, o SB, se caracterizan por su núcleo central en forma de lenteja, algo más pequeño que los núcleos de las espirales normales, y por una barra luminosa que lo atraviesa y de cuyos extremos surgen los brazos espirales. Se subdividen en SBa, SBb y SBc, que corresponden a brazos cada vez más abier-

El brillo de las galaxias se debe al elevado número de estrellas que las integran. En la imagen, la galaxia espiral de Andrómeda.

tos. Dado que los extremos de la barra se curvan hacia atrás, los brazos espirales forman en ocasiones un anillo que rodea al núcleo.

Las estrellas de los núcleos de las espirales barradas son gigantes rojas, en tanto que las de sus brazos son azules jóvenes. En los brazos también es posible detectar nebulosas y polvo interestelar.

En opinión de Hubble, las galaxias espirales son las más frecuentes en el universo. Según sus cálculos, el 17 por ciento de las galaxias serían elípticas, el 80 por ciento espirales y el 3 por ciento irregulares. Con todo, es preciso tener en cuenta que las espirales se identifican con mayor facilidad que las elípticas, lo cual sugiere que estas cifras podrían reflejar una cierta selección de las observaciones.

Galaxias irregulares No presentan una forma definida, sino que contienen estrellas y nubes oscuras de materia interestelar agru-

padas de un modo aparentemente desordenado. Como consecuencia, carecen de núcleo central, de brazos espirales y de plano de simetría. Ejemplos típicos de estas galaxias son las dos Nubes de Magallanes. Se cree que pueden ser más numerosas de lo que Hubble afirmó, ya que su pequeño tamaño y débil luminosidad las hace difíciles de observar y de estudiar.

Las galaxias irregulares se dividen en: – Irregulares típicas, llamadas Irr I. – Irr II, determinadas por su estructura caótica. Paradigma de estas galaxias es M 82 en la constelación de Virgo.

Galaxias enanas Tal vez sean las más numerosas del universo, pero debido a su bajísima luminosidad y pequeño tamaño resulta difícil detectarlas. En esta clase de galaxias abundan las estrellas viejas.

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ASTRONOMÍA

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Formación de las galaxias En el universo, a partir del momento en que la radiación se desacopló de la materia, la gravitación empezó a actuar para formar estructuras complejas. Grandes nubes de gas, constituidas casi exclusivamente por hidrógeno, empezaron a colapsar alrededor de pequeñas perturbaciones de densidad al atraerse entre sí las partículas que las formaban. Poco a poco, estas nubes fueron haciéndose cada vez más densas y dando lugar a las galaxias. Cuando la perturbación inicial era muy grande y la nube de gas no giraba con rapidez sobre sí misma aparecieron las galaxias elípticas, mientras que en el caso contrario se formaron las galaxias espirales. En este último caso, según el gas iba aumentando la velocidad al contraerse la nube, la materia caía con mayor rapidez en la dirección del eje de giro, con lo cual la nube terminó adoptando su característica forma de disco. Durante el proceso de contracción se condensaron antes las zonas más densas, que dieron lugar a cúmulos de estrellas, que conformaron el halo galáctico. Sin embargo, en las regiones centrales del disco, las estrellas y las nubes de gas y de polvo giraban más deprisa que

las de la periferia. Dicho fenómeno, conocido con el nombre de rotación diferencial, aclara la existencia de los brazos espirales. Gracias a los campos magnéticos existentes en el interior de las galaxias, estos brazos espirales se mantienen fijos sin llegar a enrollarse, por más que algunas galaxias hayan completado más de cien vueltas sobre sí mismas desde que se formaron.

Sin embargo, se ha podido demostrar que si las galaxias espirales no contuvieran más materia que la que se puede observar, su estructura sería inestable y hace tiempo habrían desaparecido. Esta paradoja será analizada en la página siguiente al hablar sobre el problema de la materia oscura.

Objetos Seyfert Las llamadas galaxias Seyfert fueron descubiertas por Carl Seyfert en el año 1943. Son extrañas espirales cuya principal característica es contar con un núcleo muy activo que emite enormes cantidades de energía en forma de radiación ultravioleta e infrarroja, así como ondas de radio. Sus espectros muestran intensas líneas de emisión que no se observan en los espectros de las galaxias normales.

Además, la anchura de las líneas de

emisión indica que el gas responsable de dichas líneas se mueve de forma muy agitada.

Existen distintas explicaciones para esta inusitada actividad interna. Se ha apuntado la posibilidad de que se deba a colisiones múltiples de estrellas; de que se trate de galaxias en las que la explosión de una supernova ha producido una reacción en cadena; de que reciban su energía de un colapso gravitatorio, y, por último, que no sean otra cosa que la energía liberada cuando el gas, el polvo y las estrellas caen en un inmenso agujero negro.

Los quasars La palabra quasar es un acrónimo de quasi-stellar radio source, es decir, fuente de radio cuasi estelar. Cuando se descubrieron se pensó que eran estrellas situadas dentro de nuestra galaxia. Sin embargo, al analizar sus espectros se comprobó un fuerte corrimiento hacia el rojo, lo cual prueba bien a las claras su naturaleza extragaláctica. Se encuentran a distancias de varios miles de millones de añosluz. El primer quasar descubierto, situado a 2.000 millones de años-luz de distancia, es el 3C-273, tan brillante como doscientas galaxias juntas. En un corto espacio de tiempo se detec-

Las bandas oscuras que a veces se observan en las imágenes galácticas termográficas son zonas en las que la materia interestelar absorbe la luz de las estrellas.

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Las galaxias

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galaxias y el hecho de que formen un cúmulo sería consecuencia de que su origen se produjo a partir de una misma nube de gas.

La materia oscura

Algunos cúmulos de galaxias contienen miles de galaxias ligadas gravitacionalmente entre sí y están formados principalmente por galaxias elípticas.

tó un gran número de quasars. Se han propuesto diferentes explicaciones de cara a establecer el origen de los quasars y la cantidad de energía que emiten. La mayoría de ellas coinciden con las que se dan para los fenómenos observados en galaxias Seyfert, por lo que se piensa que la mayoría de los quasars pueden ser simplemente galaxias de este tipo muy lejanas.

Los cúmulos de galaxias Alrededor del 10-15 por ciento de las galaxias se agrupan en formaciones ligadas gravitacionalmente, a las que se denomina cúmulos de galaxias. Algunos cúmulos contienen miles de galaxias en constante interacción.

Existen ciertos cúmulos formados sobre todo por galaxias elípticas, cuyo conjunto recibe el nombre de elíptica gigante; otros poseen un número mu-

cho mayor de galaxias espirales o irregulares. Las colisiones galácticas pueden modificar la forma de un cúmulo y provocar el desarrollo de elípticas o irregulares a partir del choque entre dos espirales. Algunas galaxias elípticas gigantes, por ejemplo M 87, pueden tener en su núcleo agujeros negros con masas infinitamente superiores a la masa solar.

Se han propuesto dos teorías que tratan de aclarar el origen de las asociaciones galácticas. Una de ellas mantiene que las galaxias se formaron y se diseminaron de modo uniforme por el universo y algunas fueron atrayéndose entre sí hasta formar grupos ligados gravitacionalmente.

La otra sostiene que lo que sucedió es que, mientras pequeñas nubes de gas colapsaban y daban lugar a galaxias aisladas, algunas nubes eran tan grandes que al colapsar iban formando estructuras dentro de ellas. Estas estructuras acabaron convirtiéndose en

Una vez conocida la distancia de un planeta al Sol y la velocidad a la que el primero gira alrededor de éste, es fácil calcular, usando las leyes de Kepler, cuál es la masa solar. De la misma manera, si se conoce a qué velocidad giran las estrellas alrededor del centro de la galaxia y su distancia de ese centro, es posible calcular fácilmente la masa de la galaxia. Cuando se hace este sencillo cálculo con galaxias reales se llega a la conclusión de que su masa debe de ser mucho mayor de la que se observa desde la Tierra. Dicho de otro modo, la mayoría de la masa contenida en una galaxia ha de ser no luminosa. Este problema no sólo se produce con las galaxias, sino que aparece en un gran número de enigmas astrofísicos de toda índole. Si esta conclusión no fuera lo bastante sorprendente, estudios teóricos y distintas observaciones parecen revelar que esa materia no luminosa debería ser de una naturaleza completamente distinta de la materia conocida y, por si ello fuera poco, más del 99 por ciento del universo estaría compuesto por esa materia oscura. Actualmente, la naturaleza exacta de este desconocido componente mayoritario del universo continúa siendo un misterio. Hay algunos científicos que han sugerido incluso que las leyes de Kepler (y, por tanto, la ley de Newton y la relatividad general de Einstein) podrían no ser adecuadas para el estudio de sistemas como las galaxias o los cúmulos de galaxias.

_ Preguntas de repaso 1. ¿Cómo nacieron las galaxias?

2. ¿Qué son los quasars?

3. ¿Qué es la materia oscura?

LA VÍA LÁCTEA Y EL GRUPO LOCAL

L

a Vía Láctea es la galaxia en la que se encuentra el sistema solar; por tanto, es la galaxia sobre la que se tiene mayor información. El nombre de la Vía Láctea, también llamada Camino de Santiago, proviene de épocas pasadas y hace alusión a la gran banda luminosa que atraviesa la bóveda celeste en dirección esteoeste.

La Vía Láctea puede verse desde cualquier lugar de la Tierra; está compuesta por billones de estrellas de distribución no uniforme, además de contar con extensas nubes de polvo y gas que reciben el nombre de nebulosas. La estructura real de esta galaxia, que es la nuestra, es espiral y su tamaño es enorme. El bulbo central tiene un espesor de 10.000 años-luz y el diámetro de toda la Vía Láctea se estima en casi 100.000 años-luz. El Sol no ocupa el centro de ella, sino que se sitúa a una distancia de 27.000 añosluz y unos 40 años-luz por encima del plano galáctico. La zona que atraviesa la constelación de Sagitario es la región de la galaxia en la que se observa la mayor concentración de estre-

llas. En esta dirección se encuadra el centro de la galaxia, aunque no pueda verse desde la posición que ocupa la Tierra.

A partir del núcleo galáctico se extienden una serie de brazos espirales en los que se ubican la mayoría de las estrellas de la Vía Láctea. Dichos brazos, llamados de Perseo, de Orión (aquí se localiza el sistema solar) y de Sagitario, se sitúan sobre un plano llamado plano galáctico, que es en el que se sitúan a su vez casi todos los objetos de la galaxia, como las nebulosas y los cúmulos abiertos. Por el contrario, las densas agrupaciones de estrellas denominadas cúmulos globulares están fuera del plano galáctico, formando un halo alrededor del centro de la galaxia. Una vez que se constató este hecho en la década de 1940, Walter Baade clasificó las estrellas en dos grupos o poblaciones: – La población I, que comprende las estrellas situadas en los brazos de la espiral, es decir, las que están en el plano de la galaxia. Se trata de estrellas relativamente jóvenes, que

coexisten incluso con glóbulos oscuros que parecen indicar nacimientos de nuevas estrellas.

– La población II, compuesta por estrellas viejas reunidas en las regiones centrales de la galaxia y en el halo galáctico de los cúmulos globulares.

En cierta manera, esta clasificación peca de simplista, dado que parece haber estrellas y cúmulos globulares que tienen una edad intermedia entre la población I y la población II. Por su parte, los cúmulos estelares abiertos, como las Pléyades y las Híades, están constituidos por estrellas medianamente jóvenes. La nebulosa de Orión o la nebulosa Lagoon son lugares donde se forman las estrellas.

Los cúmulos globulares se componen de estrellas en proceso de envejecimiento o de estrellas ya muy viejas.

Los brazos de Sagitario y de Perseo distan del Sol 2 x 103 parsec, mientras que el brazo de Orión posee una anchura de 5.000 años-luz. El diámetro del núcleo galáctico, es decir, de la zona más interna de la galaxia, es de unos 4.000 años-luz.

Vista lateral de la Vía Láctea. El Sol se localiza a 27.000 años luz de su centro.

Fotografías de cabecera: imagen de la Tierra desde la Luna tomada por el Apolo

XV

(izq.) y representación termográfica de una galaxia en espiral (der.).

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La Vía Láctea y el Grupo Local

147

Con todo, el tamaño de la galaxia también está en relación con el número de estrellas que contiene. Jan Oort demostró que el Sol gira en una órbita casi circular alrededor del núcleo galáctico a una velocidad de 220 km por segundo, lo que supone que tarda 230.000.000 de años en dar una vuelta completa. Para que la atracción gravitatoria impulse al Sol a esa velocidad, la masa total de la galaxia debería ser cien mil millones de veces superior a la del Sol. Dado que el Sol parece ser una estrella de masa media, se puede calcular que la galaxia debería contener al menos 100.000 millones de estrellas, si bien ciertas estimaciones elevan a 200.000 millones el número de estrellas que alberga la Vía Láctea, que se concentran en mayor número en las zonas interiores. Sin embargo, el número de estrellas que parece haber en nuestra galaxia, calculado a partir de la luz que nos llega de ellas, es muy inferior. Ello lleva a la siguiente pregunta: ¿dónde está el resto de la masa que hace que el Sol gire a esa velocidad? Esta incógnita es uno de los ejemplos del problema de la materia oscura (v. pág. 145) que afecta a distintos campos de la astrofísica y que todavía está sin resolver.

El Grupo Local La Vía Láctea forma parte de un pequeño cúmulo al que se denomina Grupo Local. Éste está compuesto por una veintena de galaxias situadas a distancias de 200.000 a 1.500.000 años-luz de la nuestra. Las más cercanas son las dos Nubes de Magallanes, que se hallan a distancias del orden de 160.000 años-luz. La Gran Nube de Magallanes tiene un diámetro aproximado de 40.000 añosluz, aunque no contiene más de 10.000 millones de estrellas, y la Pequeña Nube de Magallanes apenas si alcanza los 20.000 años-luz de diámetro y 2.000 millones de estrellas. Ambas son galaxias de tipo Irr I, en las que abundan las estrellas azules, los cúmulos abiertos y las grandes nebulosas de emisión. Todo ello indica que se trata de galaxias relativamente jóvenes o, tal vez, que han tenido una evolución más lenta que la nues-

Ampliación del núcleo de una galaxia a partir de la imagen tomada por el telescopio espacial Hubble.

tra. Al ser mucho más pequeñas que la Vía Láctea, además de compartir una capa de hidrógeno común, han sido consideradas como satélites de ésta. Sin embargo, contienen algunos objetos que superan en tamaño a cualquiera de los que componen nuestra galaxia. Así, en la Gran Nube de Magallanes se encuentra S Doradus, estrella 600.000 veces más luminosa que el Sol, y la nebulosa Tarántula, 5.000 veces mayor que la nebulosa Orión.

Más allá de las Nubes de Magallanes, a unos 400.000 años-luz de distancia, se sitúan dos galaxias elípticas enanas pertenecientes a las constelaciones de Sculptor y Fornax. A distancias superiores a los 1.500.000 añosluz de la Vía Láctea se ubican los restantes miembros del Grupo Local. De todas estas galaxias, la más importante es M 31 o la galaxia de Andróme-

da, una espiral de gran tamaño cuya estructura y composición estelar se parecen mucho a las de la nuestra. La M 31 comprende otras dos galaxias a las que se considera sus satélites.

A cincuenta millones de años-luz se sitúa el cúmulo de Virgo. Dado que nuestro Grupo Local se halla próximo a uno de sus bordes, se ha asegurado que ambos cúmulos son parte integrante de un supercúmulo local.

Grupos de estrellas Las estrellas de una galaxia tienen distintas características físicas que permiten establecer divisiones en grupos diferentes. Fue Walter Baade quien se percató de que las estrellas de nuestra galaxia pertenecen fundamentalmente a dos tipos. El primero de ellos (o población I) está integrado

148

ASTRONOMÍA

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Población I reciente. Sus estrellas se formaron hace sólo unas decenas de millones de años. Se localizan en los brazos espirales de la galaxia.

Población I media. Son estrellas que cuentan con unos cientos de millones de años y que suelen ubicarse cerca del plano central de la galaxia.

Población I vieja. Con una edad entre 3.000 y 5.000 millones de años, las estrellas que conforman esta población son la mayoría de las situadas en los brazos de la espiral y en las regiones centrales. El Sol es una estrella típica de esta población.

Población II moderada. Son estrellas de una edad algo menor que la de la población II extrema. Se reparten en torno al núcleo de la galaxia.

Población II extrema. Es la población que contiene las estrellas más viejas de la galaxia. Sus edades fluctúan entre los 7.000 y los 8.000 millones de años. Se sitúan en los cúmulos globulares y, las que han escapado de su atracción gravitatoria, en el espacio existente entre los mismos.

Las galaxias están formadas por infinidad de estrellas de diferentes características. Las más brillantes suelen concentrarse en los brazos espirales.

por estrellas azules muy brillantes, con una luminosidad cien mil veces superior a la solar. Las estrellas que componen esta población tienden a concentrarse en los brazos espirales.

Las estrellas de la población II tienen un diámetro muy grande, pero son frías y de color rojo. Se localizan en el núcleo de la galaxia. Su luminosidad es casi cien veces menor a la de las estrellas de la población I y su temperatura superficial mucho más baja.

Tras analizar la relación temperatura-luminosidad se ha comprobado que las estrellas de la población I se sitúan a lo largo de toda la secuencia principal del diagrama de HertzsprungRussell (diagrama H-R). Debido a la gran luminosidad que presentan, se trata de estrellas jóvenes con una edad de unos pocos millones de años.

Por el contrario, las estrellas de la población II se localizan sobre la rama de las gigantes rojas en el diagrama H-R. Se trata de estrellas muy viejas y que ya han agotado el hidrógeno como combustible para sus reacciones termonucleares. Por tan-

to, están en una etapa evolutiva muy avanzada. Aunque en la población I también existen gigantes rojas, son menos luminosas que las de la población II. Éstas, además, son menos ricas en elementos pesados (calcio, hierro y magnesio), lo que sugiere que se formaron a partir de un material más pobre en dichos elementos.

Por tanto, se puede deducir que las estrellas más ricas en elementos pesados deben ser las más jóvenes, ya que tuvieron que formarse necesariamente a partir de materiales procedentes de explosiones de las estrellas más viejas.

Los cúmulos globulares, formados por estrellas de la población II, describen órbitas elípticas muy alargadas en torno al núcleo de la galaxia. Sus trayectorias les obligan a atravesar repetidamente el plano galáctico y, cada vez que lo hacen, pierden algunas estrellas, con lo cual se mezclan ambos tipos de poblaciones. De ahí que se haya llegado a completar la clasificación de las estrellas en cinco poblaciones diferentes:

Cúmulos estelares Los cúmulos estelares son agrupaciones de estrellas dentro de una misma galaxia que se han formado en la misma región del espacio y, más o menos, en la misma época. Las estrellas que componen un cúmulo se diferencian básicamente en la masa y en su estadio evolutivo. En realidad, este último es tanto más avanzado cuanto mayor sea la masa estelar.

Las estrellas de un cúmulo viajan juntas en el espacio y están unidas por interacciones gravitatorias. En ocasiones, están relacionadas por la homogeneidad de su brillo y color, lo que delata un origen común. Dado que las estrellas de un mismo cúmulo se mueven de manera coordinada entre sí, es fácil detectar si una estrella pertenece a un cúmulo por efecto de superposición. El aspecto de los cúmulos estelares es variable. Por regla general tienen el aspecto de un grupo de estrellas que están próximas las unas a las otras. De todas formas, en los cúmulos más próximos a la Tierra, las estrellas están más separadas entre sí y, a la inversa, en los más alejados las estrellas parecen estar más próximas.

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Existen dos tipos de cúmulos estelares: los cúmulos abiertos o galácticos y los cúmulos globulares.

Cúmulos abiertos. Son mucho menos ricos en estrellas que los globulares y carecen de una condensación

central significativa. Sus formas son muy irregulares. Poseen entre 30 y 250 estrellas, que ocupan un gran volumen de espacio. En la actualidad se conocen alrededor de quinientos cúmulos galácticos, entre los que se

La Vía Láctea y el Grupo Local

encuentran el de las Híades (compuesto por 132 estrellas) y el de las Pléyades (en torno a 250 estrellas), el Pesebre, la Cabellera de Berenice, etc. Las estrellas de la Osa Mayor también pertenecen a un mismo cúmulo galáctico.

Catálogo de Charles Messier de cúmulos y nebulosas M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44

Magnitud 8,4 6,3 6,4 6,4 6,2 6,3 4 6 7,3 8,7 6,3 6,6 6,7 7,7 6 6,4 7,4 7,5 6,6 9 6,6 5,9 6,9 4,6 6,5 9,3 7,6 7,3 7,1 8,4 4,8 8,7 6,7 5,5 5,3 6,3 6,2 7,4 5,2 8 4,6 4 9 3,7

Distancia 1.050 parsec 16 kiloparsec 14 kiloparsec 2,3 kiloparsec 8,3 kiloparsec 630 parsec 250 parsec 1,5 kiloparsec 7,9 kiloparsec 5 kiloparsec 1,7 kiloparsec 5,8 kiloparsec 6,9 kiloparsec 7,2 kiloparsec 15 kiloparsec 1,8 kiloparsec 1,8 kiloparsec 1,5 kiloparsec 6,9 kiloparsec 1,6 kiloparsec 1,3 kiloparsec 3 kiloparsec 660 parsec 5 kiloparsec 600 parsec 1,5 kiloparsec 200 parsec 4,6 kiloparsec 1,2 kiloparsec 13 kiloparsec 700 kiloparsec 700 kiloparsec 700 kiloparsec 449 parsec 870 parsec 1,3 kiloparsec 1,3 kiloparsec 1,3 kiloparsec 250 parsec 350 parsec 670 parsec 460 parsec 460 parsec 158 parsec

Constelación Taurus Aquarius Canes venatici Scorpio Serpens Scorpio Scorpio Sagittarius Ophiuchus Ophiuchus Scutum Ophiuchus Hercules Ophiuchus Pegasus Serpens Sagittarius Sagittarius Ophiuchus Sagittarius Sagittarius Sagittarius Sagittarius Sagittarius Sagittarius Scutum Vulpecula Sagittarius Cygnus Capricornus Andromeda Andromeda Triangulum Perseus Gemini Auriga Auriga Auriga Cygnus Ursa Major Canis major Orion Orion Cancer

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Descripción Neb. del Cangrejo Cúmulo globular Cúmulo globular Cúmulo globular Cúmulo globular Cúmulo galáctico Cúmulo galáctico Neb. Laguna Cúmulo globular Cúmulo globular Cúmulo galáctico Cúmulo globular Cúmulo globular Cúmulo globular Cúmulo globular Neb. Gaseosa Neb. Omega Cúmulo galáctico Cúmulo globular Neb. Trífida Cúmulo galáctico Cúmulo globular Cúmulo galáctico Cúmulo galáctico Cúmulo galáctico Cúmulo galáctico Dumbbell Cúmulo globular Cúmulo globular Cúmulo globular Galaxia Galaxia Galaxia Cúmulo galáctico Cúmulo galáctico Cúmulo galáctico Cúmulo galáctico Cúmulo galáctico Cúmulo galáctico Cúmulo galáctico Cúmulo galáctico Neb. Orión Neb. Orión Praesepe

Charles Messier (1730-1817), astrónomo francés, descubrió un gran número de nebulosas y elaboró el primer catálogo conocido y el más famoso sobre cúmulos y nebulosas.

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ASTRONOMÍA

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Los cúmulos abiertos son sistemas en formación: contienen nubes de materia interestelar y sus estrellas más luminosas son supergigantes azules muy jóvenes (menos de cien millones de años). La densidad de los cúmulos abiertos varía bastante, en función de la distancia y de la estructura del cúmulo. Los diagramas H-R de los cúmulos han revelado que todas las estrellas de un cúmulo abierto tienen aproximadamente la misma edad y, por tanto, un origen común.

El diagrama H-R también permite calcular su distancia por medio de un procedimiento especial de paralaje, que consiste en buscar estrellas de magnitud absoluta y espectro conocido que sean idénticas a las que componen el cúmulo cuya distancia se pretende medir.

Cúmulos globulares. También denominados cúmulos cerrados, son los más compactos y los que más estrellas poseen. Presentan una gran condensación central y, observados a través del telescopio, aparecen como grandes bolas de estrellas. Debido a la gran condensación, es imposible distinguir en su centro estrellas individuales, pero se crea a su alrededor una zona más difusa que se extiende hasta grandes distancias.

Este tipo de cúmulos presenta una conformación casi esférica, con una ingente cantidad de estrellas variables (en ocasiones, hasta un millón), cuyos componentes más luminosos son las estrellas rojas. Carecen de materia interestelar y es la clase de cúmulos que forman el halo de nuestra galaxia.

Existen unos 200 cúmulos globulares en la Vía Láctea y cada uno gira siguiendo una enorme órbita elíptica con respecto al centro de la galaxia.

A su escala, los cúmulos realizan unos movimientos que se parecen mucho a los de los electrones en torno al núcleo atómico.

Las diferencias más apreciables entre cúmulos globulares se refieren a la densidad y distribución estelares. Según su densidad, los cúmulos globulares se clasifican en doce clases (I a XII), siendo los de la clase I los más densos, resultando casi imposible observar estrellas en su centro.

Como consecuencia de ello, algunos científicos opinan que podrían tener

en su interior un agujero negro, que es la zona en la cual la materia ha alcanzado una densidad infinita y es imposible escapar de su atracción gravitatoria. Los de clase XII, por el contrario, tienen una densidad semejante a la de los cúmulos abiertos más densos.

El diagrama H-R de las estrellas de un cúmulo globular pone de manifiesto una secuencia principal incompleta: una parte de ellas se sitúan sobre la rama correspondiente a las gigantes rojas y otra parte lo hacen sobre una rama paralela al eje de las temperaturas del diagrama, a la que se denomina rama horizontal. Las consecuencias que pueden extraerse de semejante disposición en el diagrama H-R son, por un lado, la vejez de las estrellas de los cúmulos globulares y, por otro, que todas tienen la misma edad. También se cree que la edad de un cúmulo globular es muy superior a la de cualquier cúmulo abierto.

Si se tiene en cuenta que las estrellas de los cúmulos globulares presentan una composición muy pobre en elementos pesados, se estima que su edad podría alcanzar los 10.000 millones de años o, lo que es lo mismo, serían estrellas tan viejas como el pro-

pio universo (recuérdese a estos efectos que el Sol tiene una edad próxima a los 4.500 millones de años). Así pues, la formación de los cúmulos globulares se remonta a los orígenes de la galaxia y su composición indica qué clase de materia conformaba el universo durante sus primeros estadios evolutivos.

El mayor cúmulo globular y el que mejor se observa es el de Hércules, catalogado por Charles Messier en el siglo XVIII. Desde entonces recibe también el nombre de Messier 13 o, más frecuentemente, M 13. Está situado a unos 25.000 años-luz de distancia, su diámetro alcanza los 170 años-luz y contiene cerca de 100.000 estrellas. También es visible con la ayuda de un pequeño telescopio el cúmulo globular M 4 en Escorpión. Por su parte, el cúmulo globular ω Centauri es el mayor de nuestra galaxia, con un diámetro superior a los 600 años-luz.

Nebulosas Las nebulosas son grandes nubes de gas y polvo que se extienden sobre amplias zonas del cielo y que presentan un aspecto brillante o bien oscu-

Las nebulosas son grandes nubes de gas y polvo que ocupan las regiones del espacio entre los cúmulos estelares. En la imagen, la nebulosa de Orión.

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ro. Ocupan las regiones del espacio comprendidas entre los cúmulos estelares. Reciben la denominación de nebulosas por su aspecto difuso y la mayoría no pueden ser observadas ópticamente, ya que no emiten luz visible.

Las nebulosas brillantes reciben también el nombre de nebulosas de emisión porque emiten luz visible.

La causa de tal emisión es la presencia en su interior de una estrella o de un grupo de estrellas que desprenden energía y provocan la emisión de radiaciones a longitudes de onda visibles. La nebulosa Orión, por ejemplo, es una nebulosa brillante de emisión que se encuentra a una distancia de 1.300 años-luz. Su diámetro es de 30 años-luz y en su interior se condensan estrellas nuevas, además de polvo y gas. Otra nebulosa de emisión es la nebulosa Lagoon (M 8) en Sagitario. Se trata de una nebulosa que cubre una gran extensión: 1º x 1/2º del cielo. También es muy conocida la nebulosa Trífida de Sagitario.

Existen otras nebulosas, llamadas de reflexión, que brillan gracias a que sus partículas reflejan la luz procedente de la estrella sumida en la nebulosa.

Las nebulosas oscuras están compuestas por gran cantidad de partículas de polvo que ocultan la luz de las estrellas situadas detrás de las mis-

mas. Muchas de ellas pueden verse en la Vía Láctea sin ayuda de telescopio, por ejemplo el Saco de Carbón, que aparece como una zona negra en las proximidades de la Estrella del Sur. Existe un tercer tipo de nebulosas que difiere de las anteriores y que se caracterizan por su aspecto compacto. Tienen la forma de un disco de gas semejante al de un planeta, por lo cual se les ha bautizado con el nombre de nebulosas planetarias. Estas esferas de gas, de unos dos años-luz de diámetro, se expanden a una velocidad de 30 km/s y rodean a estrellas calientes que muy bien podrían ser enanas blancas en proceso de formación.

La materia interestelar El espacio interestelar es surcado continuamente por toda clase de partículas que viajan a enormes velocidades de un extremo a otro de la galaxia. Lo cierto es que nuestra galaxia funciona como un potentísimo acelerador de partículas y canaliza su flujo a través del campo magnético que posee.

No obstante, la materia estelar se compone sobre todo de gases y partículas sólidas. A su vez, los gases están compuestos por átomos y moléculas. Se conocen un total de 26 moléculas en el gas interestelar, entre ellas el agua, el monóxido de carbono, el amoniaco, un radical libre com-

La Vía Láctea y el Grupo Local

151

puesto por carbono e hidrógeno, etc.

El hidrógeno ocupa más del 70 por ciento del gas interestelar y se puede afirmar que su composición no difiere en exceso de la de las estrellas.

Por su parte, de las partículas sólidas que componen la materia interestelar apenas se sabe otra cosa, aparte de que están compuestas sobre todo por carbono y monóxido de silicio.

Estos compuestos son emitidos al espacio durante las explosiones de las supernovas.

La materia contenida en la Vía Láctea podría ser suficiente para formar dos o tres mil millones de estrellas, de manera que no es de extrañar que continúen naciendo astros a partir de esta masa interestelar.

_ Preguntas de repaso 1. ¿Qué fenómeno se conoce como Vía Láctea?

2. ¿Qué son los cúmulos estelares?

3. ¿Definir las nebulosas y en qué grupos se dividen?

4. ¿A qué se denomina Grupo Local?

COSMOLOGÍA

La estructura del universo El conocimiento de la estructura del universo se resume, fundamentalmente, en llegar a conocer si éste es finito o infinito, si es cerrado o abierto, cómo está curvado en el espacio, y comprender así mismo el factor expansión relacionado con la variable denominada tiempo cósmico.

A lo largo de la historia se han propuesto distintos modelos geométricos con el fin de representar un universo con las características que se iban observando. Para Aristóteles, éste era finito, ya que se trataba del espacio incluido dentro de una esfera. Más adelante se consideró que, dado que el espacio tenía un límite, dicho límite lo debía separar de algo, es decir, que a la fuerza tenía que ha-

Del estudio de los fenómenos cósmicos se obtiene la base para la determinación de la edad del universo y otros enigmas cosmológicos.

Fotografías de cabecera: imagen de la Tierra desde la Luna tomada por el Apolo XV (izq.) y representación termográfica de una galaxia en espiral (der.).

ber algo allende el límite del universo. Por pura lógica euclídea, el universo así concebido debía ser infinito. Tiempo después, los científicos y pensadores Leibniz y Newton adujeron: el primero, que el universo no podía ser finito, y el segundo, que no podía ser infinito. Kant supuso que ambos tenían razón, admitiendo así la paradoja de que el universo no era finito ni infinito.

El astrónomo alemán Heinrich Wilhelm Matthäus Olbers llegó en 1826 a ciertas conclusiones –mediante la simple constatación de que el cielo nocturno es oscuro–, que luego se conocerían como la “paradoja de Olbers”. Partía de los supuestos siguientes: el universo es infinito y estático; el número de estrellas es infinito y están uniformemente distribuidas; y las estrellas tienen una luminosidad media uniforme en todo el universo. Si se considera que el universo posee infinitas capas concéntricas, la cantidad de luz que llegaría hasta la Tierra sería también infinita y, en consecuencia, el cielo brillaría como la superficie de un Sol desmesurado, y ello teniendo en cuenta que las estrellas más cercanas obstruirían el paso de la luz procedente de las más lejanas. Dado que semejante cosa no sucede, no cabe duda de que en los supuestos de partida de Olbers tenía que haber algún error. No obstante, esto no impidió que se llegara al siglo XX con varios conceptos sólidamente anclados en la mente de casi todos los físicos: la geometría euclídea, la ley de Newton de la gravitación como responsable prácticamente única de los fenómenos astronómicos y la idea de un universo infinito, estático e inmutable.

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Sin embargo, la primera mitad del siglo XX está jalonada de descubrimientos que revolucionaron la cosmología.

Edwin P. Hubble descubrió la existencia de más galaxias además de la nuestra y observó también que casi todas ellas se alejan de nosotros más rápido cuanto más lejos están. Este alejamiento se comprueba fácilmente al analizar la luz que llega proveniente de esas galaxias, dado que se observa que la longitud de onda de la radiación que llega presenta un corrimiento hacia el rojo con respecto a la radiación emitida por la galaxia. Este efecto se explica si la galaxia emisora se está alejando de la Tierra (de forma similar al efecto Doppler, que hace que el sonido de un tren sea diferente cuando se aleja que cuando se está acercando).

Penzias y Wilson descubrieron en 1965 una radiación que llegaba hasta la Tierra desde todos los rincones del universo cuando trataron de disminuir el ruido en la señal recibida por una antena de radio de la Bell Telephone en New Jersey. Esta radiación, conocida como radiación de fondo de microondas, es muy poco energética, pero tiene la peculiaridad de ser muy isótropa, es decir, su espectro es casi independiente del punto del cielo desde el que llega. Recientemente, el satélite COBE ha detectado pequeñas anisotropías en la radiación de fondo.

Estas minúsculas diferencias entre la radiación que llega de direcciones distintas se pueden interpretar como la semilla de las estructuras (galaxias, cúmulos de galaxias...) que se observan hoy en día.

Albert Einstein formuló en 1905 su teoría general de la relatividad. Esta teoría modificó sustancialmente los conceptos en los que se basaba la cosmología. Según esta teoría, por tratar de resumirla en pocas palabras, no existe una fuerza gravitatoria, sino que es la materia (o más genéricamente, cualquier forma de energía) la que curva el espacio que la rodea. A partir de ese momento, en ese espacio la distancia más corta entre dos puntos ya no es la línea recta (que es lo que ocurre en una geometría euclídea) y por tanto las partículas se mueven en trayectorias más complicadas,

Cosmología

153

La expansión del universo Edwin P. Hubble comunicó en 1928 que todas las galaxias que había investigado, excepto las del Grupo Local, se alejaban de nosotros a velocidades radiales positivas. Fue posible deducir que el sistema de las galaxias está en permanente expansión al observar que las rayas espectrales estaban desplazadas hacia el rojo, como consecuencia del efecto Doppler.

Hubble fue también el primero que estudió la relación distancia-desplazamiento al rojo. Comprobó que la magnitud de su desplazamiento al rojo era directamente proporcional a la distancia a la que se encontraba la galaxia. El valor de la constante de proporcionalidad se estima en 75 ± 25 km/seg/Mpc, es decir, que por cada millón de parsecs a que se encuentra una galaxia, la velocidad de ésta se incrementa en alrededor de 75 km/seg. Ésta es la llamada constante de Hubble (H0), y uno de los objetivos de la cosmología moderna es mejorar las observaciones para calcularla con mayor exactitud.

Las investigaciones de Hubble señalaban que todas las galaxias, salvo las del Grupo Local, se alejan de la nuestra. Ello no significa en modo alguno que nuestra galaxia ocupe el centro del universo. En realidad, la expansión del universo es independiente de la posición del observador. Para explicarlo de una forma didáctica, los astrónomos suelen ayudarse de un globo de goma (espacio del universo) en el que se han dibujado numerosos puntos (galaxias) distribuidos al azar. Cuando se infla el globo, los puntos o galaxias empiezan a alejarse unos de otros. Algo similar sucede en el universo real.

a las que se conoce como geodésicas.

Al observar esas trayectorias, se cree que hay una fuerza que está desviando a la partícula, pero lo que ocurre en realidad es que ésta se mueve en un espacio curvo. Para ser exactos, hay que aclarar que no es el espacio físico tridimensional el que resulta deformado, sino un espacio-tiempo de cuatro dimensiones en el cual el tiempo es considerado como una

La teoría general de la relatividad formulada por Albert Einstein en 1905, revolucionó los fundamentos de la cosmología.

coordenada más. La teoría de Einstein se confirmó al observar durante un eclipse que la trayectoria de la luz proveniente de las estrellas se curvaba al pasar cerca del Sol. Este fenómeno no podía explicarse sin aceptar la nueva teoría. También se comprobó posteriormente que algunas observaciones astronómicas que no podían ser descritas según los antiguos conceptos newtonianos, por ejemplo ciertas anomalías de la órbita de Mercurio, se explicaban con detalle mediante la teoría einsteniana.

Actualmente se acepta de forma generalizada que el espacio es curvo, que el cosmos carece de centro, que el universo es finito, aunque ilimitado, y que está en expansión. Teóricamente, es posible imaginar universos tridimensionales curvados en un espacio de cuatro dimensiones o, incluso, universos de n dimensiones, curvados en un espacio de n + 1 dimensiones. Basta con ver al universo como la superficie de una hiperesfera tetradimensional (y, por tanto, sin centro ni borde, y sin nada más allá). Las galaxias serían puntos dibujados sobre esa superficie. La hiperesfera se está expandiendo a partir de un punto, creando más y más espacio en el universo y haciendo que la distancia en-

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ASTRONOMÍA

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tre las galaxias vaya aumentando con el tiempo. Si no hay suficiente materia para impedir que el universo continúe expandiéndose de forma indefinida, éste debe tener una forma abierta, curvada negativamente, como una silla de montar.

El modelo estándar cosmológico: la hipótesis del Big-Bang Este modelo, generalmente aceptado por los científicos actuales, se basa en un principio fundamental: el universo es homogéneo e isótopo, es decir, a gran escala y olvidándose de los pequeños detalles locales, el universo se ve igual desde la Tierra que desde cualquier otro punto. Partiendo de este principio general y aplicando la teoría general de la relatividad einsteniana, pueden deducirse muchos detalles de la historia del universo y de su futuro.

En primer lugar, partiendo de la idea de que la energía no se crea ni se destruye y dado que actualmente el universo está en expansión, se deduce que, si nos remontamos hacia atrás en el tiempo, hubo un momento en que toda la energía (radiación y materia) estuvo concentrada en un espacio muy pequeño. Si se retrocede unos se-

gundos más, se llega a la conclusión de que debió haber un primer instante en el que toda la energía se concentraba en un punto, con una densidad infinita, produciéndose una gran explosión que dio lugar al actual universo. Esa gran explosión es lo que se conoce con el término inglés “BigBang”, y desde entonces el universo ha estado en constante expansión.

Una vez constatado el ininterrumpido proceso de expansión del universo, es preciso tener en cuenta para entender su evolución que la única fuerza capaz de contrarrestarlo es la atracción gravitatoria entre las galaxias. En consecuencia, el futuro del universo dependerá de la cantidad de masa que contenga. Es posible establecer un valor crítico para la densidad de la materia en el universo, que es de 5 x 10-30 g/cm3, lo que equivale aproximadamente a 3 átomos de hidrógeno por cada metro cúbico de espacio. La futura evolución de nuestro universo será muy distinta dependiendo de si su densidad real es mayor o menor que ese valor crítico.

Universo pulsante. Si la densidad fuera mayor que la crítica, ello significaría que existe suficiente materia en el universo como para frenar completamente la expansión. En este caso llegaría un momento en el que el universo alcanzaría un valor máximo y

Las teorías cosmológicas actuales aceptan de forma mayoritaria que el universo es finito, aunque ilimitado, y que está en expansión.

comenzaría a contraerse hasta volver a concentrarse en un solo punto con densidad infinita. Este momento se conoce, en contraposición con el BigBang, como “Big Crunch”. Volvería entonces a producirse la gran explosión y de nuevo comenzaría a expansionarse. Evidentemente, con este modelo, la evolución del universo no sería otra cosa que un interminable ciclo de expansión-contracción-expansión-contracción. No existirían ni un origen ni un fin bien definidos, ni siquiera cambios que pudieran transformar una determinada estructura universal en otra completamente distinta. Es decir, tras contraerse y explotar, el universo recuperaría en un lapso de tiempo indeterminado su forma actual visto a gran escala. Esto no significa que los detalles de su estructura (galaxias, estrellas, planetas, formas de vida, etc.) se reprodujeran en ciclos como los actuales, de hecho lo más probable es que no fuera así.

Universo en permanente expansión. Si la densidad de materia fuera menor que la crítica, las fuerzas gravitatorias no podrían frenar el proceso de expansión, resultando entonces un universo abierto y en expansión permanente. En el caso concreto de que la densidad fuese igual que la crítica (de hecho, el preferido por casi todos los modelos teóricos), la expansión también sería permanente, pero tendiendo a detenerse en un tiempo infinito. El estado final del universo sería prácticamente vacío, sin procesos energéticos importantes, colmado por innumerables enanas blancas.

El valor de la densidad real del universo puede estimarse de varias formas, por ejemplo a partir de las observaciones que se tienen del número de galaxias y de la luminosidad de las mismas, o también a partir de la dinámica que se observa en las propias galaxias. En cualquiera de los casos, parece que el valor que se deduce para la densidad del universo es bastante menor que el crítico, lo cual significaría que la materia no podrá frenar la expansión. Sin embargo, esta conclusión aún no es definitiva. Hay problemas sin resolver, por ejemplo el de la materia oscura, que pueden hacer que algunas de las deducciones del modelo estándar hayan de ser reconsideradas.

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Según la teoría de la expansión del universo, la distancia entre las galaxias va continuamente en aumento.

Tomando como punto de partida la relación distancia-corrimiento al rojo de Hubble es posible estimar cuándo comenzó la expansión del universo.

Se acepta actualmente un lapso de 18.000 millones de años. Se ha llegado a esta conclusión estudiando la edad de sus objetos más antiguos y calculando la proporción de determinados elementos.

Etapas en la historia del universo Desde el Big-Bang hasta ahora, el universo ha atravesado varias etapas evolutivas, algunas extraordinaria-

Cosmología

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que el universo se hace homogéneo a gran escala. La gravitación se distingue del resto de fuerzas.

Ruptura electro-nuclear (t ~ 10-35 s). La fuerza nuclear se distingue de las demás.

Ruptura electro-débil (t ~ 10-10 s). Las dos fuerzas restantes, la electromagnética y la débil, se hacen distinguibles. Época de radiación (10-12 s < t < 30.000 años). La radiación predomina en el universo. Los neutrinos se liberan de la materia, los positrones y los electrones se aniquilan mutuamente y liberan energía. Se empieza a sintetizar el helio 4. Época de materia (30.000 años < t < 400.000 años). Se forman los átomos neutros. La materia se libera de la radiación y se liberan los fotones, que dan lugar a la radiación de fondo de microondas que se observa actualmente. La materia domina sobre la radiación.

Formación de galaxias y cúmulos (106 años < t < 1010 años) Actualidad (t ~ 1,5 · 1010 años)

mente cortas, pero de enorme importancia: Época de Planck (t < 10-43 segundos). La materia está tan concentrada que los principios cuánticos son fundamentales. Se desconocen las leyes de la física que regían en aquellos momentos. Todas las fuerzas eran indistinguibles entre sí. Época de Gran Unificación (10-43 s < t < 10-34 s). La fuerza gravitatoria se separa de las otras tres. No es posible distinguir entre la fuerza débil, la fuerte y la electromagnética.

Inflación (t ~ 10-35 s). Período de expansión especialmente rápido en el

_ Preguntas de repaso 1. ¿A qué se refiere la “paradoja de Olbers”?

2. ¿Cuál es la hipótesis del BigBang?

3. ¿Qué supuso la teoría de la relatividad de Einstein para la cosmología?

GLOSARIO

Acimut: Ángulo diedro formado por dos planos verticales: el que pasa por el punto de observación, su cenit y el astro observado, y el fijo que pasa por el punto de observación, su cenit y los polos. Midiendo el acimut y la altura cenital se obtienen las coordenadas horizontales de un astro, también llamadas acimutales.

Acreción: Proceso de formación de los astros mediante la acumulación y condensación de partículas del polvo y el gas interestelares.

Afelio: Punto más alejado del Sol en la órbita elíptica de un planeta del sistema solar.

Agujero negro: Región del espaciotiempo en que se crea un campo gravitatorio tan intenso que nada puede escapar de él, ni siquiera la luz.

Albedo: Fracción de luz que incide sobre la superficie de un astro y que es reflejada por éste.

Año cósmico: Período que tarda el Sol en completar una revolución en torno a nuestra galaxia. Se calcula en unos 225 millones de años.

Año luz: Distancia que recorre la luz durante un año, equivalente a unos 9,46 billones de kilómetros.

Auroras boreales: Destellos luminosos de vivos colores que se observan cerca de los polos. Se producen cuando el viento solar se encuentra con la heliosfera de la Tierra.

Big-Bang: Gran explosión de la que surgió el universo a partir de una singularidad del espacio-tiempo.

Big Crunch: Lo contrario del Big-Bang, es decir, la singularidad en el final del universo.

Cefeidas: Estrellas variables cuyo período de variación depende de su luminosidad real.

Cenit: Punto de la esfera celeste situado exactamente sobre el observador.

Centelleo: Peculiaridad óptica que se detecta en la intensidad y coloración de la luz que proviene de las estrellas.

Cero absoluto: La temperatura más baja posible, aquella en la que una sustancia ya no puede contener ninguna energía calorífica.

Ciclo del carbono: Reacción que tiene lugar en el núcleo de las estrellas cuando, en vez de transformar directamente en helio la mayor parte del hidrógeno, se produce helio a partir del hidrógeno y del carbono.

Cinturones de Van Allen: Bandas de partículas con carga eléctrica que rodean la Tierra. Son áreas en forma de anillos en las que gran cantidad de protones y neutrones se están moviendo en espiral entre los polos magnéticos de la Tierra.

Círculo máximo: El trazado sobre una esfera cuyo radio es igual al radio de la esfera. El ecuador celeste es un círculo máximo de la esfera celeste, y el ecuador terrestre es un círculo máximo de la Tierra.

Colapso gravitacional: Destrucción de un cuerpo celeste por acción de su propia fuerza de gravedad.

Constante cosmológica: Constante matemática introducida por Einstein en sus ecuaciones para evitar la tendencia inherente del espacio-tiempo a expandirse. En el plano físico representaría la energía del vacío.

Corona solar: Zona de la atmósfera solar que está incluida en la cromosfera y que aparece como una aureola en forma de rayos alrededor del disco solar. Se estima que su temperatura es del orden de los 200 millones de grados Celsius, por

lo que el nivel de ionización es tan alto que la composición química es difícil de precisar, debido a su extraordinaria inestabilidad.

Corrientes de convección: Movimientos en el interior de un fluido producidos por las diferencias de temperatura entre sus partes. Un caso típico son las corrientes de convección en el interior del manto terrestre. El material que se encuentra en las zonas más bajas se calienta y asciende, depositando parte de él en la litosfera, donde vuelve a enfriarse y desciende de nuevo a zonas profundas del manto.

Cromosfera: Región de la atmósfera solar –y, por analogía, de las de otras estrellas– de gran inestabilidad y que separa la zona más densa, conocida como fotosfera, de las zonas menos densas, que constituyen la corona solar.

Cúmulo globular: Agrupación de estrellas que se mantienen próximas entre sí gracias a las mutuas fuerzas gravitatorias. De entre los cúmulos estelares, son los más compactos y con mayor cantidad de estrellas.

Deceleración de las galaxias: Se establece comparando la velocidad de expansión de las galaxias más alejadas, y por tanto más viejas, con la de las más próximas, que son las más jóvenes. Conocer el grado de deceleración de las galaxias más lejanas es fundamental para adoptar alguno de los dos modelos propuestos para la evolución del universo.

Declinación: Distancia angular de un punto del cielo al ecuador celeste, equivalente a la latitud terrestre, y que sirve, junto con el ángulo horario, para establecer las coordenadas horarias de un astro.

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Deferente: Los primeros astrónomos de la Humanidad llamaron deferente a las grandes órbitas circulares, las cuales, según estas teorías, debían describir todos los planetas alrededor de la Tierra.

Denudación: Extenso proceso mediante el cual aparecen al descubierto masas de rocas ocultas y cuya fuerza exógena es la erosión.

Desplazamiento hacia el rojo: Enrojecimiento de la luz de una estrella que se aleja del punto de observación, debido al efecto Doppler.

Eclíptica: Plano en el que está contenida la órbita de la Tierra alrededor del Sol. El plano de la eclíptica corta al ecuador terrestre con un ángulo de 23o 27’, a lo que se denomina oblicuidad de la eclíptica.

Electrón: Partícula elemental con carga eléctrica negativa. Uno de los constituyentes básicos de la materia. Forman parte de los átomos, distribuyéndose alrededor del núcleo en niveles de energía cuantizados.

Enana blanca: Estrella que, aun sin alcanzar la densidad de un púlsar o de un agujero negro, es muy compacta y está próxima al final de su vida. Para que una estrella pueda estabilizarse como enana blanca y extinguirse luego lentamente es preciso que su masa sea inferior a un límite fijado entre 1,2 y 1,4 masas solares.

Efecto Doppler: Efecto según el cual una onda emitida por una fuente en movimiento es recibida por un observador en reposo con una frecuencia distinta de aquella con la que fue emitida. Cuando la fuente se aleja del observador, la frecuencia recibida es menor que la inicial.

Epiciclo: Según los astrónomos antiguos, pequeña órbita que trazarían los planetas al mismo tiempo que giraban según el gran círculo al que denominaron deferente.

Espacio-tiempo: Se denomina así al espacio de cuatro dimensiones, en el cual el tiempo es una coordenada más, por lo general indistinguible de las tres coordenadas espaciales.

Espectro: Resultado de la dispersión de un conjunto de radiaciones. Toda sustancia posee un espectro característico asociado a su capacidad de absorber o emitir energía electromagnética.

Espículas: Chorros de gas producidos por campos magnéticos que aparecen en la cromosfera solar. Pueden elevarse hasta los 10.000 km de altura y alcanzar velocidades de 25 km/s.

Estrellas eruptivas: Son las que varían su luminosidad con gran rapidez y de un modo irregular, manifestando oscilaciones de tan sólo una centésima de luminosidad media. La aparición de este fenómeno se atribuye no tanto a las inestabilidades electromagnéticas como a la formación y desplome parcial de una nebulosidad formada a partir de la materia expulsada desde la superficie de la propia estrella.

Estrellas espectroscópicas: Estrellas múltiples, casi siempre binarias, cuyos componentes se encuentran tan próximos entre sí que, en la observación al telescopio, parecen estrellas simples; solamente pueden diferenciarse mediante técnicas espectroscópicas.

Estrellas múltiples: Son las que conforman un sistema de más de dos componentes. Prácticamente desconocidas, se considera que algunas cuentan hasta con seis componentes. Las más habituales son las estrellas binarias.

Evo: Término que algunos astrónomos utilizan para expresar un período de tiempo de mil millones de años.

Excentricidad: Forma más o menos circular o alargada que presenta la elipse.

Fisión: Proceso físico por el cual el núcleo de un átomo, normalmente pesado, se fracciona en otros dos núcleos más ligeros. En este proceso se libera energía.

Fotómetro: Instrumento para medir la intensidad de la luz.

Fotosfera: Región de la atmósfera del Sol –o de cualquier otra estrella– en la que se concentra la mayor parte de la densidad de radiación visible que puede percibirse de ella.

Fuerza centrífuga: Fuerza aparente que actúa sobre un cuerpo que gira en torno a un punto o un eje, y que tiende a alejarlo del mismo.

Fusión: Combinación de los núcleos de dos átomos ligeros para constituir el núcleo de un átomo más pesado. En este proceso se libera energía. Es el proceso físico que se produce en el interior de las estrellas.

Glosario

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Geoide: Figura geométrica que se obtiene prolongando imaginariamente el nivel de los océanos a través de las masas continentales. Es la forma teórica de la Tierra.

Gránulos: Millones de enormes rugosidades que componen la superficie del Sol. Un gránulo solar tiene aproximadamente unos 1.000 km de ancho.

Grupo local: Grupo compuesto por la veintena de galaxias más próximas a la Vía Láctea.

Heliocéntrico: Se denomina así al modelo de sistema planetario que tiene al Sol como centro.

Hidrodinámica: Parte de la mecánica que trata el movimiento de los fluidos y de los cuerpos sumergidos en ellos.

Inercia: Tendencia por la cual un objeto en movimiento continúa desplazándose en línea recta, a no ser que sufra la influencia de algo que lo desvíe de su camino.

Isótopo: Cada uno de los núcleos atómicos de un mismo elemento químico, pero con distinta masa atómica.

Todos los isótopos de un elemento tienen idéntico número de protones, pero diferente cantidad de neutrones.

Ley de Hubble: Enunciada en 1928 por Edwin P. Hubble, afirma que cada galaxia se aleja de nosotros con una velocidad que aumenta proporcionalmente con la distancia. (V = Hx, siendo V la velocidad, H la constante de Hubble y x la distancia de la galaxia).

Libración: Movimiento de balanceo de la Luna que permite vislumbrar desde la Tierra el borde de su cara oculta.

Límite de Chandrasekhar: Establecido en el año 1928 por Subrahmanyan Chandrasekhar al calcular que una estrella fría cuya masa fuera 11/2 la masa del Sol no podría soportar su propia gravedad. Así pues, el límite es la máxima masa posible por encima de la cual una estrella fría estable tiene que colapsar a un agujero negro.

Luminosidad: Cantidad de energía que emite una estrella por segundo. Para medirla se debe tener en cuenta la temperatura absoluta superficial de la estrella y la de su superficie.

Magnetosfera: Campo magnético alrededor de un cuerpo celeste.

Magnitud absoluta: Medida del brillo real de la estrella, es decir, la magnitud que tendría una estrella si fuera observada desde una distancia de 10 parsecs.

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ASTRONOMÍA

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Magnitud aparente: Brillo aparente de un astro.

Mapa celeste: Conjunto de fotografías o dibujos del firmamento que reproducen sus regiones y permiten la localización de los astros visibles desde la Tierra.

Materia oscura: Misteriosa componente no luminosa del universo necesaria para explicar, entre otras cosas, la dinámica de las galaxias. Es probable que sea de naturaleza distinta a la materia que conocemos y constituya más del 99 por ciento de la masa total del universo.

Nadir: Punto de la esfera celeste opuesto al cenit, es decir, intersección de la vertical con la esfera celeste del lado opuesto al observador, respecto de la Tierra.

Nebulosas planetarias: Extensos anillos luminosos que circundan a una estrella central muy poco brillante y caliente. Absorben la radiación de la estrella en el ultravioleta y la vuelven a emitir más fría en forma de radiación visible.

Neutrino: Partícula elemental que seguramente carece de masa y que sólo se ve afectada por la fuerza débil y la gravedad.

Novas: Estrellas que, al expulsar una capa de gas caliente, aparecen más brillantes durante un corto período de tiempo, lo que indujo a creer que se trataba de nacimientos de nuevas estrellas.

Núcleo: Parte central del átomo, compuesto por protones y neutrones, que se mantienen unidos merced a una fuerte interacción.

Nucleosíntesis: Formación de nuevos núcleos atómicos a través de cadenas de reacciones. La nucleosíntesis a escala galáctica es un proceso muy complejo y cuyo resultado es la paulatina constitución de núcleos de elementos cada vez más pesados.

Nutación: Fenómeno consistente en un movimiento oscilatorio del eje de la Tierra, que describe en el espacio una pequeña elipse, con un período aproximado de 18 años. Este movimiento determina que la inclinación del plano del ecuador terrestre sobre la eclíptica varía 18” cada 18 años.

Oposición: Un planeta está en oposición a la Tierra cuando esta última se encuentra entre éste y el Sol.

Órbita: Curva que describe un cuerpo en su movimiento en el espacio.

Ozono: Gas incoloro, muy inestable, que se origina a partir del oxígeno merced a las descargas eléctricas.

Paralaje: Desplazamiento aparente de la posición de un cuerpo cuando se le observa desde dos posiciones distintas.

Parsec: Distancia a la que una estrella presentaría una paralaje de un segundo de arco. Equivale a 3,26 años-luz.

Partícula elemental: Se denomina así a la partícula que no puede ser dividida.

Perihelio: Punto más cercano al Sol de una órbita elíptica de cualquier planeta del sistema solar.

Período sinódico: Tiempo que transcurre entre dos alineaciones consecutivas de cuerpos celestes. El período sinódico de un planeta es el tiempo que transcurre entre dos conjunciones o dos oposiciones consecutivas con una determinada estrella.

Planetésimos: Diminutas partículas sólidas que son producto de la condensación del gas y que, según las teorías catastrofistas, fueron los núcleos primitivos de los planetas.

Positrón: Antipartícula de carga positiva del electrón.

Precesión: Movimiento lento, en sentido inverso, de los puntos equinocciales, causado por la atracción del Sol y de la Luna sobre el ensanchamiento ecuatorial terrestre.

Protoestrella: Núcleo denso y estable originado por la contracción gravitatoria de una nube de materia estelar y la presión del gas que tiende a detener esta contracción. Este núcleo es un embrión estelar.

Protón: Partícula elemental de carga positiva. Junto con los neutrones, es el principal componente del núcleo de los átomos.

Protuberancias solares: Llamaradas de hidrógeno gaseoso incandescente que se observan en ocasiones a simple vista en el limbo del Sol durante un eclipse total.

Pulsación: Variación periódica de una propiedad (p. ej., la luminosidad).

Púlsar: Estrella colapsada, extremadamente densa, que emite ondas radioeléctricas.

Quásar: Contracción del término inglés quasi star, casi estrella, utilizada para designar a los cuerpos celestes que, desde el punto de vista

de su radiación, son emisores muy intensos de ondas de radiofrecuencia, pero que, en lo que respecta a su apariencia óptica, se perciben como objetos de tamaño relativamente reducido asimilables a las estrellas.

Radiación de fondo de microondas: La que procede del brillo del universo primitivo caliente y que, por estar fuertemente desplazada hacia el rojo, no aparece como luz visible, sino como microondas.

Radiactividad: Descomposición espontánea de un tipo de núcleo atómico en otro.

Radiogalaxia: Galaxia cuya intensidad en el campo de la emisión resulta hasta un millón de veces mayor que el de las galaxias normales y que, en consecuencia, mantiene niveles de emisión radioeléctrica muy superiores a los habituales en términos astronómicos.

Radiotelescopio: Instrumento que detecta las ondas radioeléctricas que emiten los cuerpos celestes.

Ráfaga meteórica: Trayectoria de un meteorito que puede ser observado durante un corto intervalo de tiempo.

Rayos gamma (γ): Radiación de onda muy corta cuyas longitudes son de 10-4 a 10-12 m. Son más penetrantes que los rayos X. Rayos X: Radiación de onda corta de 10-8 a 10-11 m.

Refracción: Desviación de un rayo luminoso al pasar de una sustancia transparente a otra que es más o menos densa que la primera.

Relatividad especial: Teoría de Einstein que parte de la idea de que las leyes de la ciencia deben ser las mismas para todos los observadores que se mueven libremente, independientemente de su velocidad.

Relatividad general: Teoría de Einstein basada en la misma idea que la de la relatividad especial, pero que explica la fuerza de la gravedad en términos de la curvatura de un espacio-tiempo de cuatro dimensiones.

Repulsión cósmica: Término acuñado por Georges Lemaître para definir la fuerza que hace que las galaxias se alejen unas de otras y que sólo se manifiesta cuando se consideran grandes distancias.

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Secuencia principal: En el diagrama H-R manifiesta el período central en la vida de una estrella.

Singularidad: Punto en el espacio en el que la curvatura del espacio-tiempo se hace infinita.

Sistema binario: Se denomina así al sistema formado por dos estrellas que se mueven una alrededor de otra.

Supernova: Estrella que experimenta un aumento rápido y grande de su brillo, aumento al que sigue una rápida extinción. La luminosidad que puede alcanzar una supernova es de 1010 la del Sol.

Tiempo sidéreo: Tiempo medido según la rotación de la Tierra con respecto a la estrellas y no con relación al Sol. Tormenta magnética: Variación del campo magnético que rodea a la Tierra, causada por el bombardeo de partículas de alta energía emitidas por el Sol durante sus períodos de intensa actividad.

Transporte radiactivo: Método de transporte de energía consistente en que los fotones son captados y reemitidos por los átomos. Es el que se produce en las capas interiores de una estrella.

Glosario

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Ultravioleta: Radiación más energética que la perteneciente a la parte visible del espectro de la luz y que se extiende a partir del color violeta. Resulta peligrosa para los seres vivos debido a su acción química.

Unidad astronómica (U.A.): Distancia que separa la Tierra del Sol –150 millones de kilómetros–, que ha sido adoptada como patrón para medir casi todas las restantes distancias astronómicas.

Viento solar: Flujo de partículas atómicas emitidas por el Sol y que se propagan por el sistema solar.

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REPASO

La ciencia astronómica 1. Johannes Kepler fue un maestro de escuela nacido en Alemania en 1571 y que, basándose en las observaciones planetarias de Tycho Brahe, enunció tres leyes que describen el movimiento de los planetas, sin explicar su causa. La primera ley dice que todos los planetas describen órbitas elípticas, en uno de cuyos focos se sitúa el Sol; la segunda ley de Kepler afirma que el radio de la órbita barre áreas iguales en tiempos iguales; y según su tercera ley, los cuadrados de los períodos de revolución de los planetas son proporcionales a los cubos de sus distancias medias respecto al Sol. 2. Atendiendo al tipo de objetos observados se subdividiría en astronomía planetaria (los planetas y el sistema solar en general), astrofísica estelar (las estrellas y la materia interestelar), astrofísica galáctica (dinámica, formación, estructura y clasificación de galaxias) y cosmología (el universo como un todo y estructuras a gran escala).

3. La mecánica celeste, es decir, el estudio de las fuerzas que actúan sobre los astros y las consecuencias que se derivan de su acción, se basa en las leyes de Newton. Isaac Newton fue quien culminó el trabajo emprendido por Kepler. Descubrió la ley de la inercia y, apoyándose en ese principio, estableció la existencia de una fuerza a la que llamó gravedad. Su ley de gravitación, según la cual la fuerza disminuye en proporción inversa al cuadrado de la distancia, es válida para cualquier punto del universo. Einstein, por su parte, demostró que la fuerza de la gravitación universal no es constante.

La observación astronómica 1. Los sistemas de coordenadas tienen como finalidad localizar la posición de los objetos con respecto a una referencia determinada. Las coordenadas terrestres ayudan a identificar y situar cualquier punto de la superficie terrestre. Las coordenadas celestes, basadas en un sistema muy parecido al terrestre, sirven para localizar objetos en el firmamento.

2. Las constelaciones son agrupaciones de estrellas establecidas artificialmente por los hombres, dado que, en la mayoría de los casos, no existe motivo para englobar unas estrellas con otras. En realidad, el hombre quiso ver en el cielo figuras o mitos que pertenecían a su cultura o bien la representación de animales u objetos de su entorno. A partir de 1930, la Unión Astronómica Internacional admite un número de 88 constelaciones, 64 de las cuales nos fueron legadas por nuestros antepasados.

3. Los instrumentos por excelencia son el telescopio y la cámara fotográfica.

Existen dos clases típicas de telescopios: el reflector y el refractor. Ambos presentan ventajas e inconvenientes, si bien los astrónomos se decantan por los reflectores debido a la dificultad que entraña construir grandes telescopios refractores. Por otra parte, en los actuales observatorios astronómicos casi todas las observaciones se efectúan con la ayuda de detectores de estado sólido, como los reticones o los CCD, que han desplazado casi definitivamente a las placas fotográficas que se usaban antaño.

La Tierra 1. La Tierra, al igual que el sistema solar, se formó a partir de una nube de polvo por condensación. Según la teoría de la acumulación, en un principio el Sol se formó por la condensación originada por la gravitación; después, la nube de polvo que giraba alrededor del Sol se fraccionó en trozos que, por acumulación, formaron los planetas.

2. Existen tres capas principales: la corteza terrestre –que es la capa externa–, en la que prevalecen el oxígeno, el silicio y el aluminio; el manto o capa intermedia, formada por silicatos; y el núcleo –o capa más interna–, formada por una aleación de hierro y níquel y en la que también se encuentran silicio, carbono y azufre.

3. Nuestro planeta, al igual que el resto de los planetas del sistema solar, está sometido a las leyes de la dinámica celeste. Los movimientos de la Tierra son fundamentalmente dos: la traslación alrededor del Sol y la rotación en torno al eje de sus polos.

La traslación es un movimiento en que el centro de gravedad del sistema Tierra-Luna describe una órbita elíptica en uno de cuyos focos se encuentra el Sol. La órbita tiene un semieje superior a los 150 millones de km, distancia que recibe el nombre de unidad astronómica. La Tierra tarda en recorrer una órbita completa aproximadamente 365,256 días.

La rotación es el movimiento de la Tierra alrededor de su eje polar. Tarda unas 24 horas en completar una vuelta sobre su propio eje. Este movimiento determina la sucesión de los días y de las noches, y se ve afectado por la acción de las mareas, que tiende a aumentarlo.

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La Luna 1. La Luna, como la Tierra, presenta una forma aproximadamente esférica, con una doble protuberancia causada por la atracción gravitatoria ejercida por nuestro planeta. Su diámetro es de 3.473 km, es decir, una cuarta parte del diámetro de la Tierra. La masa de la Luna, 7,35 x 1022 kg, equivale a 1/81,4 de la masa terrestre. La superficie lunar es de 38 millones de km2, y la densidad media de 3,34 g/cm3, bastante inferior a la de la Tierra. La gravedad lunar supone un sexto del total de la gravedad terrestre (cerca de 1,62 cm/seg2), lo que significa que un hombre de 66 kg de peso en la Tierra solamente pesaría 11 kg en la Luna.

2. Porque la Luna gira sobre su eje mientras gira alrededor de la Tierra.

Al tiempo que da una vuelta a la Tierra, sólo completa una vuelta sobre sí misma. En otras palabras, el período de rotación de la Luna es igual al período de revolución sidérea. La atracción gravitatoria de la Tierra fue lo que provocó la igualdad de unos períodos que eran diferentes cuando se formó la Luna.

3. El origen de estas extrañas concentraciones de masa es objeto de debate entre los astrónomos. Para unos, los mares lunares son cráteres enormes producidos por la colisión de gigantescos meteoritos. Para otros fueron realmente mares de agua en algún momento de la historia de la Luna. El exceso de masa se explicaría por el depósito de sedimentos densos antes de que el agua se evaporase al espacio.

El Sol 1. La fotosfera es la capa superficial del Sol y de ahí procede la mayor parte de la energía luminosa y calorífica que recibimos. Sobre la fotosfera se sitúa otra capa, llamada cromosfera.

Más allá de la cromosfera se extiende la corona, una capa de varios millones de kilómetros de espesor que alcanza temperaturas extraordinariamente elevadas. Por debajo de la fotosfera existen una serie de capas interiores que se extienden hasta el núcleo del Sol, que es donde se produce la energía solar.

2. Hans Albrecht Bethe fue el físico que afirmó que la producción de la energía solar tiene su origen en una serie de reacciones termonucleares que se producen en el interior del Sol. Estas cadenas de reacciones, denominadas protón-protón, convierten 400 millones de toneladas de hidrógeno en helio cada segundo. En síntesis, de las reacciones de combustión termonuclear del hidrógeno resulta la fusión de cuatro núcleos de hidrógeno en uno de helio. La consiguiente pérdida de materia se convierte en energía según la conocida fórmula de Einstein E = mc2.

3. Se traslada mediante dos clases de procesos. Por un lado, por medio del proceso de radiación, que se lleva a cabo en las capas más internas y que consiste fundamentalmente en la absorción por parte de los átomos de los fotones de alta energía y la posterior difusión de otros fotones de menor energía. Por otro lado, en las capas externas se cumple el proceso de convección, por el cual se forman corrientes ascendentes de gas caliente que desplazan al gas más frío de las capas superficiales, lo cual obliga a descender al gas más frío, que se calienta y vuelve a ascender de nuevo.

El sistema solar 1. El sistema solar, que contiene planetas con sus respectivos satélites girando alrededor del Sol, asteroides, cometas y materia interplanetaria, se divide en dos áreas: a) el sistema solar interno, la región más próxima al Sol, que comprende los planetas Mercurio, Venus, la Tierra y Marte, y b) el sistema solar externo, el área más alejada del Sol, donde se sitúan los llamados planetas jovianos –Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno–, y Plutón, que posee una naturaleza diferente a la de los planetas jovianos.

2. Los cometas son cuerpos planetarios de reducidas dimensiones que orbitan alrededor del Sol en órbitas elípticas muy excéntricas, razón por la cual al contemplarlos desde la Tierra parecen desaparecer para regresar al cabo de un período cíclico de tiempo. Los cometas se componen fundamentalmente de un núcleo central alrededor del cual aparece una cabellera cuando se acercan al Sol, en

Respuestas a las preguntas de repaso

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tanto que el helio que los compone comienza a evaporarse. El flujo de iones y polvo que expulsa la cabellera hace que aparezcan dos colas, llamadas de gases y polvo, respectivamente, a lo largo de varios millones de kilómetros.

3. Los asteroides son planetas menores, pequeños astros que se mueven en órbitas elípticas. Algunos grupos están situados en una región comprendida entre Marte y Júpiter, llamada el cinturón de asteroides, mientras que otros se ubican en torno a Júpiter. Su tamaño es muy variable y, de acuerdo con las últimas deducciones científicas, los asteroides son trozos de materia que se condensaron al formarse los planetas y, en consecuencia, no son restos de un gran planeta que se hubiera disgregado, al contrario de lo que siempre se había creído.

Las estrellas 1. Las estrellas, como los planetas, nacen debido al colapso gravitatorio de una nube de gas y polvo interestelares. La atracción gravitatoria que determinó la formación de las estrellas mantuvo luego su cohesión y supuso un factor decisivo para su evolución.

2. El método que se emplea para establecer la distancia entre las estrellas más próximas y el sistema solar se denomina método de la paralaje heliocéntrica. Sucintamente explicado, dicho método consiste en resolver un triángulo cuya base es dos veces la distancia entre la Tierra y el Sol, y cuya altura es la distancia entre la Tierra y la estrella. El ángulo de paralaje se averigua midiendo la posición de una estrella en dos días diferentes, separados entre sí por seis meses.

3. Los astrónomos miden el brillo de las estrellas utilizando unidades arbitrarias que reciben el nombre de magnitudes. Las magnitudes pueden ser aparentes y absolutas. Las primeras conforman una escala en la cual las estrellas más brillantes tienen una magnitud cero, y a las progresivamente menos brillantes se les asigna una magnitud mayor que cero. Para calcular las magnitudes absolutas se utiliza un patrón de distancias que indica el brillo con que

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ASTRONOMÍA

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aparecerían las estrellas si estuvieran exactamente situadas a una distancia del Sol de 10 parsec.

4. En la primera fase de su evolución, la estrella alcanza una simetría casi esférica, que recibe el nombre de protoestrella o embrión estelar. Durante esta fase, la estrella es muy inestable y suele modificar su aspecto (más o menos brillo) y su estado interno en función de su masa inicial. Las que cuentan con mayor masa comienzan antes a experimentar en su interior las reacciones termonucleares, es decir, la fusión de núcleos de hidrógeno para formar otros de helio. Se trata de estrellas azules, muy luminosas y que ocupan en el diagrama H-R una posición sobre la secuencia principal. Más tarde, la estrella empieza a dibujar, sobre el diagrama H-R, un camino evolutivo que desemboca en un punto concreto según sea su masa. Una vez que el 10 por ciento de su hidrógeno se ha convertido en helio, su núcleo se contrae, sus capas exteriores se expanden y la luminosidad aumenta: la estrella ya se ha transformado en una gigante roja. Al final estallará y expulsará con gran violencia una parte de su masa, quedando un residuo muy denso que es una estrella de neutrones o un agujero negro. No obstante, las estrellas que tienen una masa inferior a la del Sol terminan su vida como enanas blancas, contrayéndose por efecto de su propia gravitación y convirtiéndose en objetos negros y fríos.

Las galaxias 1. Según la teoría más compartida por los científicos, las galaxias nacieron de la contracción gravitatoria experimentada por nubes de gas y polvo.

Allí donde la densidad era lo suficientemente alta se contrajeron para formar estrellas. Cuando la nube que colapsó giraba rápidamente sobre sí misma, se formó una galaxia espiral.

En el caso contrario, o cuando la perturbación inicial que hizo colapsar la nube era muy grande, se formaron galaxias elípticas. Algunas galaxias elípticas se han originado por la colisión de dos galaxias espirales.

2. Los quasars, o radiofuentes cuasi estelares, fueron descubiertos por los radioastrónomos durante la década de 1950. Desde su descubrimiento

han sido tema de permanente debate, llegándose en un principio a creer que se trataba de estrellas situadas dentro de nuestra galaxia. Hoy en día parece predominar entre los científicos la idea de que se trata de núcleos de viejas galaxias en explosión. Se encuentran a enormes distancias de nuestra galaxia.

3. La masa no luminosa contenida en una galaxia. Con la información que se dispone hoy se calcula que el 99 por ciento del universo está compuesto por dicha materia oscura, de naturaleza aún desconocida.

La Vía Láctea y el Grupo Local 1. La Vía Láctea es la galaxia en la que se encuentra el sistema solar, es decir, nuestra galaxia. Está compuesta por billones de estrellas cuya distribución no es uniforme, y en el espacio interestelar existen extensas nubes de polvo y gas denominadas nebulosas. Su estructura es espiral, con tres brazos que surgen a partir del núcleo galáctico, y su diámetro estimado alcanza una extensión de unos 100.000 años-luz.

2. Los cúmulos estelares son agrupaciones de estrellas que se han formado en la misma región del espacio y, aproximadamente, durante la misma época. Son estrellas que viajan juntas y están unidas por interacciones gravitatorias. Pueden ser de dos tipos: cúmulos abiertos y cúmulos globulares. Los cúmulos abiertos tienen menor cantidad de estrellas y formas muy irregulares. Son sistemas en formación, cuyas estrellas más luminosas son supergigantes azules muy jóvenes. Los cúmulos globulares son más compactos y poseen un mayor número de estrellas.

Su forma es casi esférica, y una parte importante de sus estrellas pertenecen a la clase de gigantes rojas, es decir, se trata de estrellas muy viejas que están en las últimas fases de su proceso evolutivo.

3. Las nebulosas son grandes nubes de gas y polvo que ocupan amplísimas zonas del firmamento. Se dividen en nebulosas brillantes y nebulosas oscuras. Las brillantes, también llamadas nebulosas de emisión, producen luz visible. La luz se origina por la

presencia en su interior de una estrella o grupo de estrellas que desprenden energía y, en consecuencia, emiten radiaciones a longitudes de onda visibles. Las nebulosas oscuras tienen tal cantidad de partículas de polvo que ocultan la luz de las estrellas situadas tras ellas.

4. Se denomina Grupo Local al conformado por las galaxias más próximas a la Vía Láctea y por ésta misma. Está compuesto por unas veinte galaxias, entre las que destacan la Gran Nube de Magallanes, la Pequeña Nube de Magallanes y la galaxia de Andrómeda, también conocida como M 31.

Cosmología 1. El astrónomo alemán Heinrich Wilhelm Matthäus Olbers (1758-1840) llegó a la conclusión de que el hecho de que el cielo nocturno fuera oscuro suponía una paradoja en el caso de que el universo fuera estático y uniforme. Si así ocurriera, el cielo nocturno debería estar completamente iluminado porque la cantidad de luz que llegaría a la Tierra debería ser infinita y, en consecuencia, el cielo brillaría con la luminosidad de un sol gigantesco. A partir de este razonamiento, incluso teniendo en cuenta los errores cometidos por Olbers, se dedujo que el universo no es estático, sino que está en expansión, lo que es irrefutable para cualquier teoría cosmológica actual.

2. La hipótesis del Big-Bang en relación con el origen del universo es la que actualmente tiene mayor aceptación entre los científicos. Fue formulada por George Gamow, quien se basó en la idea de Georges Lemaître sobre el átomo primitivo. Según ello, el universo comenzó a raíz de la concentración de toda la masa con unas altísimas temperatura y densidad. Tras una gran explosión, el universo empezó a expandirse y la temperatura a descender. Así, los protones y neutrones primitivos comenzaron a combinarse para generar los núcleos de átomos de hidrógeno pesado, que se combinaron a su vez con más protones y neutrones para formar núcleos de helio. A continuación, ciertas regiones del universo se colapsaron y dieron origen a las galaxias. Con el transcurso del tiempo, el gas de hidrógeno y de helio de las galaxias se

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disgregó en pequeñas nubes, que se colapsaron por el efecto de su propia gravedad. Iniciadas las reacciones de fusión nuclear, aparecieron las estrellas y los sistemas planetarios.

3. Las teorías de Einstein revolucionaron la física moderna y originaron un nuevo modelo cosmológico. A partir de sus dos premisas fundamentales,

a saber, la velocidad de la luz es finita y constante para cualquier observador, y las leyes de la física son válidas para observadores distintos que se mueven unos respecto de otros, Einstein propuso un modelo cosmológico en el cual el universo es un continuo espacio-tiempo de cuatro dimensiones. Teniendo en cuenta los efectos de la gravitación, afir-

Respuestas a las preguntas de repaso

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mó que éstos deformaban el continuo espacio-tiempo, provocando la curvatura del universo. Así, la trayectoria más corta entre dos puntos ya no es una línea recta cuando hay cuerpos masivos (o energía) presentes y las partículas se mueven en trayectorias más complicadas, dando la impresión de estar sometidas a una fuerza.

ZOOLOGÍA •La ciencia zoológica •Clasificación y sistemática de los animales •Los protozoos •Los celentéreos o cnidarios •Los gusanos •Los anélidos •Los artrópodos •Los insectos •Los moluscos •Los equinodermos •Los cordados •Los peces •Los anfibios •Los reptiles •Las aves •Los mamíferos

LA CIENCIA ZOOLÓGICA

L

a zoología es la rama de las ciencias naturales o biológicas que estudia el reino animal; se ocupa tanto de las especies vivas como de las extinguidas. Su campo de actuación es ingente, ya que abarca todos los aspectos de la vida animal, desde los microscópicos hasta los sociales.

La zoología general, que se ocupa de los principios y leyes comunes a todos los animales, se diversifica en diferentes y numerosas ramas, según el objeto de estudio concreto y el grado de especialización.

Así, la zoología descriptiva es la que atiende al estudio de grupos específicos de animales, mientras que la sistemática se ocupa de la clasificación y categorización de los mismos en grandes grupos, con ayuda de la taxonomía.

El estudio específico de los diferentes grupos animales da origen a su vez a otras tantas ramas de la zoología, como la ictiología, que estudia los peces; la ornitología, que se ocupa de las aves; la entomología, de los insectos; la herpetología, de los reptiles; la malacología, de los moluscos; la helmintología, de los gusanos, y la mastozoología, de los mamíferos.

Por otra parte, la zoología requiere la participación de otras disciplinas, comunes a otras ramas de la biología, como la anatomía, que estudia los órganos de los animales; la citología, que se centra en el estudio de la estructura celular; la histología, en el de los tejidos; la fisiología, que se ocupa de las funciones vitales; la genética, de la herencia; la embriología, del desarrollo del embrión, o la patología, de las enfermedades.

Del estudio de las líneas evolutivas se encarga la filogenia, ayudada por la paleontología animal, o ciencia de los restos fósiles.

Por último, del estudio de los animales como seres sociales que pueblan la tierra y que se relacionan entre sí y con el medio ambiente en el que viven se ocupan disciplinas tales como la ecología, la etología o sociología

animal y la zoogeografía, y del estudio de las leyes que rigen el comportamiento animal, la psicología.

Evolución histórica de la zoología Los antiguos no poseían nociones precisas sobre los animales. La idea

Las ciencias zoológicas experimentaron un considerable desarrollo a partir del siglo XIX con el descubrimiento de la fauna de las profundidades marinas. La rama de la zoología que estudia los peces es la ictiología.

Fotografías de cabecera: imagen microscópica de larva del género Strongiloides, gusano parásito del intestino humano (izq.), y esquema de cadena trófica de flujos de energía en el ámbito zoológico (der.).

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ZOOLOGÍA

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La ornitología es la rama de la zoología encargada del estudio de las aves. En la imagen, vuelo de una gaviota.

como animales vertebrados e invertebrados; los segundos tienen sangre, pero sin glóbulos rojos. Si el gran filósofo de Estagira supo establecer un cuadro grandioso y armonioso de los seres vivos, no se preocupó, sin embargo, de definir las categorías, es decir, el género y la especie.

La edad media realizó un solo servicio a la ciencia: la conservación de los manuscritos

de una ciencia descriptiva de la naturaleza no prosperó en los pueblos semíticos hasta que entraron en contacto con el espíritu griego.

La civilización helena estaba demasiado inclinada hacia las especulaciones filosóficas y las generalidades como para producir trabajos zoológicos coordinados con un espíritu científico, como se entiende ahora este término.

La zoología racional de Aristóteles Aristóteles fundó, sin embargo, la llamada zoología racional al reunir los tipos de animales conocidos en su tiempo en ocho categorías o grupos, comprendidos en dos grandes secciones: los animales provistos de sangre y los animales exangües, secciones que corresponden a los que más tarde Jean-Baptiste Lamarck clasificaría

de la antigüedad. El Renacimiento trajo consigo el interés por la experimentación y la observación directa y, con los grandes descubrimientos del siglo XVI, los europeos conocieron la fauna de otros continentes y comenzaron a describirla con cierto rigor.

La nomenclatura binaria de Linneo Entre finales del siglo XVII y principios del siglo XVIII se acentuó la afi-

A lo largo del siglo XX, la zoología descriptiva experimentó un notable desarrollo, estableciendo nuevas relaciones orgánicas entre las distintas especies animales.

En la imagen, cría de gorila de Ruanda.

ción a las ciencias naturales, a cuyo desarrollo contribuyeron principalmente anatomólogos y fisiólogos, pero también algunos naturalistas puros, como Carl Linneo y Georges-Louis Leclerc, conde de Buffon. Al primero se le debe la implantación, aún vigente, de la nomenclatura binaria, con su denominación breve y precisa de género y especie.

Jean-Baptiste Lamarck y Georges Cuvier fundaron sus clasificaciones en la anatomía comparada; posteriormente, con los trabajos de C. E. von Baer sobre embriología, los de Gustav Schleiden y Theodor Schwann sobre las células y los de zoogeografía de Louis Agassiz, Konrad Viktor Schmarda y Alfred Rusell Wallace, se pudieron ampliar los tipos hasta siete; pero las mayores modificaciones de la clasificación y su significado se deben a las teorías transformistas.

Entre los principales acontecimientos del siglo XIX en el ámbito zoológico cabe reseñar la publicación en 1859 de El origen de las especies, de Charles Darwin, y la consiguiente difusión de la teoría de la evolución, basada en el principio de que la selección natural es el mecanismo principal que regula el desarrollo y las interrelaciones de los seres vivos en general, y de los animales en particular.

Las teorías de Darwin servirían de base para todos los posteriores estudios sobre la herencia y la variabilidad de los rasgos característicos en las poblaciones animales.

A finales del siglo XIX influyeron decisivamente en el progreso de las ciencias zoológicas los descubrimientos de la fauna de las grandes profundidades marinas, los estudios del plancton, de la mecánica embriológica, de los fenómenos celulares, de la herencia –impulsada principalmente por los trabajos de Georg Mendel–, y el conocimiento de las condiciones externas de la vida, y merecieron nueva atención las actividades propias

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La ciencia zoológica

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Ordenación de las ciencias zoológicas Gran área

Área de interés

Rama específica

Zoología general

Principios comunes a todo el reino animal

Anatomía Citología Fisiología Histología Genética Embriología Patología Psicología

Órganos Célula Funciones Tejidos Herencia Desarrollo embrionario Enfermedades Comportamiento

Zoología descriptiva

Descripción de grupos específicos

Ictiología Ornitología Entomología Herpetología Malacología Helmintología Mastozoología

Peces Aves Insectos Reptiles Moluscos Gusanos Mamíferos

Evolución y sistemática

Relaciones evolutivas y ordenación del reino animal

Evolución Paleontología Filogenia Sistemática Taxonomía

Líneas evolutivas animales Origen de cada grupo a partir de los fósiles Ordenación Nomenclatura

del animal, sobre todo en su aspecto ecológico y en algunas expresiones de su psicología.

La investigación zoológica en el siglo XX A lo largo del siglo XX se ha ampliado la investigación experimental, incluso sobre híbridos y partenogénesis artificial; Thomas Hunt Morgan y Francis Galton, entre otros, han profundizado en el estudio de la herencia; se ha puesto en entredicho la de los caracteres adquiridos durante la vida individual, ha surgido la teoría de las mutaciones y han sido contradichas, al menos en parte, las bases de la teoría darwinista, sustituyéndolas por otras hipótesis.

El método, la precisión y el detalle pertenecen a los últimos años, cuan-

Objetos específicos de estudio

do los estudios zoológicos han alcanzado un desarrollo extraordinario. A este respecto cabe reseñar la creciente importancia de los modernos estudios zoológicos sobre biodiversidad –o diversificación de especies, que asegura la evolución de biológica en cada medio terrestre– y sobre los efectos de la contaminación en las especies animales. De hecho son éstos dos de los principales problemas que han

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ocupado a los zoólogos en los últimos años del siglo XX, ya que la excesiva penetración del medio humano en el ámbito natural ha dado lugar a la puesta en peligro o la desaparición de numerosas especies animales. Tal es la razón de que en las últimas décadas haya centrado la zoología su interés más en su perspectiva ecológica, que de cara al futuro es sin duda la que mayor dimensión habrá de adquirir.

Preguntas de repaso

1. ¿Qué ramas de la zoología se ocupan del estudio de grupos concretos de animales?

2. ¿Cuáles han sido las principales aportaciones del siglo XX a la zoología?

CLASIFICACIÓN Y SISTEMÁTICA DE LOS ANIMALES

La sistemática La sistemática es la rama de la zoología que se ocupa de la clasificación de los seres vivos, según diversos grados jerárquicos y lógicos. Está íntimamente relacionada con la zoogeografía, disciplina que se ocupa de la distribución geográfica de los seres vivos sobre la Tierra y, sobre todo, con la filogenética, que estudia la evolución del mundo animal y cuyos datos constituyen la base racional de cualquier intento de clasificación animal.

Aunque las primeras iniciativas de clasificación zoológica se remontan a la más remota antigüedad, los criterios empleados para dicha clasificación han variado de forma muy significativa desde entonces hasta nuestros días. El hilo conductor de tales modificaciones lo ha constituido la investigación filogenética, que en las décadas de 1970 y 1980 se ha impuesto en el campo de la zoología de forma tal que sus datos han renovado a fondo la sistemática preexistente. De hecho, por ejemplo, recien-

temente se ha descubierto un nuevo organismo vivo, Symbion pandora, que presenta unas características tan diferentes del resto de los grupos de seres vivos conocidos hasta el momento, que ha inaugurado un nuevo phyllum, al que sus descubridores han llamado Cycliophora (el phyllum –plural phylla– es la segunda subdivisión taxonómica por orden de importancia después del reino).

El instrumento básico de la sistemática como disciplina científica es la taxonomía, cuyo objeto es el establecimiento de grandes grupos o taxones, en los que se agrupan los seres vivos según diferentes criterios.

Los grupos taxonómicos generales son, en orden decreciente: reino, phyllum, clase, orden, familia, género y especie, grupos que se pueden a su vez subdividir en categorías intermedias, que se expresan anteponiendo el prefijo sub a los anteriores (subclase, subfamilia, etc.).

Clasificación zoológica Los animales están clasificados en alrededor de 30 phylla y los miembros de cada uno de ellos son considerados descendientes de una especie ancestral común. Los criterios que se han adoptado para clasificar a un animal y para hallar y determinar las relaciones evolutivas entre los diferentes phylla son muy numerosos. Entre los más importantes cabe destacar los siguientes: La nomenclatura binaria representa una forma sencilla de clasificación zoológica. En la imagen, un ejemplar de foca identificado como Lobodon carcinophagus.

Fotografías de cabecera: imagen microscópica de larva del género Strongiloides, gusano parásito del intestino humano (izq.), y esquema de cadena trófica de flujos de energía en el ámbito zoológico (der.).

– Número de estratos de tejido en que están organizadas las células.

– Plano de base del cuerpo y de la disposición de sus partes.

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Clasificación y sistemática de los animales

Clasificación del reino animal Reino Animal

Subreino

Phylla

Subphyllum

Principales clases

Protozoa

Sarcomatigóforos Tricomonas Labirintomorfos (amebas) Acetosporos (plasmodios) Cidióforos (paramecios)

Mastigóforos Sarcodinos Esporozoos Ciliados

Parazoa

Poríferos (esponjas)

Esponjas calcáreas Dermosponjas Hexaclinélidas

Mesozoa

Mesozoos

Dicienidos Ortonéctidos

Ermetazoa

Cnidarios (medusas, hidras, corales)

Hidrozoos Escifozoos Autozoos

Platelmintos (duela del hígado, tenias)

Turbelarios Trematodos Cestodos

Nematelmintos (triquinas, lombrices intestinales)

Nematodos

Moluscos (almeja, caracol, mejillón, calamar)

Lamelibranquios Gasterópodos Cefalópodos Poliplacóforos Escafópodos

Anélidos (lombrices, sanguijuelas)

Arquianélidos Poliquetos Mizostomidios Oligoquetos Hirudíneos

Artrópodos (ciempiés, libélulas, cigarras, hormigas, arañas)

Mandibulados

Crustáceos Quilópodos Diplópodos Paurópodos Sínfilos Insectos

Quelicerados

Merostomas Picnogónidos Arácnidos

Equinodermos (pepinos de mar, erizos, estrellas, ofiuros)

Cordados Animales vertebrados

Homalozoos Crinoideos Asteroideos Equinoideos Holoturoideos Ofiuroideos Tunicados

Apendiculariáceos Ascidiáceos Taliáceos

Cefalocordados Vertebrados

Anfioxoideos Peces Anfibios Reptiles Aves Mamíferos

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ZOOLOGÍA

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– Presencia o ausencia de cavidades en el cuerpo y cómo se forman.

– Modelo de desarrollo desde el óvulo o huevo fecundado hasta el animal adulto.

En la página anterior se ofrece un cuadro esquemático sobre la clasificación general de los organismos, los cuales están divididos en cinco grandes grupos o reinos, que se subdividen a su vez en phyllum, clase, orden, familia, género y especie.

Reinos Aunque la ordenación de los grandes grupos zoológicos ha sido objeto de frecuentes controversias científicas, los cinco grandes reinos de organismos vivos reconocidos en biología son: monera (organismos unicelulares que carecen de revestimiento nuclear), protista (organismos eucariotos unicelulares que comprenden protozoos, algas y hongos mucilaginosos), fungi, vegetal y animal.

Dentro del reino animal pueden distinguirse los si-

Los moluscos y los artrópodos son dos phylla integrados en el grupo de los protóstomos.

guientes subreinos con sus correspondientes phylla: Subreino Protozoa. Seres unicelulares afines a los animales, caracterizados por presentar cierta unidad estructural y por ser móviles, por lo menos en alguna de las etapas de su ciclo vital. Comprenden diversos phyllum, dentro de los cuales se encuadran las cuatro clases principales: mastigóforos u organismos unicelulares parásitos, como las tricomonas; sarcodinos, entre los que se agrupan las amebas y organismos afines; esporozoos, de los que forman parte parásitos de ciclo reproductivo sexual y asexual, como el plasmodio de la malaria, y ciliados, caracterizados por la presencia de cilios alrededor de su membrana celular.

Subreino Parazoa. Phyllum poriferos. Esponjas. Animales pluricelulares simples, por lo general marinos, con esqueletos rígidos y cuerpos per-

forados por un gran número de poros por los que penetra el agua junto con las partículas alimenticias. Existen alrededor de 5.000 especies.

Subreino Mesozoa. Phyllum mesozoos. Animales vermiformes muy simples, todos parásitos de los invertebrados marinos. Su cuerpo está formado por 20-30 células organizadas en dos estratos. Existen unas 50 especies.

Subreino Eumetazoa (animales propiamente dichos).

– Animales de simetría radial: phyllum cnidarios. Animales acuáticos con simetría radial en su forma adulta (las partes del cuerpo están dispuestas alrededor de un eje central).

Las células se organizan en tejidos.

– Animales de simetría bilateral: • No celomados (carentes de cavidad corporal): phyllum platelmintos. Gusanos planos. Son los animales más simples con simetría bilateral. Poseen una extremidad cefálica y otra caudal.

En la extremidad anterior presentan una importante concentración de células nerviosas, precursoras de la organización del cerebro.

• Pseudocelomados (animales con un tipo de cavidad llamada pseudoceloma): phyllum nematelmintos. Gusanos cilíndricos, no segmentados, de dimensiones por lo general microscópicas. Su cuerpo está recubierto por una cutícula espesa que mudan periódicamente. Existen especies libres, aunque la mayoría son parásitos.

• Celomados (animales con una cavidad corporal llamada celoma): 1. Protóstomos (animales cuya boca aparece en la primera apertura que se forma en el embrión en vías de desarrollo o cerca de la misma): phylla moluscos, anélidos y artrópodos.

Los moluscos constituyen uno de los phylla mayores dentro del reino animal, tanto por el número de especies como de individuos. Su principal característica es tener el cuerpo recogido en un caparazón o vulva. En algunas formas, por ejemplo en los pul-

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Clasificación y sistemática de los animales

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El característico dibujo rayado de las cebras, mamíferos perisodáctilos de la familia de los équidos, convierte a estos animales en una de las especies más llamativas de la sabana africana.

pos, el caparazón se ha ido atrofiando durante la evolución hasta desaparecer. La organización del cuerpo presenta tres partes diferenciadas: cabeza-pie, que contiene los órganos sensoriales y motores; masa visceral, que contiene los órganos de la digestión, excreción y reproducción, y el manto, tejido especializado que recoge la masa visceral y segrega la vulva. Los anélidos engloban casi 9.000 especies de gusanos, marinos, de agua dulce o de tierra. El término anélidos se refiere a la principal característica de este grupo: la división de su cuerpo en segmentos, que se asemejan a anillos y que en el interior están separados por tabiques divisorios.

Los artrópodos, animales con “patas articuladas”, son con mucho el grupo de animales más numeroso y variado de la Tierra. Abundan en todo tipo de hábitat; en un kilómetro cuadrado de cualquier zona templada existen en determinadas estaciones alrededor de 20 millones de artrópodos estratificados en la biosfera.

2. Deutoróstomos (animales cuyo ano aparece en la primera apertura que se forma en el embrión en desarrollo o cerca de la misma): phylla

equinodermos y cordados. Los equinodermos (piel espinosa) se caracterizan por presentar un esqueleto interior provisto de espinas sobresalientes. En muchas de las especies, este esqueleto está formado por un gran número de placas cálcicas que se mantienen unidas gracias a los tejidos epidérmicos y los músculos. Su principal característica es el sistema acuífero o ambulacral (cavidad celomática que crea un sostén hidrostático con pedúnculos que les sirve para desplazarse o para atrapar el alimento).

Los cordados, considerados como los descendientes de un grupo de organismos que se asemejaban a los actuales tunicados, engloban hoy día alrededor de 43.000 especies. Las principales características de los cordados son cuatro: la primera es que poseen un cordón, llamado notocorda, que se extiende por toda la longitud de su cuerpo y les sirve como un órgano de sostén robusto y flexible; la segunda es el cordón nervioso dorsal, que se sitúa bajo la superficie dorsal del animal y sobre la notocorda; la tercera es una faringe con fisuras branquiales, y la cuarta es una

cola, posterior al ano, formada por una masa de músculos que rodean un esqueleto axial.

A partir de la clasificación citada con anterioridad, analizaremos a continuación de forma pormenorizada los principales grupos taxonómicos. Se desarrollarán los apartados pertenecientes a los subreinos Protozoa y Eumetazoa, es decir, protozoos y animales propiamente dichos, ya que los subreinos intermedios, Parazoa y Mesozoa, son de un interés zoológico muy secundario.

_ Preguntas de repaso 1. ¿Qué es la filogenética?

2. ¿Cuáles son las principales categorías o taxones en que pueden dividirse los animales?

3. ¿Cuáles son los criterios utilizados para la clasificación de un animal?

LOS PROTOZOOS

E

ucariotas (células que cuentan con núcleo y cromosoma) unicelulares, los protozoos están representados por un gran número de formas (más de 50.000 especies) muy heterogéneas en cuanto a la morfología, propiedades metabólicas y características ecológicas. Se trata por lo general de organismos muy pequeños, en su gran mayoría sólo visibles con la ayuda del microscopio; sus dimensiones, muy variadas, van desde las 2-3 micras de Plasmodium (esporozoos) a los 3 mm de Spirostomum (ciliados) o los 16 mm de Porospora gigantea (gregarinas). Por tanto, de ellos pueden verse a simple vista. Tal era el caso de algunas especies ya extinguidas que llegaron a alcanzar dimensiones considerables (nummulites, fósi-

les con un diámetro de varios centímetros). Debido a sus reducidas dimensiones, los protozoos no fueron conocidos hasta la invención del microscopio; de hecho, la primera vez que se los pudo observar fue en 1675.

En este año, el biólogo holandés Antonie van Leeuwenhoek les dio el nombre de infusorios, en consideración a su frecuente presencia en las infusiones vegetales.

El límite entre protozoos y algas unicelulares es prácticamente inexistente. Su diferenciación se establece exclusivamente en razón de la capacidad de fotosíntesis, función condicionada por la presencia de clorofila.

Dicho pigmento está presente en la mayor parte de las algas y no en los protozoos, salvo contadas excepciones, como ciertos flagelados. También entre protozoos y hongos, la delimitación resulta poco clara. El caso típico lo constituyen los micetozoos, gru-

A la izquierda, imagen microscópica de una ameba, protozoario rizópodo dotado de primitivas estructuras digestivas y locomotoras. A la derecha, microfotografía de un cultivo de Tripanosoma gambiense, microorganismo perteneciente a los Protozoa.

Fotografías de cabecera: imagen microscópica de larva del género Strongiloides, gusano parásito del intestino humano (izq.), y esquema de cadena trófica de flujos de energía en el ámbito zoológico (der.).

po que a veces se incluye entre los hongos y otras veces entre los protozoos; durante su ciclo vital se agrupan y constituyen cuerpos similares a los que se dan entre los hongos, pero con el aspecto típico y las características alimenticias de las amebas.

Considerados por numerosos estudiosos como animales unicelulares agrupados en un único phyllum, desde hace tiempo se ha ido llegando a la convicción de que los protozoos reúnen numerosos phylla de organismos unicelulares, por lo que algunos autores prefieren considerarlos, junto con la mayoría de los phylla de las algas, como pertenecientes a un “reino” separado: los protistas.

Constitución Aunque constituidos por una sola célula, los protozoos han evolucionado en diferentes líneas a través de la especialización de orgánulos o de la estructura esquelética, alcanzando complejidades que superan en mucho a las de una célula cualquiera de los animales pluricelulares (metazoos). Esto se comprende fácilmente si se piensa que un protozoo es un organismo completo formado por una sola célula que, gracias a sus orgánulos, cumple todas las funciones que en los metazoos están a cargo de diferentes órganos. La forma de estos organismos es muy variada: esférica, elipsoide, alargada, acampanada, etc., con simetría ausente o bien bilateral;

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el aspecto varía en muchos casos en función de la edad o de las condiciones ambientales.

Normalmente, el cuerpo celular de los protozoos sólo está delimitado por la membrana celular, que presenta la típica ultraestructura lipoproteica de las células eucariotas. La rigidez o la flexibilidad del cuerpo de estos organismos están relacionadas con la naturaleza del estrato más externo del citoplasma (ectoplasma), que es más bien gelatinoso, en contraste con la región más interna (endoplasma). El citoplasma comprende todos los orgánulos típicos de la célula (mitocondrias, ribosomas, aparato de Golgi, microtúbulos, microfibrillas, cuerpos basales, vesículas de diversa naturaleza y cloroplastos en el caso de los fitoflagelados). El núcleo presenta una considerable variedad de formas; muchos protozoos tienen más de un núcleo, bien durante toda su existencia o sólo en algunos estadios del ciclo vital. Los núcleos de un mismo organismo pueden ser iguales (homocariotos) o diferir en lo referente a morfología y funciones (heterocariotos). En cuanto a los cromosomas, las características generales no difieren sustancialmente de las eucariotas pluricelulares.

En muchos grupos, el cuerpo está recubierto externamente por membranas rígidas y con función protectora; en algunos casos se trata de simples revestimientos gelatinosos o de celulosa, en otros de vainas de naturaleza orgánica, reforzadas muy a menudo por concreciones cálcicas segregadas por el propio organismo o por material procedente del ambiente circundante. Uno de los revestimientos más habituales es la película, constituida por estructuras orgánicas situadas por encima de la membrana plasmática y que presentan formas muy diferentes en función de los grupos. Algunos protozoos, en especial los flagelados y ciliados, tienen estructuras corticales, con funciones ofensivas o defensivas (estrusomas).

Se trata de orgánulos muy complejos y de aspecto variable que se localizan bajo la película; si son estimulados pueden ser expulsados o proyectados contra el microorganismo atacado, que queda paralizado gracias a la sustancia tóxica que contienen. Un

Los protozoos

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Citofaringe Peristoma Vacuola digestiva

Cilios Mononúcleo

Canal radial

Vesícula diastólica

La característica más distintiva de los ciliados es precisamente la presencia de cilios, que estos diminutos seres utilizan sobre todo para desplazarse. Las especies más conocidas son las del género Paramecium.

tipo especial de estrusomas son los denominados cuerpos mucígenos de algunos ciliados, que expelen un material mucoso con el que conforman un revestimiento protector que rodea el cuerpo celular.

Algunos protozoos, en especial los que habitan en agua dulce, cuando las condiciones ambientales son desfavorables elaboran un recubrimiento orgánico especial llamado cubierta quística. El fenómeno de enquistamiento es característico del ciclo vital de muchos protozoos. En los casos más simples se reconocen dos fases, una activa y otra enquistada; en ciclos más complejos se observan también cigotos enquistados o quistes reproductores en los que se dan escisiones, gametogénesis u otros procesos reproductores.

Son también bastante frecuentes las estructuras intracelulares de sostén, de las cuales unas de las más recurrentes y características son los microtúbulos, que suelen presentarse agrupados y formando haces de geometría compleja. Algunos protozoos muestran estructuras esqueléticas, por lo general de naturaleza silícea, como pequeñas agujas que irradian desde la cápsula central y se extienden más allá de la superficie del cuer-

po, o bien como delicados retículos de esferas concéntricas que se forman a medida que el animal se desarrolla.

Desplazamiento La locomoción se realiza mediante flagelos, cilios, seudópodos o bien con movimientos de la célula misma. Cilios y flagelos suelen ser diferenciaciones permanentes que se implantan sobre una estructura central en el interior del citoplasma; en algunos casos estos orgánulos pueden despegarse o ser reabsorbidos. Los seudópodos, por el contrario, son proyecciones citoplasmáticas transitorias que adquieren diferentes aspectos según los grupos. Los cilios son típicos de los ciliados, en los que aparecen cubriendo todo el cuerpo o bien limitados a determinadas zonas; en algunas formas móviles de fondo, los cilios pueden estar agrupados (cirros) y ser utilizados para desplazarse en el substrato. Estos órganos, dispuestos en diversas regiones del cuerpo, presentan movimientos coordinados y se desplazan en grupos o bien de forma individual. A pesar de estar destinados prioritariamente al movimiento, los cilios y flagelos pueden también

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ZOOLOGÍA

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Clasificación de los protozoos Clase

Características

Mastigóforos (flagelados)

Organismos unicelulares provistos de flagelos. Son los más primitivos. Algunos son parásitos.

Sarcodinos (rizópodos)

Emiten seudópodos con los que se mueven y capturan presas.

Esporozoos

Organismos parásitos. Tienen fases de reproducción asexual y sexual.

Ciliados (Cnidospóridos)

Organismos con el cuerpo cubierto de cilios, que sirven para la locomoción. Son los protozoos más especializados.

ayudar en la captura de comida o desarrollar una función sensorial de exploración del ambiente circundante.

Alimentación En los protozoos se da todo tipo de nutrición: heterótrofa, es decir, a expensas de otros organismos, como bacterias, levaduras, algas u otros protozoos; saprozoica o a base de animales muertos; saprófita, a través de sustancias orgánicas disueltas existentes en el ambiente, o autótrofa, típica de los flagelados provistos de cloroplastos. Las modalidades de asimilación del alimento son muy diferentes y están en función de la diversidad corporal. Los procesos de ósmosis, es decir, por simple difusión de las sustancias nutritivas en el interior de la célula, no bastan para satisfacer las necesidades alimenticias de estos organismos. La pinocotosis es un tipo especial de transporte alimenticio que consiste en una invaginación de la membrana plasmática, con la consiguiente formación de una vesícula que se transfiere a la célula y en la que quedan englobadas gotas de líquido que contienen diferentes sustancias, incluidas macromoléculas no permeables. En la fagocitosis, las partículas alimenticias son englobadas por seudópodos que se funden para

constituir una vacuola nutritiva. En las amebas, y en general en todos los sarcodinos, la ausencia de estructura pelicular permite la fagocitosis desde cualquier punto de la superficie celular. Por el contrario, los protozoos provistos de película, y por tanto incapaces de emitir seudópodos, sólo fagocitan en una región especializada (boca celular o citostoma) que carezca de película y que esté provista de estructuras especiales adecuadas para la introducción e ingesta del alimento. La nutrición también puede darse a nivel del microporo que caracteriza a varios estadios de los esporozoos; se trata de una especie de citostoma sólo recubierto por la membrana plasmática y sujetado lateralmente por un collar rígido.

En cualquier caso, en el interior de las vacuolas que contienen las sustancias nutritivas tienen lugar procesos digestivos que se inician con el descenso del pH a valores ácidos, hasta 1,4, como sucede en el paramecio, lo que provoca la muerte de la presa; a continuación, vesículas minúsculas se funden con el vacuolo digestivo, en el que vierten su contenido enzimático hidrolítico. Sucesivamente, el pH vuelve a elevarse hasta alcanzar valores alcalinos y de la membrana del vacuolo digestivo, cuyo crecimiento ha aumentado considerablemente la superficie de intercambio con el citoplas-

ma; se despegan vesículas que contienen el material ya digerido que es transportado al citoplasma por la fase de absorción; los residuos no digeridos son expulsados al exterior en diferentes puntos o bien en una porción determinada y recubierta sólo por la membrana plasmática (ano celular o citopigio de los ciliados).

Algunos, como los radiolarios, utilizan como fuente de alimento accesoria el exceso de sustancias orgánicas fotosintéticas elaboradas por un gran número de dinoflagelados (zooxantelas) en un estadio carente de flagelos contenidos en el interior de vacuolas del citoplasma.

El intercambio gaseoso se realiza mediante la difusión del oxígeno a través de la membrana celular. Las formas que viven en aguas con elevado índice de descomposición de material orgánico, o bien en el intestino de otros animales, soportan la escasez de oxígeno e incluso su ausencia total; algunas especies son anaerobias facultativas. Los residuos metabólicos, representados fundamentalmente por el amoniaco, se difunden hacia el exterior del organismo.

Reproducción Los procesos reproductivos y los ciclos biológicos de los protozoos son muy variados. La reproducción se produce fundamentalmente por vía asexual, única vía que en estos organismos asegura un incremento del número de individuos. De hecho, aunque en casi todos estos organismos se dan procesos sexuales, éstos sólo determinan la mezcla de dos en dos de patrimonios hereditarios diferentes, mientras que el número de individuos disminuye (copulación) o como mucho queda inalterado (conjugación). En algunos flagelados no se conoce hasta ahora ningún proceso sexual.

En cualquier caso, los procesos de reproducción asexual se realizan mediante mitosis, mecanismo de división celular que lleva a la formación de individuos genéticamente idénticos entre sí. A partir de cada individuo se pueden formar dos individuos (escisión o división binaria) o más (di-

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visión múltiple). Este último tipo de escisión, dado que permite la rápida formación de un elevado número de individuos, es especialmente favorable para los grupos primitivamente parásitos como los esporozoos, que por su género de vida ven ligada su supervivencia a una rápida y elevada productividad. En los organismos sexuados suele darse una reproducción asexual por gemación. Del organismo madre se separa tras división mitótica un individuo ciliado, más pequeño y normalmente muy diferente del generador, que tras un cierto tiempo se fija y se transforma en adulto mediante un proceso de metamorfosis.

En la mayoría de los protozoos, la reproducción asexual está periódicamente integrada con la sexual: la copulación se realiza mediante la completa fusión de dos individuos genéticamente diferentes, que desarrollan la función de gametos y dan lugar a la formación de un nuevo organismo, llamado erróneamente cigoto. Con este tipo de reproducción se produce un considerable aumento de la variabilidad genética, que será más marcada cuanto mayor sea la diversidad inicial de los progenitores. La dotación cromosómica, que como consecuencia de la copulación se hace diploide, se transforma en la primitiva condición aploide por medio de un proceso de meiosis que puede producirse en distintos momentos del ciclo biológico.

Normalmente, la meiosis se produce durante la especialización en gametos, si bien en muchos flagelados autótrofos la meiosis es poscigótica, es decir, tiene lugar después de la copulación.

Basándose en el grado de diferenciación que presentan los protozoos cuando se preparan para la fusión, se distinguen varios tipos de copulación. Se denomina ologamia cuando los individuos (agametos) que funcionan como gametos no sufren nin-

gún proceso de diferenciación morfológica (muchos flagelados). En la isogamia, por el contrario, los dos tipos de gametos, una vez diferenciados morfológicamente de los agametos, son similares entre sí. Se produce un posterior grado de evolución cuando los gametos son morfológicamente diferentes, tanto de los agametos de los que derivan como entre sí (anisogamia); en este caso suele darse una categoría de gametos más pequeños, microgametos o gametos masculinos, y otra de gametos más grandes, macrogametos o gametos femeninos. El otro mecanismo de reproducción sexual, la conjugación, es característico de los ciliados. En este caso no se produce la formación de gametos distintos, el número de individuos permanece inalterado, mientras que la mezcla de patrimonios hereditarios diferentes, con el consiguiente incremento de la variabilidad genética, se realiza mediante el intercambio recíproco entre dos individuos (conjugantes) de uno de los dos núcleos derivados por sucesivas divisiones del micronúcleo.

Dentro de los ciliados conviene señalar también un mecanismo de reorganización nuclear que se asemeja a la conjugación, pero que se realiza en el interior de un único individuo en el que dos núcleos, cada uno de los cuales representa un gameto, se funden para formar un cigoto (autogamia).

Extensión y clasificación Los protozoos se difunden por cualquier lugar en el que haya agua: en el mar, en agua dulce, en estanques y charcas. Algunas especies son comensales, otras simbióticas y muchas son parásitas de plantas y de animales, incluido el hombre. En lo que res-

Los protozoos

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pecta a este último, las formas patógenas, por ejemplo las responsables de la disentería intestinal (amebiosis), de la malaria o de la enfermedad del sueño (tripanosomiasis), constituyen un verdadero flagelo para la humanidad. Muchos protozoos sirven a su vez de alimento para otros pequeñísimos organismos y otros son útiles en la depuración de aguas residuales.

Debido a sus reducidísimas dimensiones, los protozoos se dispersan con facilidad, por ejemplo con las corrientes de agua, el viento, el fango o los detritus que se adhieren al cuerpo de las aves acuáticas migratorias.

Casi todos son solitarios, aunque existen algunas formas coloniales, por ejemplo los volvox, que tienen un grado de interdependencia tan acusado que se acercan notablemente al nivel de estructura pluricelular.

La clasificación de los protozoos es en la actualidad muy controvertida.

No obstante, pueden considerarse las siguientes clases: mastigóforos (o flagelados), sarcodinos (o rizópodos), esporozoos y cnidospóridos o ciliados.

_ Preguntas de repaso 1. ¿A qué dos reinos pertenecen los organismos unicelulares y cuáles son sus diferencias?

2. ¿Cuál es la diferencia fundamental entre los diversos tipos de protozoos existentes?

3. ¿Cuáles son los protozoos más primitivos?

4. ¿Cuáles son los protozoos más especializados?

LOS CELENTÉREOS O CNIDARIOS

P

hyllum constituido por animales invertebrados acuáticos, fundamentalmente marinos, tanto bentónicos –que viven en contacto con el fondo del mar– como planctónicos –de vida libre–, solitarios o coloniales, al grupo de los cnidarios pertenecen animales como las medusas, el coral, las madréporas y las actinias.

Tipos de organización Los cnidarios pueden presentarse bajo dos formas aparentemente muy

diferentes, pero en realidad organizadas de manera estrechamente similar: el pólipo y la medusa.

Pólipos El pólipo es típicamente bentónico y, excepto en los casos en que, en colonias heteromorfas, aparece modificado para realizar funciones especiales, tiene el cuerpo cilíndrico, con una única apertura, la boca, situada en una extremidad y rodeada de tentáculos. La boca da paso al celénteron (de aquí el nombre de celentéreos

con el que, en el pasado, se indicaba a los cnidarios y ctnóforos, hoy en día diferenciados), única cavidad presente que funciona tanto como aparato digestivo como aparato de transporte de las sustancias nutritivas a todo el cuerpo. En los pólipos de los cnidarios hidrozoos, el celénteron es una cavidad amplia, que no se subdivide en compartimentos; en los antozoos, por el contrario, éste está parcialmente subdividido en espacios que derivan de la pared del cuerpo (septos).

El celénteron está constituido por un estrato celular exterior de origen ectodérmico, que funciona como epidermis, y un estrato interno de origen endodérmico (gastrodermis) que lo delimita; entre la epidermis y la gastrodermis se encuentra una lámina gelatinosa, la mesoglea, que en los hidrozoos es muy fina y carece prácticamente de células, mientras que en los antozoos es mucho más espesa y rica en células. Los cnidarios se consideran animales diblásticos, es decir, tienen el cuerpo constituido únicamente por dos estratos celulares.

Medusas Ejemplar de Pelagia noctiluca, medusa que expele un líquido urticante que al contacto con la piel produce fuertes irritaciones.

Fotografías de cabecera: imagen microscópica de larva del género Strongiloides, gusano parásito del intestino humano (izq.), y esquema de cadena trófica de flujos de energía en el ámbito zoológico (der.).

La forma de medusa es aproximadamente la de un hongo, con simetría a menudo tetrámera. Esta forma medusoide puede describirse como derivada de un pólipo cabeza abajo, con la porción basal muy expandida –que constituiría la umbrela– y con la parte apical alargada componiendo lo que se denomina manubrio. Según el desarrollo que presente, el manubrio sobresale de la superficie inferior

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de la umbrela y en su extremidad se abre la boca.

En las medusas, el celénteron puede estar subdividido en bandas y presentar una porción central. De ésta parten canales radiales que van a desembocar en un canal anular que transcurre a lo largo del borde de la umbrela. Este último puede estar provisto de tentáculos y órganos sensitivos más o menos complicados. También los bordes de la boca pueden ser simples o prolongarse en lóbulos más o menos complicados; en algunas medusas la boca auténtica desaparece y está sustituida por un gran número de aperturas que se encuentran en los lóbulos terminales del manubrio y que funcionan como otras bocas.

Los estratos celulares que constituyen la parte del cuerpo de las medusas corresponden exactamente a los de la forma poliploide; la mesoglea es espesa y contiene muchísima agua (más del 97 por ciento) para mantener bajo el peso específico del cuerpo.

Funciones: reproducción, alimentación y defensa Tanto los pólipos como las medusas poseen, especialmente en los tentáculos, células especializadas llamadas cnidoblastos que contienen una vesícula (cnidocisto) llena de líquido tóxico y que inyectan en sus presas por medio de un filamento, o cnidocilio, que se proyecta al exterior cuando es estimulado; según se trate de un cnidoblasto penetrante, envolvente o aglutinante, el filamento inocula líquido urticante en el animal que ha rozado el cnidocilio o se enrolla alrededor de él.

Muchos cnidarios de forma polipoide son coloniales. Algunos forman colonias homomorfas, es decir, constituidas por individuos iguales; otros, por el contrario, integran colonias heteromorfas, o, lo que es lo mismo, formadas por pólipos especializados para desarrollar distintas funciones: algunos individuos se ocupan de procurar la alimentación a toda la colonia, otros de la defensa y los restantes de la reproducción.

Los celentéreos o cnidarios

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Clasificación de los cnidarios Clases

Características

Hidrozoos

Algunos sólo tienen forma poliploide; otros, medusoide.

A menudo se da la alternancia de las dos formas

Escifozoos

Son las típicas medusas

Antozoos

Tienen solamente la forma poliploide, y viven individualmente o se organizan en colonias (corales)

Las medusas carecen de formaciones esqueléticas, mientras que los pólipos pueden tenerlas. En los hidrozoos, uno de los grupos de cnidarios, el esqueleto, si está presente, es cálcico. En los antozoos, en cambio, se dan varias situaciones: algunos tienen un endoesqueleto constituido por formaciones cálcicas producidas por las células de la mesoglea; en otros se da un exoesqueleto que acaba por envolverlo completamente.

Los cnidarios son animales muy primitivos y no presentan órganos o aparatos complejos. El sistema nervioso es prácticamente una red difusa, con condensaciones en los bordes de la umbrela de las medusas, donde se encuentran también órganos sensitivos simples. Los músculos están representados por células individuales contráctiles o por células organizadas en auténticos haces.

Carecen de aparato circulatorio, aparato excretor y aparato respiratorio diferenciado.

Muchos cnidarios tienen dos sexos, pero es frecuente también el hermafroditismo; no poseen gónadas y los gametos se liberan directamente hacia el exterior por rotura de la pared del cuerpo, o se vierten en el celénteron y salen después por la boca; del huevo fecundado se origina una forma larval ciliada natatoria llamada plánula, que se convertirá en pólipo o medusa.

Algunos grupos de cnidarios tienen en su ciclo biológico sólo la forma poliploide; en éstos, a menudo el pólipo es capaz de reproducirse asexualmente dando nuevos pólipos que

pueden permanecer unidos formando colonias, pero se reproduce también sexualmente dando origen a una plánula que se transforma en un nuevo pólipo. Por el contrario, otros cnidarios tienen sólo la forma medusoide que excepcionalmente es capaz de reproducirse asexualmente; en general se reproduce sexualmente dando origen a plánulas que producen nuevas medusas.

En zonas especialmente favorables, los cnidarios con esqueleto cálcico forman colonias que se van superponiendo a medida que mueren, de manera que acaban por formar enormes edificios cálcicos, como la gran barrera coralina de Australia, un gran número de islas y los característicos atolones de los mares tropicales. El esqueleto del coral rojo es muy apreciado para la fabricación de joyas.

_ Preguntas de repaso 1. ¿Dónde habitan fundamentalmente los cnidarios?

2. ¿Qué forma colonial es la más importante dentro de los hidrozoos?

3. ¿Qué tamaño tienen las medusas?

LOS GUSANOS LOS GUSANOS NO CELOMADOS

E

l término “gusanos”, que en la actualidad no posee significado sistemático alguno, se utiliza para designar, basándose en su aspecto, a todos los invertebrados que tienen el cuerpo alargado, metamérico o no, cilíndrico o plano, con tegumento blando, con apéndices o sin ellos. Algunos animales a los que se atribuye la denominación de gusanos son, por ejemplo, los anélidos y muchas larvas de insectos. El presente artículo se centra en el estudio de los platelmintos y los nematelmintos, no celomados y pseudocelomados, respectivamente.

Hace tiempo se instituyó el phyllum Vermes o helmintos, que incluía a un gran número de animales agrupados en función de su aspecto vermiforme; posteriormente, ese phyllum fue abolido al comprobarse que los animales agrupados en él sólo tenían en común su aspecto exterior, pero sin estar ligados entre sí por auténticas afinidades filogenéticas. En la actualidad, sobre todo en medicina, se sigue utilizando el término helmintología para indicar la disciplina que se ocupa de estudiar los gusanos parásitos del ser humano (platelmintos y nematelmintos), en tanto que las enfermedades provocadas por estos parásitos se denominan genéricamente helmintiasis o verminosis.

Los platelmintos Se trata de un phyllum de animales que cuenta con numerosas especies y de gran interés no sólo por los caracteres que presenta, sino también porque muchos de ellos son parásitos de

los animales domésticos y también del ser humano.

Entre los platelmintos se distinguen tres clases: turbelarios, que son gusanos planos de vida libre, acuáticos o de tierras húmedas; los trematodos o duelas, que son parásitos de animales y del hombre, tanto exter-

Detalle de la cabeza de la tenia o solitaria (Taenia solium), gusano platelminto cestodo que vive parásito en el intestino delgado de algunos mamíferos.

Fotografías de cabecera: imagen microscópica de larva del género Strongiloides, gusano parásito del intestino humano (izq.), y esquema de cadena trófica de flujos de energía en el ámbito zoológico (der.).

nos como internos, y los cestodos o tenias, que son parásitos intestinales de los vertebrados.

El cuerpo de los platelmintos tiene un aspecto foliáceo o alargado, y casi siempre (con la única excepción de algunas formas muy pequeñas) muy aplanado, por lo que suelen denominarse vulgarmente “gusanos planos”. El cuerpo de casi todos los cestodos está subdividido en una pequeña región anterior, llamada escólex, seguida por un breve cuello a partir del cual se suceden un cierto número de segmentos llamados proglótides, que pueden separarse y tener vida autónoma durante un cierto tiempo. El tegumento carece de cutícula y en las formas libres es ciliado, al menos en la superficie ventral, que es la que está en contacto con el substrato. El movimiento se debe a los cilios; la musculatura desempeña a este respecto un papel totalmente secundario. Las especies parásitas pueden presentar órganos de adhesión diferentes, como ventosas, surcos, trompas y garfios.

La musculatura está bien desarrollada, con haces orientados en diferentes direcciones, pero cuya contracción favorece sobre todo el movimiento del líquido intersticial del parénquima, que es el que posibilita el transporte de las sustancias nutritivas y los gases respiratorios.

Excepto los cestodos, que carecen totalmente de aparato digestivo y absorben las sustancias nutritivas del huésped mediante las microvellosidades del tegumento, los restantes platelmintos poseen un aparato digestivo más bien simple. En un grupo de turbelarios considerados

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Los gusanos

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lulas (parénquima) que rellena el espacio entre las paredes del cuerpo y el celénteron. Los intersticios existentes entre las células del parénquima Características están ocupados por un líClase principales quido que, junto a algunas células, es el encargaTurbelarios Vida libre en do de transportar a todas medios acuáticos las partes del cuerpo las o húmedos sustancias digeridas proTrematodos Vida parásita de cedentes del aparato dianimales y del gestivo y el oxígeno, y hombre, tanto de eliminar los cataboliinternos como tos. La presencia del paexternos; algunos causan graves rénquima no permite que Microfotografía de la lombriz Ascaris megalocephala en enfermedades; el transporte sea muy el tejido intestinal de un caballo. cuerpo sin rápido y ello impone al divisiones cuerpo una forma aplanaCestodos Vida parásita del da, de tal manera que todas sus par- está relacionada con la elevada capaintestino en tes estén en contacto con el líquido cidad de regeneración que poseen vertebrados intersticial, cosa que no sería posi- estos organismos. Algunos turbelasuperiores; cuerpo ble si el cuerpo aumentara de volu- rios de agua dulce o terrestres (plageneralmente men. En las formas primitivas, el sis- narias) se encuentran entre los anisegmentado tema nervioso es casi una red difu- males más hábiles en su facilidad de sa, mientras que en todos los demás regeneración y constituyen un mateestá constituido por una masa cere- rial de elección para estudios sobre como muy primitivos, los acelos, el broide de la que parten un número este tema. Determinados turbelarios aparato digestivo está constituido variado de cordones nerviosos lon- son de desarrollo directo, pero otros, por la boca y por un cordón celular gitudinales. Los órganos sensitivos junto con todos los trematodos y toque no tiene ano permanente, sino están presentes sobre todo en las for- dos los cestodos, tienen un desarrotemporal. En otros, por el contrario, mas libres, donde además de recep- llo indirecto. Los representantes de a la boca sigue una faringe y luego tores ciliares pueden encontrarse estas dos últimas clases presentan un canal simple o ramificado, a ve- ocelos rudimentarios. dos formas larvales, o incluso más ces muy ramificado, pero que acaba El sistema excretor de los platel- de dos. A la clase de los trematodos igualmente en un fondo ciego; las mintos es plectonefridial (de plecto, pertenecen algunos parásitos de los sustancias no digeridas son expulsa- pliegue y nefridio); una serie de cé- animales domésticos y del ser hudas por la boca. lulas llamadas flamígenas recogen mano de notable interés, por ejemLos platelmintos no tienen apara- las sustancias de desecho del parén- plo Fasciola hepatica, Paragonimus to respiratorio ni circulatorio dife- quima y las eliminan por medio de westermani y algunas especies del renciado. Las paredes del cuerpo es- los nefridióporos; los protonefridios género Schistosoma. A la clase de los tán sostenidas por una masa de cé- encargados de la excreción y la os- cestodos corresponden las bien comorregulación sólo es- nocidas tenias, entre ellas Taenia sotán ausentes en algu- lium, Taenia saginata, Echinococcus nos turbelarios muy granulosus y Diphyllobothrium latum. primitivos. En la gran mayoría de los casos, Los nematelmintos los platelmintos son hermafroditas y, excepto las formas más pri- Phyllum de animales que cuenta con mitivas, tienen apara- un enorme número de especies, la tos reproductores muy clase principal de los nematelmintos complicados. Además es la de los nematodos. El cuerpo de de la forma sexual, mu- los nematodos es típicamente vermichos platelmintos se re- forme, alargado, cilíndrico, con las producen también ase- extremidades ahusadas, sin cabeza xualmente por esci- diferenciada ni apéndices locomotosión. Esta posibilidad res. Las dimensiones en las formas liMicrofotografía de una larva de Trichinella spirallis.

Clasificación de los platelmintos

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ZOOLOGÍA

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Clasificación de los nematelmintos Clase principal Nematodos

Características principales Cuerpo vermiforme, cilíndrico, recubierto por una espesa cutícula.

Tubo digestivo completo.

Reproducción por fecundación y partenogenética.

bres son siempre pequeñas (de menos de 1 mm a 1 cm) y sólo alguna especie marina alcanza los 5 cm de longitud; algunas especies parásitas alcanzan una longitud notable. Entre los más grandes están Ascaris lumbricoides, que puede alcanzar los 40 cm; Dioctophyme renale (1 m) y, realmente gigante, Placentonema gigantissimum, parásito de la placenta de algunos cetáceos que puede alcanzar y superar los 8 m.

El cuerpo de los nematodos está recubierto por una espesa cutícula pluriestratificada que se cambia durante el desarrollo por medio de mudas; puede ser perfectamente lisa o presentar surcos transversales que la hacen anular, simulando una metameria que en realidad no existe. La cutícula se apoya sobre la epidermis, que en los nematodos tiene la característica de presentar mediodorsal, medioventralmente y a los lados un pequeño grupo

de células más altas, de tal manera que se diferencian cuatro sectores, llamados campos, dos dorsolaterales y dos ventrolaterales. Bajo la epidermis se sitúan las fibrocélulas musculares, distribuidas en número variado por los cuatro campos mencionados.

El tubo digestivo es recto y completo; la boca es terminal y puede estar rodeada de labios y estructuras sensitivas; en la cavidad oral pueden existir dientecillos, láminas córneas o un estilete, con el que perforan la pared de los vegetales o de las presas animales. Después de una faringe, un esófago y un intestino medio, el tubo digestivo presenta un recto que se abre al exterior, con un ano que nunca es totalmente terminal, sino siempre ventral y más o menos distanciado de la extremidad posterior del cuerpo. De ahí la afirmación de que los nematodos poseen una cola más o menos larga y de forma variada. El recto de los machos recibe la desembocadura del aparato reproductor y adquiere por ello la función de cloaca.

El sistema nervioso de los nematodos está constituido esencialmente por un anillo periesofágico del que parten nervios hacia los labios y los ór-

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ganos sensitivos cefálicos; las formas libres presentan también órganos visuales muy simples. Carecen de aparato circulatorio y respiratorio diferenciados, aunque casi siempre poseen aparato excretor.

La mayoría de los nematodos tienen sexos diferentes, aunque no faltan las especies hermafroditas; también existe dimorfismo sexual. Las hembras suelen ser más grandes que los machos, aparte de que el gonoducto masculino desemboca en la cloaca, mientras que el aparato genital femenino tiene una desembocadura independiente del tubo digestivo; la vagina se sitúa ventralmente, en posición más o menos anterior.

La reproducción, además de por fecundación, se da con frecuencia por partenogénesis. En los nematodos, la capacidad de regenerar partes perdidas es casi inexistente.

Estos organismos habitan en casi todos los ambientes, encontrándose en el mar, en aguas dulces o en el suelo; muchos son parásitos de los vegetales y otros lo son de los animales, incluido el ser humano. Entre los parásitos del hombre, los más comunes son Ascaris lumbricoides, Enterobius vermicularis y Trichinella spiralis.

Preguntas de repaso

1. ¿Cómo es el cuerpo de los platelmintos?

2. Citar dos parásitos trematodos y otros dos cestodos.

3. ¿Cuáles son los nematelmintos de mayor longitud?

LOS ANÉLIDOS

P

hyllum de animales invertebrados de forma aplastada y cuerpo metamérico, es decir, formado por una serie de segmentos más o menos similares entre sí.

Características generales Los anélidos tienen el cuerpo recubierto por una cutícula glandular, no esclerificada y, consecuentemente, los apéndices, si existen, no están articulados. El cuerpo tiene dimensiones muy variadas, ya que su longitud puede ir desde 1 mm hasta más de 2 m. Generalmente es cilíndrico, aunque a veces está más o menos aplanado. En ocasiones, la metamería es homónoma, es decir, todos los segmentos son iguales; otras veces, sin embargo, sobre todo en muchos poliquetos, los segmentos anteriores son distintos de los restantes (metamería heterónoma) y llevan también apéndices diferentes (antenas, ventosas, cirros tentaculares) o bien son los únicos que tienen apéndices.

El cuerpo de algunos poliquetos aparece diferenciado en regiones, ya que se dan grupos de segmentos que difieren de otros en varios caracteres.

Algunos anélidos presentan vellosidades (sedas o quetas) de forma y longitud variada, que pueden estar distribuidas en mechones laterales o, más raramente, alrededor de las paredes de los segmentos; debido a esta característica recibían en el pasado el nombre de quetópodos.

Las tres clases principales de anélidos son la de los oligoquetos o lombrices de tierra, la de los poliquetos

o gusanos marinos y la de los hirudíneos o sanguijuelas, generalmente de agua dulce o de hábitats terrestres húmedos.

Otras dos clases de menor interés zoológico por su escaso número de especies son las de los arquianélidos y la de los mizostómidos, ambos marinos.

Los hirudíneos están provistos de ventosas con las que se adhieren al substrato o al cuerpo de los animales a los que parasitan; casi todos carecen de sedas y de apéndices. Los poliquetos tienen, característica-

Prostomio

mente, un par de apéndices laterales no articulados por segmento, los parápodos, con distintas configuraciones y desarrollo (a veces son incluso muy reducidos o casi inexistentes en alguna parte o en todo el cuerpo). En este grupo de anélidos, los parápodos son los que llevan las quetas y, a veces, pueden llevar también branquias de distinta configuración, además de un cirro dorsal y otro ventral. Los anélidos tienen celoma (cavidad interna del cuerpo) secundario; en algunos es bastante amplio y se subdivide en departa-

Ventosa bucal

Boca

Cabeza Orificio genital femenino Orificio genital masculino

Parápodos y quetas

Metámeros Metámeros

Clitelo

Pigidio Orificios nefridales

Ano

Ventosa anal Oligoqueto

Hirudíneo

Poliqueto

El nombre de anélidos proviene de que los representantes de este phyllum, como los que se muestran en el dibujo, tienen el cuerpo segmentado en una serie de “anillos”.

Fotografías de cabecera: imagen microscópica de larva del género Strongiloides, gusano parásito del intestino humano (izq.), y esquema de cadena trófica de flujos de energía en el ámbito zoológico (der.).

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ZOOLOGÍA

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mentos, mientras que en otros se ha producido una reducción de las superficies intersegmentales, con lo que el celoma se ha transformado en una cavidad única y muy amplia. En la mayoría de los hirudíneos, debido al movimiento especial que efectúan con la ayuda de las ventosas, el celoma ha sufrido una profunda modificación en cuanto a que sus paredes, al proliferar, han formado una especie de parénquima que recubre parcialmente la cavidad celomática.

Las funciones: movimiento, reproducción y alimentación La musculatura somática en algunos anélidos es más bien simple, consiste esencialmente en un estrato de haces circulares, un estrato de haces longitudinales y músculos que mueven las sedas; en otros, por el contrario, es muy compleja, con haces circulares, longitudinales, oblicuos ventrales, oblicuos dorsales, dorsoventrales, transversales, etc., existiendo fibras musculares incluso en los departamentos intersegmentarios.

El tubo digestivo es recto, con diferentes detalles en relación con el régimen alimenticio; en algunos, la porción anterior es extroflexible y puede ir acompañada de mandíbulas córneas. El sistema nervioso está constituido por una masa ganglionar cerebroide y un anillo periesofágico del que parte una doble cadena ganglionar ventral (las dos cadenas pueden estar fundidas), con una pareja de ganglios por cada segmento; de estos ganglios surgen los nervios que van a la periferia. El aparato excretor está constituido por protonefridios, en numerosas ocasiones por metanefridios que en muchos casos funcionan también como gonoductos; sue-

Clasificación de los anélidos Phyllum Anélidos

Clases Oligoquetos Poliquetos Hirudíneos Arquianélidos Mizostómidos

le existir un par de nefridios por segmento, pero es frecuente que su número esté reducido. El aparato circulatorio puede ser vasal cerrado y está formado, muy esquemáticamente, por un vaso dorsal pulsante, vasos transversales, uno o varios vasos ventrales y, en numerosas ocasiones, por un seno sanguíneo que envuelve todo el tubo digestivo. Es frecuente que el aparato circulatorio se modifique porque los vasos están abiertos y la sangre se mezcla con el líquido celomático, que en ese caso asume también un papel fundamental en el transporte de oxígeno. El aparato respiratorio puede estar formado por branquias, pero en muchos casos no se le puede considerar como aparato diferenciado, en cuyo caso el intercambio de gases se produce a través de la pared del cuerpo, que puede presentar regiones muy vascularizadas.

En lo referido al sexo, se dan los anélidos con sexos diferentes y las formas hermafroditas (mizostomidios, oligoquetos, hirudíneos). Las gónadas proceden de un gran número de segmentos situados en las paredes de la cavidad celomática o bien de un número restringido de ellos de una determinada zona del cuerpo. La emisión de gametos puede darse a través de gonoductos o a través de los

nefridios; en algunos poliquetos se produce a través de unos canalículos de las papilas pigidiales o a través de roturas de la pared del cuerpo. Algunos poliquetos presentan el fenómeno de la epitoquia; en el período de madurez sexual sufren profundas modificaciones en una porción determinada del cuerpo, abandonan el fondo del mar en el que viven y nadan a la superficie, donde forman grupos y emiten gametos. Además de la reproducción sexual, en algunos anélidos se da también la reproducción asexual, que puede realizarse mediante distintos mecanismos. El desarrollo postembrional puede ser indirecto, con una forma larval ciliada, natatoria, llamada trocofora, o bien directo.

Los poliquetos son en gran parte bentónicos y viven casi todos en el mar, reptando por el fondo, excavando galerías o resguardándose en tubos cálcicos o membranosos segregados por ellos mismos; a los poliquetos pertenecen también algunas formas de anélidos planctónicos. Los oligoquetos viven sobre todo en aguas dulces o suelos húmedos y casi todos son bentónicos. La mayoría de los hirudíneos viven en agua dulce y son pocos los marinos o los que se desarrollan en suelo húmedo.

Muchos anélidos son fitófagos, otros son carnívoros y algunos son ectoparásitos. Los hay muy comunes, como las lombrices entre los oligoquetos o la sanguijuela entre los hirudíneos.

_ Preguntas de repaso 1. ¿Cuál es la principal característica de los anélidos?

2. ¿Qué son los parápodos?

LOS ARTRÓPODOS

E

l de los artrópodos es el phyllum de animales más rico en especies (cuenta con más de un millón), con aspecto y formas muy variados, que habitan todos los ambientes, desde las aguas a los desiertos, y cuyas dimensiones van desde menos de 1/10 de milímetro hasta algunos metros.

Muchas especies son parásitas. Junto con los vertebrados, pueden ser considerados como los dominadores de los ecosistemas terrestres (aunque también están muy difundidos en los ambientes acuáticos) y, como los vertebrados, son los únicos que poseen patas eficaces y en ocasiones alas.

terrestre, los arácnidos, y otra también marina, los picnogónidos.

Los mandibulados presentan como primera región del cuerpo la cabeza, que está dotada de uno o dos pares de antenas en posición preoral y tres pares de apéndices bucales postorales.

El tronco muestra un reparto diverso en regiones y sus segmentos pueden contener apéndices o carecer de ellos.

Dentro del subphyllum mandibulados cabe distinguir las clases siguientes: crustáceos, que comprenden pulgas de agua, cangrejos, percebes, gambas, camarones, langostas, etc.; insectos, que comprenden hormigas, escarabajos, saltamontes, pio-

jos, moscas, abejas, mariposas y una amplia variedad de otros seres similares; quilópodos o ciempiés, diplópodos o milpiés, sínfilos y paurópodos, que agrupan a un reducido número de especies similares a los milpiés, pero sin ojos y de hábitat subterráneo. Los cuatro últimos se conocen en general como miriápodos.

En este capítulo se analizan más en profundidad las clases de los crustáceos y de los arácnidos, los insectos son analizados en un capítulo independiente, dados su interés y su peculiaridad desde el punto de vista zoológico.

En términos generales, los artrópodos están recubiertos por una cutícu-

Características generales Los artrópodos se originaron hace más de seiscientos millones de años en los mares precámbricos y dieron vida a una serie de ramas evolutivas, extinguidas desde hace más de doscientos años, tradicionalmente incluidas en un subphyllum artificial, llamado trilobitomorfos, que comprende la gran clase de los trilobitos y la artificial de los trilobitoideos.

De los dos grupos de trilobitoideos derivan otros dos subphyllum, los quelicerados y los mandibulados (o antenados).

Los primeros se caracterizan por tener el cuerpo diferenciado en dos regiones, el prosoma, con un par de apéndices preorales llamados quelíceros y cinco pares de apéndices postorales (todos, o a excepción del primer par, funcionan como patas), y el opistosoma, que suele carecer de apéndices. Incluyen tres clases: una más primitiva, marina, los merostomas; una

La mayoría de los crustáceos, una clase de artrópodos a la que pertenecen los cangrejos que aparecen en la imagen durante la cópula, son animales acuáticos, aunque hay algunas especies que viven en tierra, en ambientes muy húmedos.

Fotografías de cabecera: imagen microscópica de larva del género Strongiloides, gusano parásito del intestino humano (izq.), y esquema de cadena trófica de flujos de energía en el ámbito zoológico (der.).

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la quitino-proteica, son metaméricos (con el cuerpo constituido por una serie de segmentos), poseen típicamente un par de apéndices articulados por segmento y están dotados de hemocele (cavidad del cuerpo en la que fluye la sangre, dado que el aparato circulatorio es abierto y carece de capilares e incluso de vasos más grandes). Los segmentos del cuerpo presentan una serie de pares de apéndices diversificados en grupos según su función, con lo que el cuerpo aparece subdividido en regiones, la primera de las cuales, si no tiene algún par de patas (sino sólo apéndices sensoriales o destinados a la captura de comida), se denomina cabeza. La cutícula puede llegar a ser muy dura y en ocasiones está impregnada de sales cálcicas. Para permitir el movimiento de los diferentes segmentos y de los apéndices, la cutícula no se esclerifica en toda su extensión, sino en placas rígidas unidas por una capa membranosa. Una cutícula de semejantes características ofrece puntos de inserción perfectos para los músculos, por lo que funciona como un esqueleto exterior a la musculatura y se denomina exoesqueleto; su superficie interior, con eventuales procesos y apodemas, forma el endoesqueleto. Por este motivo, los artrópodos necesitan para desarrollarse realizar una serie de “mudas” sucesivas, gracias a las cuales salen de la vieja cutícula tras haber formado otra nueva, que se expande a su vez antes de endurecerse.

Los apéndices de los segmentos

están especializados para realizar varias funciones: las sensoriales (como las antenas y las anténulas); las de captura, trituración e ingestión de la comida (p. ej., las mandíbulas, los maxilares y los quelíceros); las del movimiento (las patas, que a menudo acaban en uñas), y las de acoplamiento, fecundación y puesta de huevos. Estos segmentos están compuestos por un cierto número de piezas articuladas entre sí.

El sistema nervioso está formado típicamente por una masa ganglionar suprafaríngea, que se une por medio de dos conexiones laterales a un conjunto de ganglios subfaríngeo, al que sigue una cadena ganglionar ventral que cuenta con un par de ganglios por segmento; en las especies más evolucionadas, estos ganglios pueden fundirse entre sí. Esa masa ganglionar está constituida por un conjunto de tres pares de ganglios que, a partir del más anterior, son: el protocerebro (que inerva los ojos), el deutocerebro (que inerva las anténulas en los crustáceos y las antenas en los miriápodos y los insectos) y el tritocerebro (que inerva las antenas en los crustáceos y los quelíceros en los quelicerados). Los órganos sensitivos están constituidos por sensilios y por ojos; los sensilios son de diferentes tipos y están distribuidos por todo el cuerpo, aunque suelen concentrarse en determinados puntos y sirven para el sentido químico (olfato) y para percibir vibraciones.

Los ojos tienen un número variado y a menudo están formados por un gran

Clasificación de los artrópodos Subphyllum Mandibulados

Quelicerados

Clase Crustáceos Quilópodos Diplópodos Paurópodos Sínfilos Insectos Merostomas Picnogónidos Arácnidos

número de omatidios (agrupaciones de unidades visuales que producen una visión en mosaico). La musculatura está muy desarrollada y consta de un gran número de músculos constituidos por fibras estriadas que presentan varios modelos ultraestructurales.

El aparato digestivo, esquemáticamente, está constituido por las siguientes partes: intestino anterior, que incluye la boca, la faringe y el esófago, su luz está recubierta de cutícula y sirve para la ingestión, trituración y filtración de la comida; intestino medio, que a menudo puede presentar tramos diferenciados, como estómago, ciegos, glándulas digestivas y el intestino propiamente dicho; y cuya función es digestiva y absorbente; intestino posterior, que se ocupa de eliminar los residuos alimenticios y de la formación de las heces. El aparato excretor es de diferente tipo, por cuanto pueden existir nefridios modificados (p. ej., en los crustáceos) o tubos malpigianos que desembocan en el límite entre el intestino medio y el posterior (p. ej., en los miriápodos y los insectos).

El aparato respiratorio en los grupos primitivamente acuáticos (crustáceos y merostomas) está formado por branquias, es decir, por extroversiones filamentosas del tegumento situadas por lo general en los apéndices o junto a ellos. En los grupos primitivamente terrestres, el aparato respiratorio está constituido por invaginaciones del tegumento que forman sacas llamadas pulmones (arácnidos) o túbulos ramificados y frecuentemente anastomosados entre sí llamados tráqueas (arácnidos, miriápodos, insectos).

El aparato reproductor suele ser muy complejo, los sexos están separados y normalmente se da inseminación interna; los machos suelen estar provistos de órganos copulatorios de diferentes tipos y el dimorfismo sexual suele estar muy acentuado.

Los crustáceos Clase de los artrópodos, una de las más ricas en formas de todo el reino zoológico, los crustáceos incluyen animales muy conocidos, como la langosta, las gambas o los cangrejos.

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Esta clase es objeto de estudio de una rama específica de la zoología: la carcinología.

La mayoría de los crustáceos son acuáticos, bien marinos o de agua dulce; algunos son terrestres, aunque ligados a ambientes muy húmedos. Las formas acuáticas pueden ser planctónicas o bentónicas y pueden desplazarse nadando o caminando. Pocos crustáceos son parásitos. Las dimensiones del cuerpo son muy variadas, de hecho algunos miden menos de un milímetro, mientras que, entre los más grandes, la distancia entre las extremidades de las patas a ambos lados del cuerpo puede superar los 3 m. A excepción de algunas formas parásitas y otras fijas profundamente modificadas, todos los crustáceos muestran una metameria externa evidente. El cuerpo está recubierto por una cutícula, a menudo muy resistente gracias a una composición de sales cálcicas, y está subdividido en dos regiones: la cabeza y el tronco. Este último suele subdividirse en varias partes. En los crustáceos más conocidos, los de la subclase malacostráceos, el tronco se subdivide en una zona anterior, llamada pereion, constituida por ocho segmentos, y otra posterior, llamada pleon, formada por seis o siete segmentos y otro postanal denominado telson.

Muchos crustáceos presentan un caparazón, es decir, una expansión del tegumento del margen del cefalón que se extiende como un escudo sobre una superficie corporal mayor o menor. En algunos casos, el caparazón puede extenderse de forma lateral y plegarse ventralmente, haciéndose bivalvo, o bien puede desarrollarse hasta el punto de proteger todo o casi todo el cuerpo.

La cabeza suele estar provista de ojos (simples o compuestos, sésiles o pedunculados) y lleva cinco pares de apéndices: un par de anténulas y un par de antenas insertadas anteriormente a la boca, un par de mandíbulas y dos pares de maxilares insertados posteriormente a la boca. El tronco tiene un número de apéndices que varía mucho según los grupos: entre las formas libres va desde 63 pares de apéndices (notostráceos) a formas

Los artrópodos

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Los arácnidos son animales invertebrados artrópodos, provistos de seis pares de apéndices articulares, el primero de los cuales, situado junto a la boca, se denomina quelícero y está provisto de quelas o uñas. En la fotografía, ejemplar del género Mygale.

con apenas dos pares (concostráceos). Las formas parásitas carecen totalmente de tales estructuras.

Funciones En los crustáceos, los apéndices tienen formas muy variadas, según la función que desempeñan; algunos apéndices del tronco pueden especializarse en diversas funciones, como la marcha o la natación. En muchos grupos, el primer par o los primeros pares (hasta un máximo de cinco) se adaptan para manipular el alimento, transformándose casi en maxilares suplementarios. En algunos crustáceos, uno o más pares de apéndices del tronco acaban con una pinza, que puede ser realmente robusta y formada por los dos segmentos terminales del miembro.

El aparato digestivo casi siempre es recto y presenta tramos diferenciados y glándulas anejas.

En las formas más primitivas, el sistema nervioso está constituido por el cerebro, un anillo periesofágico y una cadena ganglionar ventral con los ganglios muy diferenciados; en las formas más evolucionadas existe una concentración de ganglios y se observa una masa nerviosa ventral, más

que una auténtica cadena ganglionar.

El celoma secundario, como en el resto de los artrópodos, está modificado y ha dado lugar a un hemocele, ya que el aparato circulatorio es abierto y la sangre se mezcla con el líquido celomático.

La excreción se realiza gracias a un par de glándulas antenales y un par de glándulas maxilares, que son nefridios modificados que se abren al exterior en la base de las antenas y los maxilares, respectivamente.

En los crustáceos de reducidísimas dimensiones, la respiración es cutánea, pero los de tamaños mayores, en los que la respiración cutánea no es suficiente, desarrollan branquias insertadas muy próximas a los apéndices o directamente en su porción basal. Cuando las branquias se localizan en la porción anterior del tronco, pueden estar protegidas por el caparazón, que constituye a veces una cámara branquial dentro de la cual el movimiento de los apéndices asegura también el recambio de agua. La respiración en las formas terrestres se produce a nivel de invaginaciones del tegumento situadas en el espesor de algunos apéndices.

La mayoría de los crustáceos presenta sexos separados y sólo pocos

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son hermafroditas. La apertura genital no está situada junto a la extremidad caudal del cuerpo, sino hacia la mitad del tronco. En algunos grupos es frecuente la partenogénesis. Algunos crustáceos tienen desarrollo directo, pero la mayoría lo tiene indirecto.

La forma larval más simple, que en algunos grupos sale del huevo, es el nauplius, provisto de un ojo y apenas tres pares de apéndices natatorios correspondientes a las anténulas, antenas y mandíbulas. El nauplius se transforma en otras formas larvales sucesivas, cada vez más complejas y con mayor número de apéndices.

Los crustáceos constituyen un grupo de animales de gran interés, incluso práctico, por varios motivos: están entre los principales constituyentes del zooplancton, que representa la nutrición de muchos animales acuáticos.

Muchos de ellos son comestibles por parte del ser humano, hasta el punto de difundirse su cría en viveros.

Algunos crustáceos parásitos pueden dañar a peces y a otros crustáceos; algunos de agua dulce pueden ser vectores del hombre, como Paragonimus westermani y Dracunculus medinensis.

Clasificación La clasificación de los crustáceos es más bien compleja, dado que el grupo ha tenido un gran desarrollo evolutivo que ha llevado a la desaparición de numerosas cepas, incluso muy diferentes entre sí. Los crustáceos actuales están divididos en ocho subclases (algunas consideradas como clases en sí mismas): cefalocáridos, branquiópodos, ostrácodos, mistacocáridos, copépodos, branquiuros, cirrípedos (estas siete subclases en las antiguas clasificaciones se consideraban englobadas en la subclase de los entomostráceos) y malacostráceos; casi todas las subclases incluyen varios órdenes.

Los arácnidos Incluidos con el rango de clase dentro del phyllum de los artrópodos, al igual que los crustáceos y los insectos, los arácnidos presentan como características definitorias más signifi-

cativas la ausencia de antenas y de mandíbulas, y la presencia de órganos de función táctil y defensiva, los quelíceros, que se sitúan cerca de la boca y que son venenosos. Entre los más significativos cabe citar a las arañas propiamente dichas, a los escorpiones, a los ácaros y a las garrapatas.

Todos ellos presentan una diferenciación en dos áreas. La anterior constituye el denominado cefalotórax o prosoma, que es la porción corporal en la cual se insertan los quelíceros y las patas y en la que se ubican los ojos.

La región posterior es el abdomen u opistoma, que, a diferencia de lo que sucede en el cefalotórax, presenta en buena parte de los arácnidos una subdivisión en segmentos.

Funciones Los arácnidos son predadores dedicados en su mayor parte a la caza. En consecuencia, su organismo está estructurado especialmente para tal función.

Los quelíceros permiten inocular veneno a las presas, los pedipalpos son pequeños órganos táctiles situados delante de la boca que favorecen la maceración previa a la masticación del alimento, y los cuatro pares de patas articuladas en artejos proporcionan a este grupo zoológico una gran capacidad de fijación y desplazamiento.

La función sensorial es mediada por una cutícula cubierta de numerosos pelos que recubren prácticamente todo el organismo del arácnido.

La respiración se lleva a cabo a través de órganos laminares internos a los que se denomina filotráqueas, mientras que la excreción se produce

_

mediante órganos especializados denominados tubos de Malpighi, que se comunican con una cloaca y con el exterior a través del ano, situado en el extremo posterior del abdomen. Junto a este orificio se ubica la abertura genital, produciéndose la fecundación en el interior del cuerpo de la hembra. Los arácnidos, ovíparos, nacen con el mismo aspecto exterior de los especímenes adultos, aunque a medida que aumentan de tamaño surgen una serie de mudas.

En el extremo del abdomen, los integrantes del orden de las arañas, que es uno de los grandes subgrupos dentro de la clase arácnidos, cuentan también con dos o tres pares de hileras, a través de las cuales emiten los filamentos de seda que les sirven para tejer las telas en las que inmovilizan a sus presas.

Clasificación Como grupos principales dentro del orden arácnidos cabe distinguir al orden Araneae, que agrupa las arañas, y al orden escorpiónidos, dentro del cual se incluyen los escorpiones, cuya característica fundamental es la gran uña venenosa con la que culmina su abdomen longitudinal.

También destaca el orden de los acarinos, del que forman parte ácaros y garrapatas. Se trata de arácnidos pequeños o microscópicos, que en su mayoría son parásitos de animales.

Entre ellos se cuentan algunos parásitos directos del hombre, como el arador de la sarna, o indirectos, como ciertas garrapatas que parasitan al perro y que pueden ser vectores de enfermedades, como la leishmaniosis.

Preguntas de repaso

1. ¿Qué porcentaje representan los artrópodos dentro del reino animal?

2. ¿Cómo es la estructura cerebral de los artrópodos?

3. ¿Cuál es la principal característica que presenta la reproducción de los artrópodos?

4. ¿Cómo es el aparato circulatorio de los artrópodos?

5. ¿Qué función desempeñan los omatidios?

6. ¿Cómo se realiza la excreción en los crustáceos?

LOS INSECTOS

Características generales Por el número de especies y de individuos, los insectos son los auténticos dominadores del espacio terrestre, donde representan un componente esencial de todos los ecosistemas.

Dentro de los invertebrados son los seres más perfeccionados, siendo capaces de adaptarse a casi todos los ambientes, desde los más hostiles, por ejemplo los glaciares o los pozos petrolíferos, hasta los más acogedores, como el suelo, las aguas dulces o las selvas tropicales. Debido a esa capacidad de adaptación compiten continuamente con el hombre a medida que éste va extendiendo su dominio sobre la Tierra.

Algunos insectos son omnívoros y se nutren de todo tipo de alimentos; otros destruyen las cosechas, y los hay que son parásitos del hombre y de los animales domésticos, por lo que pueden llegar a constituir una auténtica amenaza.

Por otro lado, es también indeterminado el número de insectos útiles para el hombre. Además de los conocidos casos de la mariposa del gusano de seda o de las abejas, hay que recordar los insectos que participan en el reciclado de la sustancia orgánica de los ecosistemas al devorar las hojas y troncos en descomposición, excrementos y cadáveres; los que se ocupan de los procesos de formación del humus en el suelo o los que determinan la polinización de la mayor parte de las plantas con flores, incluidas las cultivadas, y también la difusión de las semillas.

Baste pensar que, debido al efecto de coevolución, gran parte de las fa-

nerógamas han desarrollado flores vistosas, de colores variados y atractivos olores, o incluso estructuras especiales, precisamente para garantizar la polinización. Por ejemplo, muchas papilionáceas y labiadas, todas las orquídeas o la higuera no darían frutos sin sus pronubos particulares; el de la higuera, por ejemplo, es la Blastophaga psenses. Existe además toda una le-

gión de insectos cuya utilidad reside en que son parásitos de otros nocivos, con lo que controlan su desarrollo excesivo y contribuyen a mantener un justo equilibrio biológico en los ecosistemas. Recurriendo a estos valiosos colaboradores del hombre se podría reconducir la lucha biológica, permitiendo reducir el uso de insecticidas, costosos y peligrosos para la salud.

Ejemplar de abeja (orden himenópteros). Estos insectos, que viven agrupados en colmenas, son muy apreciados por la miel y la cera que producen. Su cría por parte del hombre recibe el nombre de apicultura.

Fotografías de cabecera: imagen microscópica de larva del género Strongiloides, gusano parásito del intestino humano (izq.), y esquema de cadena trófica de flujos de energía en el ámbito zoológico (der.).

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ZOOLOGÍA

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El estudio de los insectos Los insectos son muy importantes desde el punto de vista científico, dado que a partir del estudio de algunos de ellos se han empezado a desarrollar sectores básicos de la biología: el estudio de los mosquitos del género Drosophila ha sido fundamental para el desarrollo de la genética, en tanto que los trabajos sobre los cromosomas de los insectos durante la formación de espermas y huevos (meiosis) han abierto excelentes perspectivas a las investigaciones relativas a la evolución biológica.

Algunas cifras pueden dar una idea más precisa acerca de la importancia que tienen los insectos en el mundo de los seres vivos: frente a 250.000 especies de plantas de flor, se conocen 1.450.000 especies de animales; de éstas, 46.000 son vertebrados, 1.000.000 son insectos y alrededor de 400.000

Clasificación de los insectos Subclase

Orden

Apterigógenos

Colémbolos Proturos Dipluros Tisanuros

Pterigógenos (Exopterigotos)

Odonatos Efemerópteros Plecópteros Fásmidos Dictiópteros Ortópteros Dermápteros Isópteros Anopluros Malófagos Hemípteros Tisanópteros

Pterigógenos (Endopterigotos)

Neurópteros Tricópteros Sifonápteros Coleópteros Dípteros Lepidópteros Himenópteros

constituyen el resto de los invertebrados. Es decir, el número de especies de insectos, por sí solo, supera en gran medida el número de especies de los restantes invertebrados, de los vertebrados y de todas las plantas clásicas juntos. Sin embargo, estos datos aún están muy lejos de la realidad, ya que sobre la base de las investigaciones y muestreos realizados es probable que sólo se conozca la trigésima parte de los insectos que existen en la Tierra, con lo que la cifra se dispararía a no menos de 24 millones de especies diferentes.

El estudio de estos organismos, que representan una clase del phyllum de los artrópodos, concretamente del subphyllum de los mandibulados, supone un esfuerzo científico y técnico de enorme relieve, incluido en una disciplina llamada entomología.

Estructura del cuerpo La longitud del cuerpo puede variar desde los 0,2 mm de algunos microhimenópteros a más de 300 mm de algunos insectos-palo (fasmoideos).

Los extinguidos meganisópteros de las selvas del carbonífero tenían una talla gigantesca, alcanzando una longitud de 40 cm y una apertura alar de 70 cm. Como todos los artrópodos, los insectos tienen el cuerpo metamérico, constituido por una sucesión de no menos de 20 segmentos que pueden agruparse en 3 regiones diferentes: la cabeza, el tórax y el abdomen.

Cada uno de los elementos de estas regiones puede ir provisto de dos apéndices articulados, encargados de desarrollar determinadas funciones: sensibilidad, captación del alimento, deambulación o deposición de huevos. Los más típicos son los tres pares de patas que pertenecen a los tres segmentos constitutivos del tórax; debido a esta peculiaridad de poseer seis patas, los insectos pueden denominarse también hexápodos.

La cabeza puede disponerse horizontalmente, con la boca dirigida hacia adelante, o bien de forma perpendicular al eje del cuerpo y con la boca dirigida hacia abajo. La boca no se abre directamente sobre la superficie externa del cuerpo, sino sobre el fondo de una cavidad preoral (cibarium),

delimitada en gran parte por los apéndices bucales. Los segmentos de la cabeza, que son al menos seis, están fundidos entre sí y forman una cápsula cefálica rígida, en la que se distinguen varias áreas, como la frente, las mejillas y el labio superior, que cierra anteriormente el cibarium.

En la cabeza están situados un par de ojos compuestos (ausentes en los insectos más primitivos y en las larvas) y tres o más ocelos. Los apéndices de la cabeza constan de un par de apéndices preorales, las antenas, y de tres pares de apéndices postorales, los apéndices bucales. Las antenas están constituidas por una sucesión articulada y tienen una gran importancia para la vida de los insectos, ya que contienen un gran número de estructuras sensoriales (sensilios) de diferentes tipos. Su longitud es variable, desde cortísimas (p. ej., en las moscas) hasta mucho más largas que el cuerpo (p. ej., en algunos saltamontes) y primitivamente filiformes.

Los apéndices bucales sirven para la ingesta de la comida y son, por orden, mandíbulas, maxilares y labio inferior, los cuales, junto con el labio superior, conforman el aparato bucal.

Según la fuente de alimentación consumida por las diferentes clases de insectos durante su evolución, el aparato bucal se ha ido especializando y ha pasado de masticador (el primitivo, ampliamente difundido) a perforador o punzante (p. ej., en los mosquitos y las chinches), succionador (como en las mariposas) o lamedor (p. ej., en las abejas). Las mandíbulas están constituidas por una sola pieza, mientras que el maxilar y el labio inferior lo están por varios segmentos. De estos últimos, los apicales forman una especie de apéndice secundario llamado palpo (maxilar y labial, respectivamente), cuya función es sensorial. El labio inferior deriva de la fusión de un par de apéndices que corresponden a los maxilares de los artrópodos mandibulados. La cabeza se articula con el tórax mediante un cuello en gran parte membranoso.

Los tres segmentos del tórax se denominan, respectivamente: protórax, mesotórax y metatórax. Cada segmento torácico está constituido por áreas

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esclerificadas, una dorsal (tergo), otra ventral (esterno) y dos laterales (pleuras). El estudio de estas complejas estructuras proporciona indicaciones muy útiles para reconocer las vías evolutivas que han seguido los insectos, al igual que sucede en los vertebrados con el estudio del esqueleto. Los apéndices del tórax son los tres pares de patas, que están implantadas entre el esternón y las pleuras, y se articulan con estas últimas mediante el segmento basal llamado coxa. El resto de la pata se articula con la coxa por medio de un pequeño segmento, el trocánter, soldado al segmento más grande y robusto de todos, el fémur. A este último, mediante la articulación de la rodilla se une la tibia, también muy desarrollada; sigue un tarso formado por una o más articulaciones, que se apoyan en el suelo. La pata termina apicalmente con un pequeño segmento, el pretarso, provisto de una o dos uñas. Algunas patas se especializan en la realización de otras funciones distintas a la deambulación, por ejemplo captación, excavación, natación o salto. Algunas larvas carecen de patas torácicas.

Un hecho de gran importancia en la evolución de los insectos fue la adquisición de alas que dio origen a la rama de los pterigógenos, que han conquistado todos los ambientes de la Tierra.

De hecho, los insectos más primitivos, denominados colectivamente con el nombre de apterigógenos, antes de la aparición de las alas vivían sólo en el suelo o bajo las piedras. El desarrollo y la gradual afirmación de las alas en los insectos se produjo con dos designios diferentes: en los que vivían en lugares pantanosos, para elevarse del suelo y colonizar otras áreas utilizando para la ascensión el empuje de las corrientes de aire; en los que habitaban en los bosques y vivían en los árboles, para desplazarse de un árbol a otro mediante un vuelo planeado. En ambos casos, las alas se desarrollaron a partir de unas expansiones membranosas que adquirieron rápidamente una articulación con la parte correspondiente del segmento torácico. Inicialmente, el protórax llevaba también alas, pero muy pronto se redujeron a dos pares, las de los segmentos mesotorácico y metatorácico (pterotórax), como ocurre en la mayoría de los pterigógenos.

Los insectos

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La mayoría de los lepidópteros, orden de insectos al que pertenecen las mariposas de la imagen, a menudo sorprende por la belleza de sus polícromas y brillantes alas.

En el orden de los dípteros y en algunos otros insectos, las alas se limitan a un solo par, el mesotorácico. En ocasiones, durante la evolución las alas pueden reducirse (braquiterismo) o desaparecer por completo (apterismo secundario), como sucede por ejemplo en los piojos, en las pulgas, en muchas especies de escarabajos o saltamontes y en las familias estériles de hormigas y termitas. Las alas se mantienen gracias a estructuras nerviosas longitudinales y transversales, que forman una red más o menos densa.

En ocasiones, las alas sufren modificaciones y se espesan o endurecen (élitros), con lo que ya no sirven para volar, sino para proteger el abdomen o las alas mesotorácicas mientras están replegadas sobre el cuerpo. Cuando los dos pares de alas sirven para volar y con el fin de constituir una única superficie suelen estar unidas mediante estructuras especiales; así sucede, por ejemplo, en las mariposas, las abejas y las avispas, en las langostas y en las chinches de las plantas.

El abdomen, que suele ser la parte más larga del cuerpo, está constituido habitualmente por once segmentos, aunque este número puede variar. Son muy similares y cada uno está recubierto por dos placas quiti-

nosas: tergo dorsal (la superior) y un esterno ventral (la inferior), unidos entre sí por una membrana lateral (membrana pleural) en la que se abren los estigmas. Los segmentos octavo y noveno en las hembras y el noveno en los machos corresponden a la zona genital (uritos genitales) y pueden modificarse en mayor o menor medida. El ano desemboca en el segmento número once (segmento anal).

Los apéndices de estos segmentos han desaparecido casi totalmente: sólo quedan los rudimentos (estilos) en algunos órdenes primitivos. En el décimo segmento existen un par de apéndices, los cercos, formados por numerosas articulaciones. Los apéndices de los uritos genitales (gonópodos) se modifican radicalmente para dar lugar a los genitales externos, aparato copulador y depositador de huevos.

Aparatos y sistemas anatómicos Tegumento Está formado por una cutícula externa (exoesqueleto), un estrato subyacente con un cuerpo de células epite-

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ZOOLOGÍA

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vaso dorsal desde los espacios lagunares interviscerales, penetrando por una serie de orificios laterales (ostiolos) y siendo empujada hacia la extremidad anterior a través del tramo craneal del vaso dorsal denominado aorta y del que sale hacia el hemocele.

La mariquita es un insecto, perteneciente al orden de los coleópteros, que se alimenta generalmente de pulgones.

Estructuras excretoras Los principales órganos excretores son los tubos de Malpighi, situados en el límite del intestino medio y el posterior. Tienen una función eliminatoria de los residuos, mientras que otras estructuras, como el cuerpo graso que llena parte del hemocele y el tegumento, funcionan como órganos para acumular los excrementos.

Aparato digestivo Estructuras respiratorias

liales (epiderma) y una fina lámina conjuntiva (membrana basal). La cutícula presenta tres estratos: epicutícula, exocutícula y endocutícula. Tiene una compleja constitución química, que se caracteriza por la presencia de quitina y proteínas. Es fina y flexible en las áreas membranosas. La presencia de pigmentos, que igualmente pueden encontrarse en los estratos subyacentes, origina los colores de los insectos, a menudo muy vistosos y llamativos.

Musculatura

Comienza con la boca, que se abre en el fondo del cibarium, a la que sigue un intestino anterior derivado de una invaginación tegumental y que está recubierto interiormente por una cutícula; sirve para introducir y, si es necesario, proseguir la trituración del alimento. Le sigue el intestino medio,

En algunas especies, la respiración es exclusivamente cutánea, pero en la mayoría se produce por la acción del aparato respiratorio traqueal. Éste está constituido por un complejo sistema de túbulos, las tráqueas, que se ramifican en el hemocele y que están sujetas por un filamento cuticular en forma de espiral. Las tráqueas derivan de las invaginaciones tegumentales, que primitivamente estaban representadas por un par de segmentos, pero que han ido reduciéndose en el curso de la evolución. Se abren al exterior por diez pares de orificios denominados estigmas, situados lateralmente en los dos anillos torácicos posteriores y en los ocho primeros abdominales.

Las tráqueas iniciales tienen un diámetro mayor y se unen entre sí, mientras las densísimas ramificaciones menores terminan con delgados canalículos exentos de filamento cuticular (las traqueolas) que llevan directamente el oxígeno atmosférico hasta las células de los tejidos. El anhídrido carbónico se elimina a través de áreas cuticulares concretas o a través del aparato traqueal. Muchos insectos acuáticos tienen que subir periódicamente a la superficie para recuperar el oxígeno; sin embargo, otros han desarrollado adaptaciones especiales (traqueo-

Debido a la estructura metamérica y a la presencia de apéndices articulados, estos últimos también segmentados, la musculatura somática es muy compleja y está constituida por haces musLa alternancia de anillos negros y amarillos en su culares que se insertan en la cuabdomen es un rasgo característico de la avispa, tícula mediante filamentos espeinsecto cuya vida se desarrolla en sociedad. ciales (tonofibrillas). Los músculos más robustos dan origen a las encargado de la digestión, absorción y crestas del endoesqueleto. Existe tam- formación de una membrana peritróbién una musculatura explácnica en fica que envuelve la comida y en la que relación con las vísceras. Las fibras se recogen los residuos que deben ser expulsados en forma de heces. Esta úlmusculares son estriadas. tima función la desarrolla el intestino posterior que, como el anterior, está reCavidad del cuerpo y aparato cubierto por una cutícula; consta de circulatorio varias partes diferenciadas, la última Ambos constituyen un único espacio de las cuales es el recto, que llamado hemocele, por el cual circula se abre al exterior por el la sangre que riega los músculos y en ano, al que van unidas la el que están sumergidas las vísceras. ampolla rectal y las glánduLa circulación está garantizada por un las rectales, que se ocupan vaso dorsal (que recorre todo el cuer- de la reabsorción del agua po) que presenta una porción contrác- y de otras funciones. Tamtil (corazón) cuyas pulsaciones son bién existen un par de glánposibles gracias a numerosos pares de dulas salivares que desemmúsculos (músculos aliformes). La bocan en el exterior del cisangre, cargada de elementos celula- barium, en la base del labio Las hormigas son insectos que viven en complejas res llamados hemocidos, vuelve al inferior. sociedades. En la imagen, hormiga roja (Formica rufa).

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branquias) que les permiten tomar el oxígeno disuelto en el agua.

Sistema nervioso y órganos de los sentidos El sistema nervioso central de los insectos alcanza un elevado grado de complejidad estructural y funcional.

Está constituido por una masa ganglionar suprafaríngea, unida mediante dos conectivos laterales a otra masa ganglionar subfaríngea que inerva los apéndices bucales. Se continúa en el tórax y el abdomen con una cadena ganglionar ventral que, a nivel de cada segmento, presenta un par de ganglios fundidos entre sí. Los ganglios de los segmentos contiguos pueden fundirse entre sí en una masa única, como ocurre sobre todo en los ganglios de los segmentos genitales.

De los ganglios parten los nervios del sistema nervioso periférico. También existe un complejo sistema nervioso visceral.

El sistema sensorial está condicionado por la presencia de la cutícula; por tanto, los órganos de los sentidos, quimiorreceptores, mecanorreceptores, termorreceptores y muchos propioceptores se distribuyen por toda la superficie del cuerpo (concentrándose a veces en puntos concretos) y están formados por sensilios. Los fotorreceptores son ocelos y ojos compuestos; estos últimos están constituidos por un número variable (puede llegar a 20.000) de unidades ópticas elementales, los omatidios. Cada omatidio consta de una corneola de origen cuticular, de un cristalino constituido por dos o cuatro células transparentes, de células retínicas y de células pigmentadas que recubren exteriormente el omatidio. La percepción óptica está notablemente desarrollada para los objetos de color, lo cual explica la gran variedad de colores que presentan los insectos, así como la de las flores que visitan. La sensibilidad acústica está garantizada por algunos mecanorreceptores que a menudo se agrupan, incluso por centenares, para dar origen a los órganos timpanales, como ocurre con los grillos y saltamontes, cuyas relaciones bioacústicas están muy especializadas.

Sistemas glandulares Son muy numerosos y variados; entre las glándulas más importantes destacan aquellas cuyas secreciones ejercen la función de mensajeros químicos entre individuos de la misma especie, tanto en las relaciones sociales como en las sexuales (feromonas).

Las glándulas endocrinas están muy desarrolladas (corpora allata, corpora cardiaca, glándulas torácicas, células neuroendocrinas) y, mediante una compleja constelación hormonal, controlan la metamorfosis, la muda, el desarrollo y la reproducción.

Aparato reproductor y reproducción Los sexos están separados (el hermafroditismo es absolutamente excepcional). El aparato reproductor masculino consta de dos testículos, constituidos por un gran número de folículos testiculares y por dos conductos deferentes que se funden en un conducto eyaculador. Éste desemboca en un pene que representa la parte terminal del complejo aparato copulador. El esperma se transmite a la hembra mediante acoplamiento. El aparato reproductor femenino comprende un par de ovarios constituidos por un gran número de ovariolos, cuyos óvulos, a medida que van alcanzando la madurez y después de haberse recubierto de una envoltura dura (corión), llegan a dos conductos ováricos laterales; éstos se funden después en otro conducto en el que a menudo se diferencia una bolsa copuladora destinada a acoger el aparato copulador masculino y el esperma.

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Los insectos

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La reproducción es ovípara y la casi totalidad de los insectos presentan huevos centrolecitos. Su desarrollo es indirecto, con metamorfosis simple, compleja e incluso hipermetamorfosis.

Clasificación Durante mucho tiempo, a pesar de los ajustes que se han ido realizando, la clasificación de los insectos ha sido totalmente artificial, basada en las apariencias, más que en las relaciones filogenéticas entre las diferentes cepas. Carl Linneo, basándose en el número y en el tipo de las alas, establecía inicialmente en su Systema naturae (1735) siete órdenes (ápteros, neurópteros, himenópteros, lepidópteros, hemípteros, coleópteros, dípteros), para poco después (1758) añadir otros dos: ortópteros y tisanópteros.

Con Pierre-André Latreille (1832), los órdenes aumentaron hasta llegar a doce al fraccionar los ápteros e incluir los dermápteros separados de los coleópteros. El primer intento para tener en cuenta las grandes líneas de la evolución se dio con Alexander Carl Brauer (1885), que la dividió en dos subclases, una (apterigógenos) que incluía los insectos primitivamente ápteros, y otra (pterigógenos) con 16 órdenes diferenciados en dos grupos, los homomorfos y los heteromorfos. Sucesivamente y gracias a los órdenes aumentaron de 21 a 34. A su vez, los pterigógenos, según esta clasificación, pueden ser exoperigotos (con metamorfosis incompleta) y endopterigotos (con metamorfosis completa).

Preguntas de repaso

1. ¿Qué otro nombre pueden recibir los insectos?

2. Cuando las alas se endurecen por adaptación, ¿qué nombre reciben?

3. ¿Qué es el tegumento?

4. ¿Qué son los tubos de Malpighi?

5. ¿Cómo es el aparato respiratorio de los insectos?

6. ¿Cómo es la reproducción en los insectos?

LOS MOLUSCOS

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hyllum de animales que incluye un gran número de especies y que durante su evolución ha dado ramas bastante diferenciadas, aunque se puede reconocer un esquema de organización único.

Características generales Los moluscos son básicamente marinos (bentónicos o planctónicos), pero muchos (entre los gasterópodos y lamelibranquios) son de agua dulce; algunos gasterópodos son terrestres,

pero siempre ligados a zonas muy húmedas. No son metaméricos, aunque las formas primitivas presentan algunas estructuras repetidas en serie. La simetría es bilateral. Las dimensiones del cuerpo son muy variadas; de hecho, los más pequeños pueden medir menos de 1 mm, mientras el más grande, el cefalópodo Architeuthis princeps, que es también el invertebrado más grande que haya existido, alcanza una longitud total de 16 m, 5-6 de los cuales corresponden al cuerpo y aproximadamente 10 a los tentáculos distendidos.

Ejemplar de lapa, molusco gasterópodo comestible. Estos animales disponen de un potente sistema muscular que les permite vivir adheridos a las rocas. Su caparazón tiene forma cónica.

Fotografías de cabecera: imagen microscópica de larva del género Strongiloides, gusano parásito del intestino humano (izq.), y esquema de cadena trófica de flujos de energía en el ámbito zoológico (der.).

Las funciones: movimiento, reproducción y alimentación El cuerpo de los moluscos, aun con las variaciones específicas de cada clase, está constituido por la cabeza, más o menos diferenciada (puede llevar tentáculos), y el tronco. Éste presenta una pared ventral muy musculada y constituye un órgano de movimiento al que se conoce como pie, que en función de la configuración que asumen los diferentes grupos sirve para arrastrarse por el sustrato, para nadar, para excavar o para realizar un movimiento específico de locomoción que efectúan los cefalópodos por medio de la expulsión de agua a través del pie. La pared dorsal de una parte del tronco está levantada por las vísceras y constituye la llamada masa visceral, que a veces sobresale significativamente. El tegumento dorsal del tronco, situado sobre la masa visceral, se expande y forma el llamado manto. Entre la superficie ventral del manto, la masa visceral y la superficie dorsal del pie existe un espacio llamado cavidad paleal; en esta cavidad (que a veces es amplia y rodea todo el animal y en otros casos se localiza sólo en determinada posición) desembocan el ano, los órganos excretores, el aparato reproductor y, si están localizadas, las branquias.

En muchos moluscos, el manto está muy reducido o no existe, en cuyo caso la cavidad del manto tampoco existirá o estará muy reducida. Dorsalmente, el manto segrega una de las

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estructuras más características de los moluscos, la valva, en parte de naturaleza orgánica y en parte mineral. En el subphyllum de los anfineuros, la valva presenta diferentes estructuras: puede estar constituida por una serie de ocho placas (poliplacóforos); puede ser bivalva (lamelibranquios); puede constar de una única pieza en forma de escudo; puede tener forma de cono abierto en las dos extremidades (escafópodos) o abierta en una sola extremidad y enrollada en espiral. Es frecuente que la valva sea reducida y puede estar recubierta por el manto hasta el punto de resultar invisible desde el exterior. En muchos casos, la valva es realmente inexistente.

En las formas más primitivas, el sistema nervioso está constituido por un anillo periesofágico en el que se originan dos cordones pediales que recorren ventralmente el espesor del pie y dos cordones pleuroviscerales laterales que ocupan una posición dorsal con relación a los anteriores. En las formas más evolucionadas se observan algunos pares de ganglios nerviosos, por ejemplo un par de ganglios cerebroides supraesofágicos que están unidos a un par de ganglios pediales subesofágicos que cierran el anillo periesofágico. El ganglio cerebroide y el pedial de cada lado se unen a otro ganglio situado lateralmente (ganglio

Los moluscos

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Clasificación de los moluscos Clase

Principales grupos

Poliplacóforos

Quitones

Gasterópodos

Prosobranquios Opistobranquios Pulmonados

Escafópodos

Abranquios

Lamelibranquios

Toxodontos Anisomiarios Eulamelibranquios Septibranquios

Cefalópodos

Tetrabranquios Dibranquios

pleural), del que nace el cordón pleurovisceral, el cual, a lo largo de su recorrido, presenta un ganglio parietal y un ganglio visceral. Además de los ganglios mencionados se pueden reconocer también los genitales, los branquiales, así como un sistema estomatogástrico que cuenta con varios pares de ganglios. Los moluscos, además de células táctiles esparcidas a lo largo del manto y sobre los posibles tentáculos, pueden presentar estatocistos como órganos del equilibrio (ausentes en los poli-

La ostra común (Ostrea edulis), molusco lamelibranquio bivalvo, vive en el mar adherida a las rocas. Su carne es muy nutritiva y valorada por su sabor.

placóforos), ojos más o menos complejos (especialmente perfeccionados en los cefalópodos) y, en los gasterópodos, en los lamelibranquios y en los cefalópodos tetrabranquios, un órgano de sentido químico, llamado osfradio, que se localiza en la cavidad del manto próximo a las branquias y tiene a menudo un aspecto similar a éstas. El osfradio permite reconocer el alimento y a los predadores y, según algunos autores, permite incluso percibir la presencia de partículas de sedimento en la cavidad del manto.

El tubo digestivo comienza con la boca que, a excepción de los lamelibranquios y otras raras excepciones, presenta casi siempre una rádula, es decir, una lámina cuticular dentada que recubre un espesamiento del pavimento bucal. La rádula tiene un desarrollo continuo y los dientecillos anteriores se consumen a medida que se van usando. En la boca vierten su segregación una serie de glándulas salivares y, en ocasiones, está provista con un par de maxilares córneos. El estómago tiene abundantes glándulas digestivas y presenta con frecuencia un divertículo que contiene un cilindro sólido, el protostilo, en el que existen enzimas amiolíticas. Siempre está presente una voluminosa glándula llamada hepatopáncreas (o simplemente hígado), en

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ZOOLOGÍA

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minosos órganos llamados riñones u órganos de Bojanus.

El aparato reproductor puede tener glándulas anejas, vesículas seminales, receptáculos seminales y un copulador, por lo que puede alcanzar una gran complejidad. Muchos moluscos presentan sexos separados, pero también son numerosos los hermafroditas. El desarrollo es directo o indirecto; en este último caso, la larva puede ser una típica trocófora, o bien una trocófora más complicada provista de un velo ciliado para la recogida de alimento y para el movimiento, y de una valva protectora.

Este tipo de larva se denomina veliger.

Son numerosos los moluscos que se han convertido en productos de gran valor comercial y se destinan al consumo humano, entre ellos lamelibranquios como los berberechos.

la que se producen la digestión intracelular y la absorción. El intestino puede estar formado por el recto y el ano posterior; en los gasterópodos está replegado a causa de la torsión de la masa visceral, en cuyo caso el ano se abre anteriormente o en el flanco derecho. En los cefalópodos y los escafópodos, el intestino se pliega ventralmente y el ano se abre también en esa posición.

Los moluscos son animales celomados, pero el celoma mesodérmico no es muy amplio y a menudo se limita prácticamente a la cavidad de las gónadas y a una cavidad pericárdica que comunica con el exterior a través de los órganos excretores o a través de los conductos que actúan como gonoductos. El aparato circulatorio es abierto, con un amplio sistema de lagunas de origen blastocélico por las que circula la sangre. El corazón está constituido generalmente por un ventrículo y dos aurículas (una de las cuales está a veces muy reducida o incluso no existe); sólo los monoplacóforos tienen dos ventrículos y cuatro aurículas. El ventrículo lanza la sangre a una aorta anterior (a veces existe también una aorta posterior) que lleva la sangre a

los espacios lagunares, de donde pasa a los vasos branquiales aferentes. En las branquias, la sangre se oxigena y vuelve al corazón a través de las venas branquiales eferentes, que alcanzan las aurículas cardíacas.

La respiración casi siempre es branquial, aunque también puede ser cutánea. Las branquias típicas de los moluscos se llaman ctenidios y se localizan en la cavidad del manto.

Tienen forma de pluma, es decir, están constituidas por un eje y una doble fila de filamentos respiratorios, por lo general ciliados (los cefalópodos carecen de cilios). Los ctenidios pueden sufrir profundas modificaciones de forma; en algunos gasterópodos, por ejemplo, el eje branquial se suelda en toda su longitud a la cavidad del manto, perdiendo una serie de filamentos y asumiendo una forma de peine. En la mayoría de los lamelibranquios, los ctenidios también están muy modificados y asumen la función de órganos de filtración.

Los órganos excretores están representados por un par de nefridios modificados que tienen la pared del túbulo con pliegues y complicados divertículos, que dan origen a volu-

La explotación de los moluscos Muchos moluscos tienen interés económico porque son comestibles, por ejemplo los gasterópodos, lamelibranquios (almejas, mejillones, ostras, etc.) y los cefalópodos (sepias, calamares, pulpos, etc.). El caparazón de algunos se emplea para obtener la madreperla y elaborar objetos ornamentales; resulta superfluo recordar la importancia de las ostras perlíferas. En el pasado se extraía de algunos gasterópodos la púrpura utilizada para elaborar los tintes. No obstante, hay moluscos que pueden resultar peligrosos, por ser huéspedes intermedios de parásitos del hombre o de los animales domésticos (muchos gasterópodos de agua dulce portan las larvas de los trematodos).

_ Preguntas de repaso 1. ¿Qué dimensiones puede alcanzar un molusco?

2. ¿Cuál es la estructura más característica de los moluscos?

3. ¿Qué capas forman la valva?

4. ¿Cómo se denominan las branquias de los moluscos?

LOS EQUINODERMOS

P

hyllum de animales invertebrados que incluye numerosas formas, por ejemplo los erizos de mar, las estrellas y los pepinos de mar. Con dimensiones medias a grandes, son exclusivamente marinos y suelen habitar en el fondo, donde permanecen fijos o bien realizan movimientos limitados y lentos.

Características generales Dentro del phyllum equinodermos se encuentran incluidos como grupos principales los crinoideos o lirios de mar; los asteroideos o estrellas de mar; los equinoideos o erizos marinos; los

holoturioideos, que agrupan a las holoturias, también llamadas pepinos o cohombros de mar, y los ofiuroideos u ofiurios, seres afines a las estrellas de mar, pero que constan de un disco central y cinco largos brazos serpenteantes.

El cuerpo de los equinodermos puede ser globoso (equinoideos y holoturioideos) o presentar cinco brazos (crinoideos, asteroideos, ofiuroideos). La característica más notable de estos animales es la simetría pseudorradial pentámera del cuerpo, con cinco radios que se alternan con otros cinco interradios. El cuerpo está recubierto por un fino estrato epidérmico, por lo general rico en púas o tubérculos, que

confieren a la superficie de estos animales un aspecto rugoso y espinoso (de aquí el nombre de equinodermos, del griego equinos, “rizo”, y derma, “piel”); estas estructuras son apéndices del endoesqueleto subyacente.

Por debajo de la epidermis existe de hecho un endoesqueleto mesodérmico constituido por placas cálcicas que pueden articularse entre sí, como sucede en las estrellas de mar y las ofiuras, o bien fundirse y conformar una teca rígida, como es el caso de los erizos de mar. Estas placas pueden haberse reducido a simples espinas (holoturioideos) o bien no existir.

Otra característica de estos animales es la presencia de un sistema de ca-

A la izquierda, imagen de una estrella de mar o estrellamar, en la que pueden distinguirse los cinco brazos que caracterizan a los equinodermos asteroideos. A la derecha, erizo de mar; las numerosas púas móviles que parten del caparazón calcáreo dotan a estos animales de su aspecto espinoso característico.

Fotografías de cabecera: imagen microscópica de larva del género Strongiloides, gusano parásito del intestino humano (izq.), y esquema de cadena trófica de flujos de energía en el ámbito zoológico (der.).

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Clasificación de los equinodermos Clase Crinoideos Asteroideos Equinoideos Holoturoideos Ofiuroideos

Características y representantes Anclados al sustrato con un pedúnculo o bien libres Estrellas de mar Erizos de mar Holoturias o pepinos de mar Ofiuros

nales celomáticos que dan origen al sistema acuífero o ambulacral. Se trata de un sistema hidráulico que comprende un canal anular, que rodea la boca, del que parten un canal axial y cinco canales radiales. El canal axial es excéntrico y se abre en la placa madrepórica. Esta última es una estructura provista de uno o más orificios, situada en posición interradial, que pone al sistema acuífero en comunicación con el exterior, permitiéndole compensar los cambios de presión.

Las funciones: movimientos, reproducción y alimentación En los equinodermos de cuerpo globoso (equinoideos y holoturioideos), los canales radiales se desarrollan a lo largo de los meridianos y están situados interiormente en relación con el esqueleto cálcico. Por el contrario, en los equinoideos con brazos, estas estructuras están dispuestas radial y externamente en relación al esqueleto.

En los asteroideos, los crinoideos y en los ofiuroideos, los canales radiales discurren por surcos ambulacrales, abiertos en las dos primeras clases y cerrados por un techo de tegumento en los ofiuroideos, de manera que se forma un canal epineural. A los lados de cada canal radial se forman series de divertículos que salen desde el cuerpo al exterior y que constituyen los llamados pies ambulacrales. Estos divertículos, terminados en ventosa (asteroideos, equinoideos y algunos holoturoideos), o bien con la extremi-

dad en punta (ofiuroideos) o ramificada (muchos crinoideos), están recubiertos exteriormente por la epidermis, en la que existen células mucíparas y elementos sensitivos. Por debajo de este estrato se localizan un plexo nervioso, conectivo, fibras musculares y, por último, un epitelio vibrátil que constituye la pared interna de los pies.

En los asteroideos, equinoideos y holoturoideos, los pies ambulacrales están provistos en su base de una vesícula (ampolla) que controla su presión hidrostática y con ello su funcionalidad. Mediante los pies ambulacrales, estos animales se desplazan, efectúan los intercambios gaseosos para la respiración o establecen relaciones sensoriales con el ambiente que les rodea.

Desde el canal perioral parten también las cuatro vesículas de Poli, que se intercalan con los canales radiales; estas vesículas, que pueden ser numerosas o bien no existir, representan cámaras de expansión del sistema acuífero.

En paralelo al sistema ambulacral discurre un sistema perihemal muy dividido en senos y canales, separados de forma diferente según las clases. Estrechamente asociado al sistema perihemal está el sistema hemal, o sistema lagunar, formado por vasos y lagunas de origen blastocélico que discurren en paralelo y muchas veces por el interior de los senos del sistema perihemal. El sistema nervioso es de tipo primitivo, en relación a la escasa movilidad de estos animales.

Está constituido por cordones nerviosos que van en paralelo al sistema acuífero y que se conectan a un anillo nervioso perioral, formando tres sistemas distintos: el ectoneural, el hiponeural y el endoneural. Excepto

escasas excepciones, carecen de órganos sensoriales especializados.

La respiración es esencialmente cutánea en la mayoría de las clases; carecen de sistema excretor y eliminan los catabolitos a través de la superficie del cuerpo o la pared del intestino, o bien los acumulan en determinadas células. La boca y el ano pueden abrirse en dos lados opuestos, determinando una cara oral y otra aboral (equinodermos móviles), o bien encontrarse una junto a otro, en cuyo caso el intestino se repliega en forma de U (equinodermos fijos). Algunas especies carecen de apertura anal (ofiuroideos y algunos asteroideos).

Salvo alguna rara excepción, tienen sexos separados y no presentan diferencias apreciables entre el macho y la hembra; a partir del huevo fecundado se desarrollan formas larvales de tipo dipleural que presentan diferentes características según las clases: doliolaria en los crinoideos, pluteus en los ofiuroideos y equinoideos, auricularia en los holoturioideos, bipinnaria en los asteroideos.

Clasificación Se conocen unas 6.000 especies vivas de equinodermos. En su mayoría son micrófagos; los asteroideos y equinoideos son fundamentalmente predadores. Subdivididos en el pasado en pelmatozoos (a los que se atribuían las formas fijas) y eleuterozoos (que agrupaba las formas móviles), clasificación que todavía se utiliza, sobre todo en paleontología, los equinodermos se dividen actualmente en cinco clases: crinoideos, asteroideos, equinoideos, holoturoideos y ofiuroideos.

_ Preguntas de repaso 1. ¿De dónde procede la palabra equinodermo?

2. ¿Qué funciones permite realizar a los equinodermos su sistema ambulacral?

LOS CORDADOS

S

e denomina cordados a los animales que durante toda su vida o al menos en la primera parte de la misma están provistos de una estructura especial de sostén llamada cuerda dorsal o notocordio. En opinión de algunos estudiosos, estos animales constituyen un único phyllum, pero según la mayoría de los profesionales actuales forman tres diferentes, aunque ligados por evidentes afinidades: tunicados, cefalocordados y vertebrados.

Características generales La morfología de los cordados adultos es muy variada y las afinidades entre los diferentes grupos son más evidentes si se toman en consideración los procesos de desarrollo y se comparan las formas más jóvenes.

Como se ha indicado anteriormente,

todos los cordados poseen una estructura axial de sostén, la cuerda dorsal, constituida por un cordón celular, que en los tunicados está limitada a la cola de la larva (de lo que se deriva la denominación de urocordados atribuida a este phyllum). En los cefalocordados, esta estructura de sostén se observa en los adultos y, debido a la ausencia de cráneo, recorre toda la longitud del cuerpo (de lo que proviene la denominación de cefalocordados). En los vertebrados, la cuerda recorre todo el cuerpo, excepto la región cefálica, donde se desarrolla el cráneo, y en los adultos suele estar sustituida, como tal estructura de sostén, por las vértebras que se desarrollan alrededor de ella.

En la parte dorsal de la cuerda, el ectoderma forma un tubo neural que constituye la parte fundamental del sistema nervioso.

La porción anterior del tubo diges-

tivo en los cordados tiene también una función respiratoria; de hecho, en los tunicados, en los cefalocordados y en los bajos vertebrados, la faringe está fisurada y el agua que entra por la boca sale por esta fisuras que se denominan branquiales. En los vertebrados superiores, las fisuras branquiales ya no existen y la respiración se efectúa mediante los pulmones, que son un derivado de esa región faríngea.

Los tunicados Son muchos los estudiosos que consideran a los tunicados como un subphyllum de los cordados, pero otros autores, que no creen que estos últimos constituyen un phyllum único, sí atribuyen a los tunicados esta categoría. El nombre deriva de una vaina segregada por la epidermis y

Los animales vertebrados constituyen el phyllum más amplio de los cordados y han colonizado todos los medios, incluido el acuático, en el que están representados por los peces.

Fotografías de cabecera: imagen microscópica de larva del género Strongiloides, gusano parásito del intestino humano (izq.), y esquema de cadena trófica de flujos de energía en el ámbito zoológico (der.).

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ZOOLOGÍA

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que envuelve el cuerpo (túnica); ésta contiene un polisacárido, llamado tunicina, afín a la celulosa. En la clase de los apendiculariáceos, el cuerpo está recubierto por una fina cutícula y por una envoltura gelatinosa, no adherida al cuerpo y mucho más voluminosa que éste, que se renueva de forma periódica. Los tunicados se llaman también urocordados porque presentan un cordón celular (cuerda dorsal) limitado a la cola; en los apendiculariáceos persiste en las formas adultas, mientras que en el resto de los tunicados sólo está presente en el estado larvario. De ahí que los apendiculariáceos, además de copelados, se denominen también larváceos o perennicordados.

Todos los tunicados son animales marinos, solitarios o coloniales, de dimensiones variadas. Algunos miden pocos milímetros de longitud, mientras que ciertas colonias llegan a alcanzar los 2,5 m.

Estructura y funciones El cuerpo tiene forma de renacuajo en los apendiculariáceos, más o menos globoso en los ascidiáceos y aproximadamente cilíndrico en los taliáceos y los pirosómidos. Excepto los apendiculariáceos, todos tienen un sifón oral apical y un sifón cloacal, que en los ascidiáceos es anterodorsal

y en el resto está situado en la extremidad del cuerpo opuesta a la oral.

La musculatura es más bien sencilla y está constituida por bandas longitudinales y circulares, estas últimas más abundantes en los sifones, donde funcionan como esfínteres.

Como ocurre en todos los cordados, la región faríngea del tubo digestivo asume también la función de órgano que lleva a cabo los intercambios respiratorios. El agua se introduce por la boca y pasa a la faringe, de la que es expulsada directamente al exterior (apendiculariáceos) a través de aperturas (de número y posición variados según las diferentes clases), o bien va a una cavidad perifaríngea o subfaríngea formada por la introflexión de la epidermis y cuya luz se puede considerar por tanto como un espacio exterior. De esta cavidad, que también recibe la denominación de cloacal, el agua es expulsada a través del sifón cloacal.

La mayor parte de los tunicados son micrófagos y las partículas alimenticias son retenidas por los velos de moco que producen una serie de células mucosas faríngeas, y enviadas al intestino por el latido de los cilios de una ducha medioventral de la faringe llamada endostilo. El ano se abre directamente al exterior (apendiculariáceos) o a la cavidad cloacal. Durante el paso del agua a través de las fisuras faríngeas se producen intercambios respiratorios, por lo cual las paredes de la faringe cuentan con abundantes lagunas sanguíneas, que no llegan a ser auténticos vasos porque carecen de una pared endotelial propia.

La sangre se mueve gracias a un corazón tubular abierto en las dos extremidades y carente de válvulas, ya que sus pulsaciones no determinan una auténtica circulación orientada de la sangre, sino que provocan simplemente un movimiento continuo.

La cola de las larvas y de los apendiculariáceos adultos presenta una cuerda dorsal que funciona como estructura de sostén. El sistema nervioso, que en las larvas es un tubo, en los adultos se reduce a un ganglio macizo que se prolonga a un cordón nervioso y, en ocasiones, a nervios dirigidos a la región oral.

Los órganos de los sentidos están poco desarrollados y se limitan a fotorreceptores, células probablemente olfativas y, a veces, a un estatocisto que desaparece en el estado adulto.

Los tunicados no poseen nefridios como órganos excretores y la excreción está controlada por una serie de células, los nefrocitos, que se cargan de catabolitos y se recogen en determinadas regiones, donde dan lugar a un riñón de acumulación.

Los representantes de este subphyllum son hermafroditas y los gonoductos pueden desembocar directamente en el exterior (apendiculariáceos) o en la cavidad cloacal, de la que salen los gametos a través del sifón cloacal. En los apendiculariáceos sólo existe reproducción sexual, pero en las otras clases puede alternarse la reproducción sexual con la asexual, con complicadas modalidades y diferencias según las clases.

Las larvas son nadadoras, pero al cabo de un tiempo se fijan en el fondo; comienza entonces la metamorfosis, durante la cual pierden la cola y experimentan profundos cambios en su cuerpo.

Los cefalocordados

El esqueleto de las ranas y, en general, el de los anfibios presenta modificaciones evolutivas importantes, como la aparición de la vértebra atlas, que permite a estos animales mover la cabeza.

Este pequeño, aunque importante, grupo de animales invertebrados pertenece al gran grupo de los cordados y vive en los fondos arenosos poco profundos de todos los mares.

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Los cordados

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Estructura y funciones El cuerpo de los cefalocordados es pisciforme, comprimido lateralmente, transparente y de una longitud aproximada de 8 cm. Carecen de apéndices y poseen una aleta mediodorsal que va creciendo hacia la extremidad caudal del cuerpo y que se continúa medioventralmente con una aleta que ocupa el tercio posterior del mismo. La parte anterior del cuerpo se denomina rostro, y debajo de él existe un vestíbulo oral, rodeado por cirros, en cuyo fondo se abre la auténtica boca, también rodeada por tentáculos. El tramo de intestino que sigue es amplio y presenta una ducha ciliada ventral, endostilo, así como abundantes ventanas branquiales. Esta porción del intestino se denomina por lo general faringe porque ejerce también función respiratoria. El agua que entra por la boca es filtrada por la mucosidad segregada en la faringe y las partículas de alimento son enviadas al intestino por los cilios del endostilo; el agua atraviesa las fisuras faríngeas hasta llegar a la cavidad peribranquial y es expulsada a través de un poro atrial ventral.

La cavidad peribranquial se forma tras la elevación y la fusión de dos pliegues ventrales. La faringe está muy vascularizada y el continuo flujo de agua permite los intercambios respiratorios. Posteriormente a la faringe, el intestino prosigue recto hasta la apertura anal, que está situada ventralmente, un poco desplazada hacia la izquierda, a nivel del comienzo de la aleta ventral. Al inicio de la porción digestiva, el intestino presenta un divertículo de fondo ciego al que se denomina ciego hepático.

La cuerda dorsal recorre toda la longitud del cuerpo, incluida la región cefálica (de ahí el nombre de cefalocordados). Su función es esquelética, aunque no existan trazas de tejido cartilaginoso y menos aún óseo.

Las aletas, los tentáculos y los cirros están sostenidos por una serie de travículas conjuntivas. Por la parte dorsal de la notocorda discurre el tubo neural, que en la extremidad anterior aparece dilatado en una vesícula ce-

Los reptiles son animales vertebrados, cuyo esqueleto presenta ya un grado de osificación casi completa.

rebral. En el tubo neural, equiparable a la médula espinal de los vertebrados, se originan numerosos pares de nervios, que presentan, como los haces musculares (fácilmente visibles, dada la transparencia del cuerpo), una división hacia los dos lados del cuerpo.

El aparato circulatorio carece de corazón como órgano individualizado. La circulación es vasolagunar, con una marcada prevalencia de la parte de los vasos, que es bastante complicada. Los grandes vasos poseen una importante capacidad contráctil: la aorta ventral lleva la sangre venosa a las travículas branquiales y la aorta dorsal transporta la sangre que fluye de las branquias hasta los diferentes espacios corporales. La sangre venosa de todo el cuerpo se recoge en un seno venoso que da origen a la aorta ventral.

El aparato excretor está constituido por numerosos pares de nefridios que desembocan en la cavidad peribranquial. Algunas células de las paredes de las gónadas y varios divertículos de la cavidad peribranquial también ejercen funciones excretoras. Los cefalocordados tienen sexos separados y poseen numerosas gónadas, pares o en un solo lado. Los gametos caen en la cavidad peribranquial y salen de ella a través del poro atrial. La

fecundación es externa. Las larvas son planctónicas.

Clasificación Los cefalocordados son muy importantes por las notables afinidades morfológicas que presentan con los vertebrados más primitivos, hasta el punto de que muchos estudiosos opinan que representan una rama filogenética paralela a la de los vertebrados y que se derivan de un antepasado común.

Los cefalocordados más habituales pertenecen al género Branquiostoma y Asymmetron.

Los vertebrados Conforman un amplio grupo al que pertenecen las formas animales más conocidas, incluida la especie humana. Son vertebrados los peces, los anfibios, los reptiles, las aves y los mamíferos. También denominados notocordados, craniotas o hemicefalocordados, los vertebrados son animales que, al igual que los tunicados y los cefalocordados, se caracterizan por poseer un eje de sostén (cuerda dorsal) que en la mayoría de los casos sólo permanece durante el período embrional. Por tanto, los ver-

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ZOOLOGÍA

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Las aves constituyen una clase de vertebrados muy amplia y variada. La característica común a todos sus componentes es la transformación de las extremidades anteriores en órganos de vuelo.

tebrados pueden considerarse como un subphyllum de los cordados, aunque algunos autores los consideran como un phyllum diferenciado.

Estructura y funciones Los vertebrados son animales metaméricos de simetría bilateral, con el cuerpo formado por cabeza, tronco y cola, y recubierto por el tegumento o piel.

La cabeza, separada del tronco generalmente por una región intermedia (cuello), se caracteriza por la presencia del cráneo, que protege el encéfalo y los principales órganos de los sentidos, y en ella se abren las vías de acceso al aparato digestivo y respiratorio.

El tronco suele tener dos apéndices de número par y en algunos casos también apéndices impares medianos.

Tegumento. La piel posee abundantes estructuras especiales que suelen caracterizar a los diferentes grupos, como las formaciones córneas (escamas, plumas, pelos, cuernos, uñas, garras, cascos) y glandulares.

Esqueleto. La principal característica de los vertebrados es la presencia de un esqueleto interno, cartilaginoso en los grupos más arcaicos y óseo en los demás, diferenciado en axial y

apendicular. El primero está compuesto por el cráneo y la columna vertebral, constituida por una sucesión metamérica de vértebras de la que se deriva el nombre. El segundo comprende las aletas de los peces y las extremidades de los tetrápodos, además de las cinturas torácica y pélvica.

Sistema nervioso. Está constituido por el eje neural, en el que se distingue el encéfalo y la médula espinal, con nervios encefálicos y espinales metaméricos, y el sistema simpático.

En las formas más primitivas, el encéfalo tiene una conformación muy compleja y entre las partes que lo constituyen se establecen relaciones recíprocas que difieren notablemente de las de los vertebrados más evolucionados. El telencéfalo, formado por dos hemisferios, está muy desarrollado en las aves y los mamíferos y es la parte cerebral más importante (cerebro). El diencéfalo, caracterizado por la presencia de dos importantísimas glándulas endocrinas, hipófisis y epífisis, suele estar provisto en los peces, los anfibios y algunos reptiles de un órgano fotorreceptor, el ojo pineal. El mesencéfalo, constituido generalmente por dos protuberancias, es el lugar terminal de los nervios ópticos en las for-

mas más primitivas; en los mamíferos, esta porción pierde gran parte de esa función. El metencéfalo o cerebelo, centro de la función equilibradora y de la coordinación motora, está especialmente reducido en los vertebrados más arcaicos. El sistema nervioso autónomo se diferencia en simpático y parasimpático, y recibe este nombre porque sus acciones son independientes en gran parte de la voluntad. De él depende la regulación y el ordenado desarrollo de procesos biológicos estrechamente interdependientes. Órganos de los sentidos. El órgano de la vista está constituido principalmente por un par de ojos, que representan el mayor grado evolutivo y cuya capacidad de percepción sólo está igualada por el órgano de la visión de los moluscos cefalópodos.

Originalmente dispuestos a los lados de la cabeza, en los mamíferos más evolucionados se implantan anteriormente, permitiendo una visión binocular, necesaria para valorar la profundidad. En los vertebrados terrestres, los ojos van acompañados por un complejo aparato de glándulas y estructuras protectoras (párpados), que rara vez poseen los acuáticos.

El órgano del olfato en las formas acuáticas, filogenéticamente primitivas, como los ciclóstomos, está representado por una simple cavidad impar, con abundantes células sensitivas, situada en la extremidad anterior del cuerpo. Los restantes vertebrados cuentan con un par de cavidades olfativas. Separado de la cavidad oral en la mayoría de los peces, en las formas terrestres este órgano se comunica con ella a través de unas aperturas, las coanas. En todos los vertebrados terrestres, las coanas ocupan una posición anterior en el arco bucal, excepción hecha de los cocodrilos y los mamíferos, en los que se abren al margen posterior de los conductos nasales.

Estos conductos están separados de la boca por un tabique horizontal que constituye el paladar, en cuya formación participan varios huesos craneales. Notablemente desarrollada en las formas menos evolucionadas, la capacidad olfativa varía mucho según las especies. En algunos grupos, las funciones del olfato están potencia-

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das por la presencia en la parte anterior del cuerpo de un órgano especial, el órgano de Jacobson u órgano vumeronasal. Algunos vertebrados, por ejemplo las ballenas, han perdido totalmente el sentido del olfato. El órgano del gusto está constituido por botones gustativos que en los peces se localizan en la cavidad oral, en los labios, en la cabeza y en los lados del cuerpo, mientras que en los restantes vertebrados están limitados a la lengua y a veces al paladar.

El órgano acústico y del equilibrio está representado únicamente por el oído interno (laberinto) articulado en dos partes, una superior y la otra inferior o coclear. La primera está formada por los canales semicirculares que desarrollan funciones de sensibilidad, transmitiendo las variaciones de la posición del cuerpo. La parte coclear se subdivide en utrículo, sáculo y lagena; en los grupos más evolucionados, esta última es el auténtico órgano de sensibilidad acústica y en las aves y en los mamíferos alcanza un desarrollo notable, transformándose en la cóclea o caracol. A partir de los anfibios anuros, al oído interno se añade el oído medio, cerrado hacia el exterior por la membrana timpánica, cuyas vibraciones, provocadas por las ondas sonoras, se transmiten al laberinto de una cadena de huesecillos.

Las aves cuentan con un corto, pero evidente, conducto auditivo externo.

En los mamíferos, la presencia de un auténtico oído externo, incluyendo un pabellón auricular a menudo capaz de gran movilidad,

incrementa notablemente la posibilidad de localizar la fuente sonora.

Aparato digestivo. La boca de los vertebrados, a excepción de algunos grupos, como las larvas de las ranas y sapos (renacuajos), que tienen mandíbulas córneas, está provista de las típicas formaciones óseas, es decir, los dientes. Muy heterogéneos en su estructura, en las formas más primitivas los dientes son órganos cónicos que carecen de raíz, fijados al hueso mediante tejido conectivo. Se encuentran en muchos huesos de la cavidad oral y a menudo también en el esófago.

Además de una creciente complejidad estructural, en el curso de la evolución se produce la diversificación de cada diente y su disposición se limita a los maxilares. Sujeta a continuas “mudas” en los vertebrados más primitivos, la dentadura se cambia un número determinado de veces; una sola vez en los más evolucionados, e incluso en algunos mamíferos hay piezas que no se cambian nunca. Algunos grupos presentan una atrofia completa de la dentadura, cuyas funciones, por ejemplo en las aves, son desarrolladas por formaciones córneas situadas en los maxilares (pico).

A la boca sigue la faringe, luego el esófago, el estómago y el intestino, que desemboca hacia el exterior con la apertura anal. El intestino de muchos vertebrados termina en una cloaca en la que desembocan también los conductos de los órganos excretores (uréteres) y de los gónadas (gonoductos).

En la parte anterior del tubo digestivo se forman importantes órganos de la respiración, como branquias y pulmones. A partir de los anfibios, los pulmones sufren un desarrollo de su superficie interna, con una potenciación de los intercambios gaseosos de la sangre; a la vez, la tráquea

Los primates son vertebrados superiores (mamíferos), cuyo grado de evolución les aproxima filogenéticamente al hombre. En la imagen, cabeza de un gorila.

Los cordados

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Los canguros son animales mamíferos, pertenecientes al orden marsupiales, de potentes extremidades traseras, con las que se desplazan mediante saltos.

se alarga como consecuencia de la formación de una nueva estructura, el cuello.

Aparato circulatorio y respiratorio. La circulación de la sangre es típicamente cerrada, desarrollándose en el interior de un sistema de vasos totalmente. La sangre es impulsada por el corazón a las arterias, que se dividen en finísimas ramificaciones (capilares) y que confluyen a su vez en las venas, las cuales vuelven a llevar la sangre al corazón. En los vertebrados acuáticos, cuya respiración se produce mediante branquias, la circulación es simple, ya que la sangre venosa, pobre de oxígeno, es empujada por el corazón hacia las branquias, desde donde, cargada de oxígeno y transformada así en arterial, va a nutrir y oxigenar los tejidos a través de arterias y capilares; al volverse nuevamente venosa, la sangre vuelve al corazón a través de las venas para empezar un nuevo ciclo. En los vertebrados con respiración pulmonar, la circulación es doble, con una pequeña circulación y otra grande. En la primera (circulación pulmonar), la sangre venosa es impulsada por el corazón a los pulmones, donde se oxigena para regresar al corazón. En la segunda (circulación general), la sangre arterial recibe el impulso propulsivo del corazón y va hasta los tejidos, retornando al corazón como sangre venosa.

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ZOOLOGÍA

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Clasificación de los cordados Subphyllum Tunicados Cefalocordados Vertebrados

La sangre está constituida por células libres, sobre todo glóbulos rojos y blancos. Los primeros, también llamados hematíes o eritrocitos, contienen como pigmento respiratorio la hemoglobina, se encargan sobre todo de los intercambios gaseosos y, a excepción de la mayoría de los mamíferos, tienen núcleo. Los segundos (leucocitos) desarrollan diversas funciones. En los grupos más evolucionados, reptiles, aves y mamíferos, la sangre contiene también trombocitos y plaquetas, que intervienen en el proceso de la coagulación. En los adultos, los glóbulos rojos y blancos se forman en el páncreas y en la médula ósea.

El corazón, órgano propulsor de la circulación, está envuelto por una membrana serosa (pericardio) que limita sus excesivas dilataciones. También existe un sistema linfático.

Procesos metabólicos. Las sustancias catabólicas, derivadas de los procesos metabólicos y constituidas por amoniaco y, sobre todo, por urea y ácido úrico, son transportadas a través de la corriente sanguínea hasta unos órganos excretores, los riñones, que se desarrollan en la región de la pared abdominal, a ambos lados de la columna vertebral, y que se ocupan de su eliminación a través de un canal llamado uréter.

En la regulación de los procesos metabólicos, además de los nervios del sistema autónomo, intervienen glándulas especiales que vierten sus secreciones (hormonas) directamente en la sangre. Entre ellas, además de las ya citadas hipófisis y epífisis, hay

Clases Apendiculariáceos Ascidiáceos Taliáceos Peces Anfibios Reptiles Aves Mamíferos

que citar el tiroides, el timo y la paratiroides. Existen otros grupos celulares de variada distribución que se ocupan también de elaborar hormonas: en el interior del encéfalo, en la región intestinal (porción endocrina del páncreas), en los grandes vasos sanguíneos y en la zona renal. En esta última, los vertebrados más evolucionados presentan un órgano endocrino unitario, las glándulas suprarrenales. Otros órganos importantes productores de hormonas son las gónadas, los ovarios y los testículos, que producen las hormonas sexuales masculinas y femeninas.

Reproducción, locomoción y otras funciones. La mayoría de los vertebrados tienen sexos separados. Las gónadas, ovarios y testículos son pares y se desarrollan en proximidad a los riñones, a los que permanecen adheridos a través del peritoneo. Generalmente, el macho introduce los espermatozoides directamente en el interior de las vías genitales femeninas (inseminación interna) mediante órganos copuladores (penes); éstos pueden ser pares o bien impares, como ocurre en las tortugas, en los cocodrilos y en los mamíferos. La mayoría de los peces, anfibios, reptiles y todas las aves son ovíparos; los restantes vertebrados son vivíparos o bien ovovivíparos, en los cuales el embrión, incluso desarrollándose en el interior de la madre, se nutre sólo de las sustancias de reserva contenidas en el huevo (p. ej., muchos peces y algunos reptiles).

En lo que respecta a la capacidad de

regular la temperatura corporal, cabe distinguir a los vertebrados poiquilotermos, o de temperatura variable, que son los grupos menos evolucionados, y a los vertebrados homeotermos o de sangre caliente, que son los de mayor evolución. Los primeros, más condicionados por el ambiente, han desarrollado adaptaciones que les permiten caer en un estado de letargo, caracterizado por una notable ralentización del metabolismo, y superar así los períodos difíciles.

La forma de locomoción más primitiva desarrollada por los vertebrados es el movimiento serpentiforme, determinado por la acción de grandes músculos pares metaméricos situados a los lados de la cuerda dorsal y de la columna vertebral. La conquista de la superficie terrestre obligó a adoptar una nueva forma de movimiento; ello fue posible mediante la especialización de dos pares de estructuras elevatorias (tetrápodos), transformándose en patas derivadas de las aletas pares.

La conformación de estos órganos en todos los tetrápodos es muy uniforme, a pesar de las notables modificaciones que han sufrido en los diferentes grupos, lo que constituye un evidente testimonio de su origen común.

Clasificación Difundidos por todo el planeta, estos animales han colonizado todos los ambientes posibles, desde los acuáticos hasta los aéreos, pasando por los terrestres.

Las formas actualmente existentes se subdividen en cinco clases: peces, anfibios, reptiles, aves y mamíferos.

_ Preguntas de repaso 1. ¿Cómo se puede denominar también a los tunicados?

2. ¿Cómo se llama la parte anterior del cuerpo de los cefalocordados?

3. ¿Cuál es la principal característica de los vertebrados?

LOS PECES

E

l término pez ha sido Mistichthys luzonensis, de Fisinónimo durante mulipinas, con alrededor de cho tiempo de animal acuáti11 mm; en contraposición a co y, hasta el siglo XVI, alestas formas minúsculas, hay gunos naturalistas incluían peces gigantescos, como la entre los peces no sólo a mamanta, que mide 4 m de lonmíferos y reptiles más o megitud, y el tiburón elefante, nos acuáticos, como las balleque puede llegar a medir nas, los delfines, las focas o 14 m. Hasta hace no mucho los cocodrilos, sino también tiempo vivían en el mar Casa numerosos invertebrados, pio esturiones que medían como moluscos, anélidos, erimás de 9 m de longitud y pezos de mar y cangrejos. Bassaban alrededor de 1.500 kg. tantes zoólogos de épocas Los años de vida de estos La ictiología es la rama de la zoología especializada en el posteriores incluían entre los animales también son muy estudio de los peces. peces a los cetáceos y anfibios variables; algunos viven apeFotografías de cabecera: imagen microscópica de larva del género y, hasta mediados del sinas un año y mueren inmediaStrongiloides, gusano parásito del intestino humano (izq.), y esquema de cadena trófica de flujos de energía en el ámbito zoológico (der.). glo XIX, los peces, los anfibios tamente después de la reproy los reptiles fueron incluidos ducción, y los hay que pueden en una misma clase. los peces martillo, en el pez espada o vivir más de 80 años. Se afirma que hay En la actualidad, este término se en el caballito de mar. La parte pos- carpas que han llegado a vivir 150 años aplica a todos los vertebrados de vida terior del cuerpo se estrecha en un pe- y que un lucio vivió 267 años. A estos acuática, poiquilotermos (de tempe- dúnculo caudal, más o menos defini- efectos conviene recordar que la edad ratura corporal variable), de respira- do. Son numerosos los casos de homo- de estos animales puede establecerse ción esencialmente branquial y con tipia (mimetismo), en los que el cuerpo con bastante precisión mediante el análas extremidades en forma de aletas. tiene un aspecto que se confunde fá- lisis de las escamas o de los otolitos del La ictiología es la rama de la zoología cilmente con el medio. Uno de los laberinto, que presentan zonas de creque tiene como objetivo el estudio de ejemplos más característicos de este cimiento cuyo número se corresponde los peces. fenómeno es el del pez hoja (Mono- con los años vividos. cirrhus polyacanthus), que vive en Las distintas especies de peces la cuenca del río Amazonas pueden producir sonidos Características generales y cuyo cuerpo imita a la de diferentes perfección, tanto en forma En la gran mayoría de los casos, la for- como en color, a una hoja ma del cuerpo de estos animales es caída. muy hidrodinámica, adecuada para Las dimensiones asegurar un buen deslizamiento en el de los peces son agua con el menor gasto de energía. muy variables.

De hecho, el cuerpo suele ser fusifor- Entre los más me, más alto y ancho en la parte an- pequeños destaca terior, bajo y comprimido en la posterior. La cabeza está unida al tronco, La morena habita en los fondos aunque a veces presenta modificaciorocosos de algunas costas del Atlántico nes de distinto tipo, como ocurre en y del Mediterráneo.

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ZOOLOGÍA

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maneras: frotando la cola con algunas partes del cuerpo, haciendo vibrar mediante determinados músculos las paredes de la vejiga natatoria o bien expulsando gases a través del conducto neumático. Las emisiones sonoras pueden servir para reunir a los individuos de una misma especie con fines reproductivos o alimenticios, o bien constituir una auténtica manifestación de territorialidad. Muchas especies transmiten los sonidos al oído interno a través del cuerpo, mientras en otras este órgano está directa o indirectamente conectado a través de los huesecillos de Weber con la vejiga natatoria, cuyas paredes pueden vibrar gracias a las ondas acústicas subacuáticas.

Clasificación Difundidos por todos los mares, desde la superficie hasta profundidades superiores a los 9.000 m, y presentes también en aguas dulces, los peces comprenden un número elevado de especies (según una estimación aproximada, alrededor de 21.000) que pueden agruparse en dos clases, condrictios y osteíctios.

Los primeros, llamados también cartilaginosos, y subdivididos en elasmobranquios y holocéfalos, engloban un millar de formas que se caracterizan por presentar un esqueleto interno constituido por cartílagos que carecen de componentes óseos. Su cuerpo está recubierto por pequeñas escamas, placoides. Entre las formas más conocidas figuran los escualos, las rayas y los torpedos, entre los elasmobranquios, y las quimeras entre los holocéfalos. Muchos representantes de este grupo son especialmente agresivos y suponen una amenaza para el hombre, así como para otros animales.

A los osteíctios se los denomina también peces óseos porque sus representantes poseen un esqueleto completamente óseo, o al menos en gran parte. Comprenden la gran mayoría de los peces existentes; se subdividen en paleopterigios, o peces evolutivamente más primarios, destacando entre ellos el esturión, y neopterigios o peces modernos. Al contrario que los condrictios, pocas especies de peces óseos resultan peligrosas para el hombre (barracudas y pirañas, no obstante, son verdaderamente agresivas). En cualquier caso,

Clasificación de los peces Clase

Subclase Elasmobranquios

Tiburones Pez martillo Pez sierra Raya

Holocéfalos

Quimera

Paleopterigios

Esturión

Neopterigios

Arenque Salmón Trucha Carpa Anguila Pez volador Caballito de mar Bacalao Merluza Perca Lenguado Mero Rape

Condrictios

Osteíctios

Principales representantes

conviene tener presente que muchas especies de ambas clases, aunque poco agresivas, pueden ser también peligrosas, ya que poseen glándulas venenosas unidas a las espinas de las aletas. Además de las glándulas venenosas, hay algunos peces, como los tetraodontiformes, que tienen tejidos que si se comen resultan muy tóxicos.

Los peces han representado para el hombre desde siempre una fuente de nutrición fundamental, y el número de especies cuya carne, ya sea fresca o conservada, se utiliza a estos efectos es el más elevado entre todos los vertebrados. Con las huevas de los esturiones se prepara el famoso caviar; con la carne del atún o el mujol, la mojama; del hígado de la merluza y de otras especies se extraen aceites muy ricos en vitamina D. Desde tiempos remotos, muchas especies se crían en viveros con fines alimenticios, comerciales o de otro tipo, y en la actualidad la piscicultura representa una fuente de alimento de considerable importancia.

Además de utilizarse con fines alimenticios, los peces se aprovechan para otros usos. A partir de la vejiga natatoria de los esturiones y de la piel de las merluzas, se prepara la cola de pez; la rugosa de algunos selacios ha tenido, sobre todo en el pasado, amplio uso en ebanistería; el pescado de escaso interés alimenticio se tritura, deseca y transforma en harina, que se utiliza para alimentar a los animales domésticos y como fertilizante en la agricultura.

Estructura y funciones Tegumento. La piel de los peces, formada por una fina epidermis y por tejido conjuntivo dispuesto en varios estratos, suele estar recubierta por escamas, aunque también estar provista de escudos óseos o formaciones denticuladas. El estrato epidérmico posee abundantes células mucosas y en algunos casos presenta glándulas venenosas.

Las escamas son pequeñas placas redondeadas de tejido conjuntivo rígido y fibroso recubiertas por la epidermis transparente. Están dispuestas como las tejas de un tejado, parcialmente superpuestas, con el margen posterior libre y ordenadas en series transversa-

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les. En función de su estructura, las escamas se dividen en: placoides, ganoides, cicloides y ctenoides. En lo que se refiere a las dimensiones, las escamas también presentan tamaños muy variados: casi microscópicas en las anguilas, pueden llegar a alcanzar los cinco centímetros en otros grupos. En ocasiones, las escamas se funden formando grandes placas, que a veces constituyen fuertes corazas protectoras, como sucede en los tetraodontiformes. La epidermis que recubre las escamas cuenta con abundantes glándulas mucosas, cuya secreción transparente recubre todo el cuerpo del animal, protegiéndole contra las infecciones por bacterias y hongos. Las formaciones córneas cutáneas son bastante raras; cabe citar al respecto los órganos perláceos que muestran los machos de algunos ciprínidos durante su período reproductivo.

El tegumento de muchas especies contiene órganos luminosos (fotóforos) de naturaleza glandular. Casi todos los peces luminiscentes viven en profundidades medias. Órganos eléctricos. Son más de 250 las especies de peces que tienen la facultad de producir electricidad, siendo algunas capaces de generar violentas descargas eléctricas. Los órganos eléctricos proceden de la modificación de las fibras musculares estriadas. Están constituidos por finas placas discoidales plurinucleares, dispuestas una sobre otra, como los elementos de una pila voltaica, inmersas en una matriz gelatinosa y conectadas con el sistema nervioso por medio de nervios especiales. El número de placas puede ser muy elevado, como ocurre en los grandes peces torpedo, que pueden llegar a tener más de 500.000.

Los peces suelen utilizar estos órganos para atontar a las presas o mantener alejados a los predadores.

Esqueleto. Además de desarrollar funciones de soporte del aparato muscular, el sistema esquelético de los peces protege el encéfalo, la médula espinal y una parte de los órganos de los sentidos. En los condrictios es fundamentalmente cartilaginoso, aunque a veces aparece más o menos calcificado; en los osteíctios es esencialmente óseo.

Las características estructurales del esqueleto, además de ofrecer elemen-

Los peces

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Los ojos de los peces, carentes de párpados, les permiten percibir con gran precisión los movimientos del entorno. También captan colores y figuras.

tos clasificadores de vital importancia para diversificar las dos clases de peces actualmente vivas, proporcionan informaciones fundamentales para conocer las costumbres de estos animales. Macizo y robusto en las formas más veloces y hábiles, el esqueleto es fino y alargado en las formas que viven en el fondo y que se mueven lentamente. En las formas abisales puede llegar a ser muy blando.

El esqueleto del cráneo está formado por la caja craneal (neurocráneo), que encierra el encéfalo y los principales órganos sensitivos, y por el cráneo visceral (esplacnocráneo), que rodea la cavidad oral y la faringe branquial, y que está constituido por finas piezas óseas o cartílagos laminares. A excepción de los selacios, rayiformes y quimeriformes, el cráneo está unido a la columna vertebral. El neurocráneo está compuesto por la región nasal, orbital, óptica y occipital, mientras que el subyacente esplacnocráneo comprende varios arcos esqueléticos (arcos viscerales).

El cráneo de casi todos los condrictios consiste en una cápsula cartilaginosa única, es decir, sin suturas. En los osteíctios sufre un proceso de osificación cada vez más marcado, por lo que el cráneo está formado por un elevado número de huesos, que varía de grupo a grupo. Sólo algunas formas abisales marinas, como Argyropelecus, presentan siempre la estructura cartilaginosa del cráneo y de la columna vertebral.

La columna vertebral, que funciona como sostén del interior del cuerpo y sobre la que se insertan los músculos del tronco y de la cola, se origina a partir de la cuerda dorsal o notocorda. El número de vértebras es muy variado, desde las 14 de los peces globo, hasta las más de 100 en las especies de Zoarces. Las vértebras están típicamente constituidas por un cuerpo vertebral, un par de arcos vertebrales dorsales, o neurales, y un par de arcos vertebrales ventrales o hemales. Los arcos vertebrales dorsales se unen entre sí dorsalmente, delimitando con los cuerpos vertebrales un canal por el que transcurre la médula espinal y constituyendo los procesos espinales dorsales o neuroespinas. A su vez, los arcos vertebrales ventrales en la región del tronco divergen y abrazan las vísceras; en esta región, cada una de estas estructuras suele aparecer dividida en dos porciones articuladas entre sí, una proximal (parapófisis) y otra distal con ápice inferior libre (costilla). En la porción caudal, por el contrario, los arcos vertebrales ventrales se unen ventralmente entre sí, formando los procesos ventrales o hemospinas y definiendo con los cuerpos vertebrales un canal en el que se alojan la arteria y la vena caudales. En los osteíctios adultos, la columna vertebral acaba posteriormente con el urostilo, pequeño hueso dirigido dorsalmente y derivado de la fusión de las últimas vértebras, mientras las hemospinas de las vértebras que lo

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ZOOLOGÍA

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Surgido en el período devónico, hace más de 320 millones de años, el tiburón, pez selacio perteneciente a la clase de los condrictios, apenas ha sufrido modificaciones en su morfología.

preceden forman los hipourales, que sostienen casi todos los radios caudales. Los peces carecen de esternón.

El esqueleto apendicular está constituido por las aletas, que pueden ser pares o impares. Las aletas pares están formadas por tres piezas basales cartilaginosas (propterigio, mesopterigio y metapterigio), a las que se añaden delgados radios articulares. Las aletas pares, pectorales, ventrales o pélvicas se unen directamente con la cintura escapular y con la pélvica y presentan por lo general cinco radios (ocho en las anguilas y sólo dos en las especies de Lophius) que se continúan con finos huesos dérmicos radiales que sujetan la parte libre de la aleta; sobre su margen externo se implantan filamentos córneos.

Las aletas impares, es decir, la dorsal, la caudal y la anal, están formadas en los condrictios por radios cartilaginosos, subdivididos en tres partes, y por filamentos córneos. En los osteíctios, en lugar de estos últimos, se encuentran radios de huesos dérmicos, que se conectan con los radios que sujetan la aleta y que se insertan en la musculatura.

El desarrollo y la posición de las aletas son muy variados. La aleta dorsal puede ser única, múltiple o continua a lo largo de todo el dorso; en algunos peces, por ejemplo en los salmones y en los peces gato, además de la aleta dorsal única existe una pequeña aleta carnosa o adiposa posterior. En muchas especies vivíparas, la parte anterior de la aleta anal se ha convertido

en órgano copulador (gonopodio). La mayoría de los peces nadan mediante ondulaciones laterales del cuerpo y de la cola, provocadas por contracciones alternas de determinados músculos.

Normalmente, las aletas dorsal y anal desarrollan la función de mantener el cuerpo en equilibrio, la caudal es el órgano propulsor y los pectorales constituyen los órganos de la dirección.

En muchas especies, algunos radios de las aletas se han convertido en robustas y peligrosas espinas que se hacen eréctiles ante cualquier amenaza. En muchos casos, estas espinas están conectadas a glándulas venenosas y constituyen una potentísima arma de defensa y también de ataque.

Sistema nervioso. El sistema nervioso de los peces está formado por el encéfalo, la médula espinal y los nervios.

El encéfalo tiene forma alargada y en él se originan doce pares de nervios cerebrales que inervan los órganos de los sentidos de la cabeza y su musculatura. Típicamente está constituido por cinco partes: telencéfalo, diencéfalo, mesencéfalo y mielencéfalo o médula alargada, que se continúa con la médula espinal. A partir de esta última se originan, en correspondencia con las vértebras, nervios pares provistos de una raíz motora ventral y una sensorial dorsal. Estos nervios establecen relación con dos finos cordones nerviosos que discurren por debajo de la columna vertebral y que constituyen el sistema nervioso simpático.

Órganos de los sentidos. Los ojos de los peces, por lo general bien desarrollados, son capaces de visión monocular. El iris tiene un reflejo metálico, el cristalino es duro y esférico, y la córnea, prácticamente plana. En la retina prevalecen los bastoncillos y los conos pueden no existir, como en algunas formas que viven en profundidad.

Movidos por tres pares de músculos, como sucede en los otros vertebrados, los ojos carecen de párpados y glándulas lacrimales. Conformados para la visión cercana en los teleósteos y para la de lejos en los elasmobranquios, los órganos de la visión permiten acomodar ésta en relación a la distancia del objeto, gracias a la capacidad de desplazar el cristalino sobre el eje ocular que tienen los músculos del mismo cristalino. Los peces son capaces de distinguir colores y figuras y de percibir incluso la luz ultravioleta. Por lo general laterales, los ojos también pueden estar implantados dorsalmente, y en los adultos de los pleuronectiformes ambos se encuentran en un mismo lado. Los ojos de algunas especies están implantados en relieves, lo que les permite enterrarse en la arena y observar sin problemas el medio circundante. En algunas especies abisales o cavernícolas, los ojos están atrofiados o simplemente no existen.

El órgano de la audición está ubicado en una cápsula situada a los lados de la cabeza, detrás de los ojos, y sólo está representado por el oído interno.

Está constituido por el laberinto, cuya parte superior, el utrículo, lleva a tres canales semicirculares y comunica mediante un paso estrecho con una parte inferior llamada sáculo. Las principales funciones de este órgano son la orientación y el equilibrio.

El órgano del olfato está formado por dos pequeñas fosas de fondo ciego que no suelen comunicar con la cavidad oral y cuyas paredes están recubiertas por una mucosa con pliegues.

Las fosas nasales se abren sobre el hocico, en posición ventral en los condrictios y dipnoos, y en posición dorsal en el resto. Los órganos del gusto están distribuidos sobre toda la superficie del cuerpo, pero sobre todo en la cavidad oral, los labios y las barbas.

Como órgano sensorial característico, los peces poseen la línea lateral.

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Está constituida por órganos sensoriales situados por lo general en canales rellenos de moco y dispuestos en una serie longitudinal que se extiende bajo el tegumento externo, desde la cabeza hasta la cola, y que se abren al exterior mediante poros. Esta estructura se basa en la presencia de células ciliadas mecanorreceptoras, capaces de percibir las perturbaciones transmitidas a través del agua, por ejemplo las variaciones de la presión ejercida contra los flancos. La línea lateral funciona como una especie de radar y advierte al animal sobre la presencia de un obstáculo, proporcionándole incluso indicaciones concretas sobre la dirección y la fuerza de la corriente. Además, los estímulos transmitidos por la línea lateral y el laberinto producen movimientos reflejos de compensación de las aletas pares y de la musculatura del tronco, que permiten al pez mantener la posición habitual del cuerpo.

Aparato respiratorio. La respiración en los peces se produce por medio de branquias internas, finas láminas ricamente vascularizadas situadas en los arcos branquiales; éstos se sitúan entre el esófago y la pared del cuerpo, y comunican con el exterior mediante las aperturas branquiales situadas detrás de la cabeza y cuyo número varía de 1 a 7, según los grupos. En los osteíctios, las branquias están recogidas en una cámara común a cada lado, protegidas por una especie de tapa, el opérculo. Durante el proceso respiratorio, el agua penetra en la boca y luego, a través de la faringe, llega a los arcos branquiales, donde se produce el intercambio entre el oxígeno disuelto en el agua y el anhídrido carbónico contenido en la sangre que fluye por los numerosos vasos de las laminillas branquiales.

Algunos peces que viven en aguas poco oxigenadas, por ejemplo las pútridas y bajas, pasan períodos más o menos breves de tiempo en tierra firme, respirando también en el aire; los hay que están provistos de órganos respiratorios suplementarios.

Por ejemplo, muchas formas de agua dulce de las regiones tropicales se han hecho más o menos independientes de la respiración branquial y pueden respirar aire atmosférico en tierra gracias a un órgano que, por su

aspecto, se denomina laberinto. Se trata de una estructura con forma de saco situada en el interior de la cavidad branquial, por encima de los arcos branquiales, provista de numerosas laminillas recubiertas de una fina membrana irrigada por numerosos vasos sanguíneos a través de los cuales se realiza el intercambio de gases directo. Otros peces, por ejemplo las anguilas, completan la respiración branquial con intercambios gaseosos cutáneos o, como hacen algunos siluriformes, con una forma de respiración intestinal. Por último, en los sarcopterigios, la vejiga natatoria funciona como un pulmón.

Aparato circulatorio. El corazón de los peces, recubierto por el pericardio al igual que en todos los vertebrados, se sitúa dorsalmente con respecto a los arcos branquiales y está separado de la cavidad abdominal mediante un diafragma. Consta de una sola aurícula y un solo ventrículo, conectados por válvulas cardíacas. En los dipnoos, la aurícula está dividida en dos cámaras por un tabique, impidiendo así que la sangre venosa procedente del hígado se mezcle con la arterial que llega de los pulmones. Impulsada por el corazón, la sangre asciende a través del arco aórtico hasta las branquias, donde cede el anhídrido carbónico y se carga de oxígeno. De ahí pasa a la aorta descendente (aorta dorsal) y desde ésta llega a todos los órganos del cuerpo. Una vez que ha perdido el oxíge-

Las anguilas, nombre con el que se designa a varias especies de peces osteictios, apenas ha sufrido modificaciones en su morfología.

Los peces

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no, la sangre vuelve al corazón a través de los vasos venosos.

Aparato digestivo. La boca, que suele estar ubicada en el ápice del hocico, se sitúa en ocasiones en la parte ventral, como ocurre en casi todos los condrictios, o bien aparece desplazada dorsalmente, como en el caso de los osteíctios. En algunos grupos, la región bucal presenta una especie de barbas carnosas, apéndices cutáneos que alojan numerosos receptores táctiles y gustativos, y cuya longitud y formas son variables. Faltan auténticas glándulas salivares y en algunos casos existen glándulas orales venenosas. La lengua no es musculosa, está adherida al pavimento de la cavidad bucal, puede tener dientes y en algunos casos participa en los movimientos respiratorios.

Los dientes carecen de auténticas raíces y son muy heterogéneos en forma y número, no en su disposición. Son a veces afilados o cónicos, preparados para poder aferrar la presa en las formas predadoras, mientras que en las especies que se nutren de animales con valva, como los crustáceos y moluscos, son anchos y planos, aptos para la trituración. Los peces que se nutren de plancton, como algunos clupeiformes y acipenseriformes, tienen los arcos branquiales provistos de formaciones (branquioespinas) que constituyen una especie de red situada sobre los arcos branquiales y que retiene el plancton. Tras la cavidad oral, el aparato digestivo se continúa con una faringe

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ZOOLOGÍA

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más bien amplia, a la que sigue el esófago, dotado de fuertes músculos y que comunica directamente con el estómago, tubular y de fondo ciego, que realiza las funciones de estómago masticador. Éste prosigue con un intestino delgado, por lo general más desarrollado en las formas que se nutren de vegetales que en los condrictios, mientras que en algunos osteíctios presenta un pliegue interno elicoidal (válvula espiral) que incrementa la superficie de absorción. Por último, el intestino grueso se abre al exterior a través del ano, siempre situado en la parte inferior del cuerpo. El hígado suele estar bien desarrollado y posee abundante grasa.

Está provisto de vesícula biliar y presenta con frecuencia dos lóbulos pancreáticos (páncreas intrahepático); en otros casos, el páncreas constituye una glándula diferenciada.

Vejiga natatoria. A excepción de los condrictios y los pleuronectiformes, casi todos los peces están provistos de vejiga natatoria. Se trata de un órgano con forma de bolsa, originado como consecuencia de una extroflexión de la pared dorsal del esófago y que desarrolla esencialmente la función de aparato hidrostático. De hecho, al variar el contenido de gas en su interior (oxígeno, hidrógeno, anhídrido carbónico), los peces pueden situarse a la profundidad que deseen. En los fisóstomos, la vejiga natatoria permanece unida al intestino mediante el canal neumático; en otros casos, como los cipriniformes, está unida al laberinto del oído por medio de una cadena de huesecillos (aparato de Weber). En los dipnoos desarrolla las funciones de pulmón.

Aparato excretor. El aparato excretor de los peces está representado por dos riñones primitivos (mesofreno o cuerpo de Wolff), finos órganos lobulados de color oscuro situados a ambos lados, inmediatamente por debajo de la columna vertebral. Cada riñón está dotado de un uréter que desemboca en una vejiga urinaria, la cual vacía hacia el exterior por medio del seno urogenital. Además de los riñones, los catabolitos hidrogenados líquidos (amoniaco, urea) también difunden al exterior mediante las branquias.

Aparato reproductor. La mayoría de los peces son animales con sexos sepa-

rados y que se caracterizan por un marcado dimorfismo sexual, en ocasiones de forma permanente y a veces sólo durante el período reproductivo.

En algunos casos, la diferencia entre ambos sexos es considerable, como sucede en las especies del género Ceratias y en los lofiiformes, cuyas hembras son bastante grandes, llegando a alcanzar incluso 1 m de longitud, mientras que los machos son minúsculos y viven como parásitos en el cuerpo de sus compañeras. Durante el período de la reproducción, algunos asumen características sexuales secundarias muy evidentes, como la librea nupcial del macho, el engrosamiento de las aletas (aletas ornamentales) o la aparición de las llamadas erupciones. Las gónadas, normalmente pares, están situadas en la cavidad celomática, a los lados de la columna vertebral. En algunas especies, como la de los dipnoos, los huevos salen al exterior a través del canal de Müller, parte del primitivo uréter.

En los salmoniformes y anguiliformes, los huevos salen a través de aperturas pares situadas detrás del ano (poros genitales). En la mayoría de los osteíctios, las gónadas están provistas de oviductos que se abren junto con los uréteres en la llamada papila genital. Los machos de algunos seláceos y osteíctios tienen órganos copuladores constituidos por largos apéndices cartilaginosos de las aletas ventrales; en otros, el órgano copulador deriva de la transformación de la aleta anal o de la papila genital alargada.

No faltan casos de hermafroditismo, incluso funcional, como se observa por ejemplo en los serranidios. El hemafroditismo suele ser sucesivo, es decir, ligado a la inversión sexual; por ejemplo, algunos perciformes comienzan su vida como hembras y la continúan como machos.

El período de la reproducción suele darse una sola vez al año, en primavera. Sin embargo, algunos peces, por ejemplo los salmones, se reproducen en invierno. Es frecuente que determinadas formas marinas viajen a aguas dulces y viceversa con fines reproductivos. Por ejemplo, los salmones y esturiones abandonan los mares al llegar el período reproductivo y, remontando el curso de los ríos, llegan hasta los afluentes. Por el contrario, las an-

guilas dejan los ríos para dirigirse al mar, concretamente al mar de los Sargazos, en el Atlántico occidental.

Inseminación. Suele ser externa.

Tras un ritual amoroso más o menos complejo, machos y hembras emiten respectivamente espermatozoides y óvulos en las aguas, donde se produce la fecundación. En bastantes formas vivíparas, por ejemplo seláceos y ateriniformes, la fecundación de los huevos y su desarrollo ocurre en el interior del cuerpo materno. En otros grupos, como los quimeriformes, la fecundación es interna, pero después las hembras ponen los huevos (grandes y recubiertos de una envoltura córnea), que se desarrollan por tanto fuera del cuerpo materno. En las especies ovíparas, los progenitores suelen abandonar los huevos, desinteresándose totalmente de su descendencia.

Algunos peces de agua dulce construyen nidos. Por ejemplo, las truchas y salmones ponen los huevos en pequeñas depresiones del fondo y los recubren con arena o grava; el espinocho, por el contrario, pone sus huevos en el interior de un auténtico nido en forma de globo, preparado por el macho con fibras vegetales que va pegando con una sustancia adhesiva que elabora en sus riñones (el macho es el encargado de proteger los huevos y la prole). La duración de la incubación varía según la especie y la estación, desde tres a cuatro días hasta incluso cinco u ocho meses. Apenas salen del cascarón, los alevines de las formas vivíparas están perfectamente desarrollados y se parecen a sus progenitores. En ningún caso se da auténtica metamorfosis.

_ Preguntas de repaso 1. ¿Cómo se llama la rama de la zoología que estudia los peces?

2. ¿Cómo se puede conocer la edad de los peces?

3. ¿Tiene esternón el esqueleto de los peces?

4. ¿Es cierto que algunos peces construyen nidos?

LOS ANFIBIOS

L

os anfibios constituyen una clase de los vertebrados y comprenden animales heterotermos que, como su nombre indica (del griego amfi, “doble”, y bios, “vida”), presentan una doble modalidad de vida, ya que durante la fase larval viven obligatoriamente en el agua y, tras haber sufrido una metamorfosis característica durante el estado adulto, pueden vivir en tierra.

Características generales Incluyen especies de pequeñas y medianas dimensiones, desde alrededor de 1 cm, como es el caso del esmintilo de Cuba (Sminthillus limbatus), hasta poco más de 40 cm, por ejemplo Gigantorana goliath africana. Sin embargo, hay algunos casos excepcionales que exceden tales dimensiones, como la salamandra aligator de los Estados Unidos (Cryptobranchus alleganiensis), cuyas dimensiones rondan los 70 cm, y la salamandra gigante de Japón (Andrias japonicus), que supera los 150 cm de longitud.

El cuerpo presenta un aspecto muy variado, alargado y con cola en los urodelos, vermiforme en los gimnofiones o ápodos y rechoncho y sin cola en los anuros. Están dotados de dos pares de patas, de las cuales las anteriores suelen ser tetradáctilas y las posteriores pentadáctilas. El desarrollo de las patas varía significativamente. Las especies que llevan vida acuática tienen por lo general patas muy cortas, desproporcionadas con relación a las dimensiones del cuerpo, como es el caso de los anfiú-

midos y de los proteidos. Los sirénidos están dotados únicamente de un par de pequeñas patas anteriores, mientras que los gimnofionos carecen por completo de patas (por lo que se llaman también ápodos). Las extremidades posteriores de los anuros están más desarrolladas que las anteriores, a veces de forma considerable, y se encuentran típicamente preparadas para el salto. El número de dedos también puede variar, pudiendo ser libres o estar unidos por membranas.

La cabeza, bien diferenciada con respecto al tronco o directamente unida al mismo, tiene aspecto y dimensiones variables. La boca, por lo general muy amplia, está armada con pequeños dientes sin raíz, que tienen un creci-

miento continuo y se insertan en el maxilar o en la mandíbula, o en ambos. La lengua suele estar bien desarrollada, aunque en algunas formas acuáticas está parcial o totalmente atrofiada (p. ej., en los anuros aglosos); utilizada para humedecer y tragar la comida, suele ser protráctil, dotada de una rapidez fulminante para capturar las presas, que quedan atrapadas en la secreción mucosa que la recubre. La lengua de algunos urodelos y de la mayoría de los anuros está pegada al pavimento bucal por su extremidad anterior y pueden lanzarla al exterior con gran velocidad gracias a los oportunos músculos. Los ojos, por lo general pequeños en casi todos los urodelos y bien desarrollados y sobresalien-

La salamandra, que tiene un aspecto similar al del lagarto, pertenece al grupo de los anfibios urodelos o dotados de cola.

Fotografías la cabecera: imagen microscópica de larva del género Strongiloides, gusano parásito del intestino humano (izq.), y esquema de cadena trófica de flujos de energía en el ámbito zoológico (der.).

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ZOOLOGÍA

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tes en los anuros, son reducidos o están atrofiados en las formas cavernícolas. En ocasiones, además de un párpado, cuentan con una membrana transparente que los protege. Las fosas nasales, pequeñas y muy próximas, tienen la apertura regulada por válvulas y se abren cerca del hocico.

El órgano del oído está formado por un oído medio y un oído interno, que sólo está bien desarrollado en los anuros; no existe oído externo. El oído interno, además de un utrículo con tres canales semicirculares y un sáculo, posee un área especializada, la lagena, cuya porción auditiva está recubierta por una membrana similar a la que existe en la cóclea de los vertebrados más evolucionados. El oído interno se conecta a través de una ventana oval en el oído medio; éste se comunica a su vez con la faringe a través de la trompa de Eustaquio y está limitado exteriormente por una membrana timpánica, libre y recubierta por piel. Esta última tiene forma y dimensiones variables en función de la especie y se relaciona con la ventana oval del oído interno mediante un huesecillo alargado, la columnilla, que cierra dicha ventana con una expansión opercular o lenticular.

Los urodelos carecen de membrana y cavidad timpánicas, a pesar de lo cual los salamándridos están dotados de capacidad auditiva. El olfato y el sistema de la línea lateral en las formas acuáticas suelen estar bien desarrollados.

Estructura y funciones Tegumento. La piel de los anfibios es ligeramente córnea en su superficie, carece de escamas, es blanda, con abundantes glándulas mucosas que, a veces, pueden ser venenosas. La epidermis se muda a intervalos regulares, es espesa y puede presentar formaciones córneas (verrugas) u otras estructuras específicas que con frecuencia están relacionadas con el sexo o con el período reproductivo. El estrato subcutáneo (dermis) de la mayoría de los anfibios comprende una zona bastante profunda, con abundancia de células de tipo estrellado, los melanóforos, que contienen en su citoplasma gránulos de pigmento oscuro (melanina). Bajo la influencia de estímulos de distinta naturaleza, estas células pueden enviar gránulos de melanina a sus expansiones periféricas estrelladas o bien concentrarlos

Los anfibios son animales vertebrados, de temperatura variable, que pueden vivir dentro y fuera del agua. La rana que muestra la imagen es uno de sus representantes.

cerca del núcleo, permitiendo así que la piel del animal se oscurezca o aclare. Por encima de este estrato, existe otro con células de aspecto irisado que contienen gránulos de guanina, llamadas por tanto iridocitos o guanóforos.

La asociación de melanóforos y guanóforos confiere a la piel una coloración azulada. Suele existir un estrato de células, incluso más superficial, los lipóforos, con abundantes pigmentos y cuyo color va del amarillo al rojo. En especies en las que los lipóforos, como los melanóforos, pueden modificar el grado de dispersión de los gránulos de pigmento, el nivel de variación de los colores de la piel es verdaderamente espectacular.

La librea adquiere por lo general una función mimética, permitiendo a estos animales confundirse fácilmente con el ambiente que los rodea; la coloración funciona en muchos casos como señal de alarma o como advertencia para posibles predadores.

Esqueleto. El esqueleto de los anfibios en general está sólo parcialmente osificado. El cráneo, a menudo, presenta diversos huesos fusionados y otros gelatinosos. La aparición de cuatro extremidades es una consecuencia de la adaptación de estos animales a la vida terrestre. En la escala evolutiva, el esqueleto de los anfibios presenta dos modificaciones fundamentales: la aparición del atlas, vértebra cervical que dota de movilidad a la cabeza, y el desarrollo de la pelvis.

Aparato respiratorio. La respiración en los anfibios adultos se produce a través de los pulmones, pero existen no pocas excepciones. En las formas que hacen fundamentalmente vida acuática, los pulmones son lisos y en forma de saco, a veces reducidos o atrofiados, como es el caso de muchos urodelos, y a menudo se utilizan como órganos hidrostáticos, con lo que ejercen una función análoga a la de la vejiga natatoria de los peces. En ese caso, los intercambios gaseosos se producen a través de la piel (respiración cutánea) y de la mucosa ricamente vascularizada de la boca y la faringe. En los anfibios de vida básicamente terrestre y cuya respiración es esencialmente pulmonar, los pulmones tienen la pared in-

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Los anfibios

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céfalo se sitúan por lo general en el mismo plano, desarrolladas según los diversos grupos de anfibios. Los nervios espinales, bastante similares a los de los peces, suelen asociarse entre sí, formando dos plexos nerviosos, el braquial y el pélvico, en relación con el desarrollo muscular de los miembros.

Reproducción y desarrollo

Los sapos son una de las especies más comunes del orden de los anuros, anfibios que carecen de cola y que reciben también el nombre de batracios.

terna cubierta de pliegues. En los anuros adultos, los pulmones desarrollan un papel de gran importancia en la emisión de sonidos, dado que están asociados al aparato bucal. Éste, que sólo suele funcionar en los machos y se limita únicamente al período reproductivo, consiste en un par de pliegues epiteliales situados en la laringe, que funcionan como cuerdas vocales, y en grandes cajas de resonancia situadas en los ángulos de la apertura bucal o en la región de la garganta, que amplifican el sonido que generan los citados pliegues al vibrar con el paso del aire durante los actos respiratorios. Los sonidos así producidos, muy variados y característicos en cada especie, tienen una gran importancia en los encuentros entre machos y hembras, así como en la delimitación del territorio. Sólo un número muy restringido de urodelos es capaz de emitir auténticos sonidos.

Aparato circulatorio. El corazón de los anfibios está formado por dos aurículas y un ventrículo, de modo que la circulación de los adultos es doble e incompleta. Los eritrocitos son mucho más grandes que los de los mamíferos y suelen estar provistos de núcleo. El sistema linfático está bien desarrollado, provisto de vasos linfáticos que llevan la linfa al sistema vascular sanguíneo. Los anuros cuentan con amplios senos subcutáneos.

Aparato digestivo y sistema nervioso. El aparato digestivo incluye un corto esófago, al que siguen el estómago, provisto de numerosas glándulas, y el intestino, que se divide en delgado y recto. Este último se abre en la cloaca, en la que también desembocan los conductos urogenitales.

El sistema nervioso tiene una organización general que es equiparable a la de los peces, con modificaciones en relación con las distintas formas de vida. Las diferentes partes del en-

En los anfibios hay individuos de diferente sexo y se observa con frecuencia un marcado dimorfismo sexual.

Generalmente, los machos se diferencian de las hembras por ser más pequeños, por tener una coloración más vistosa y por otros caracteres que aparecen en la época de la reproducción, como la cresta dorsal medial de los tritones macho, el engrosamiento del primer dedo de las extremidades anteriores en los machos de los anuros, etc. La reproducción se realiza mediante fecundación, es decir, a través de la fusión de espermatozoides y óvulos. La inseminación es externa en la mayoría de los anuros, e interna, con o sin acoplamiento, en los ápodos, en casi todos los urodelos y en algunos anuros. Los anfibios son ovíparos y, según la especie, ponen

Las larvas de los anfibios, también denominadas renacuajos, viven en el agua hasta que, tras un complicado proceso (metamorfosis), se convierten en individuos adultos capaces de sobrevivir en tierra.

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ZOOLOGÍA

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Clasificación de los anfibios Clase

Principales representantes

Subclase Ápodos

Cecilios

Urodelos

Salamandra Tritones

Anuros

Sapos Ranas

Anfibios

los huevos en el agua, donde los fijan aisladamente en las plantas o bien los agrupan en gruesas masas; también pueden depositarlos en tierra firme, en cavidades subterráneas. Las hembras de algunas especies llevan sus huevos en el dorso, mientras que otras los depositan en las patas posteriores de los machos; muchas especies construyen una especie de nido formado por sustancias vegetales y allí ponen sus huevos. Después de la puesta, los huevos normalmente suelen ser abandonados, aunque existen casos en que las hembras (rara vez los machos) se ocupan de vigilarlos y protegerlos hasta su eclosión.

Existen especies vivíparas y ovovivíparas. El desarrollo en la mayoría de los casos es indirecto. De los huevos salen larvas de aspecto muy variado, que se diferencian profundamente según los tres órdenes actuales (urodelos, ápodos y anuros) y que desarrollan vida acuática. Desde el punto de vista ecológico, las larvas de los anfibios tienen un papel de notable importancia; de hecho, su alimentación es fitófaga, de modo que su fuente de alimentación es diferente de la de los adultos, que son zoófagos. Además, gracias a su elevada capacidad de adaptación, las larvas han permitido que estos animales ocupen ambientes que, de otro modo, hubieran resultado inaccesibles. La transformación de la larva en adulto (metamorfosis) está ligada a profundas modificaciones morfológicas y estructurales, además de fisiológicas, casi siempre

acompañadas del paso de la vida acuática a la terrestre. La duración del estadio larval varía de una especie a otra, se prolonga de pocos días a varios años y está influida por diversos factores ambientales. Algunos urodelos acuáticos (criptobranquios, perennibranquios) realizan una metamorfosis parcial, ya que a veces no llevan a término la transformación al limitar la acción de la tiroxina, hormona tiroidea que en los anfibios induce precisamente el proceso de metamorfosis. Otros urodelos no sufren metamorfosis y pasan toda su vida como larvas capaces de reproducirse (es muy conocido el caso del axolotl, Ambystoma tigrinum). Este comportamiento, denominado neotenia, se transmite hereditariamente.

El desarrollo de algunas especies es directo; la supresión del estado larval ha permitido a estas especies un cierto grado de independencia del ambiente acuático y con ello mayores posibilidades de expansión.

Los anfibios pueblan las aguas dulces durante toda su vida o sólo

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durante el período larval y pocas especies, entre ellas el sapo verde (Bufo viridis) y algunas del género Rana, habitan también en aguas salinas; no existen auténticas formas marinas.

Las especies terrestres eligen lugares húmedos, próximos a ríos o lagos, ya que necesitan un ambiente muy húmedo que permita la respiración cutánea y limite simultáneamente la excesiva pérdida de agua.

Suelen ser solitarios, pero muchos son gregarios, sobre todo en el tiempo de la madurez sexual y la reproducción, cuando todos los miembros de una población se desplazan a la vez hacia los lugares más adecuados para depositar los huevos.

Los adultos se nutren fundamentalmente de insectos y de otros pequeños invertebrados, si bien algunas especies, sobre todo entre los ápodos, cazan también vertebrados de modesta entidad.

Clasificación Los anfibios se originaron, probablemente, a partir de los peces hace unos 400 millones de años, alcanzado su máximo desarrollo hace alrededor de 300 millones de años. Muchas de las clases se han extinguido y todas las existentes se agrupan en los órdenes de los ápodos, que comprende una serie de anfibios vermiformes denominados cecilios, de los urodelos, integrado por salamandras y tritones, y el de los anuros, formado por sapos, ranas y afines. Se distribuyen por casi todo el mundo, comprenden más de 3.000 especies, tanto terrestres como de agua dulce, y la mayoría viven en las regiones tropicales.

Preguntas de repaso

1. ¿Cómo se denomina también a los gimnofionos?

2. ¿Pueden los anfibios modificar la coloración de su piel?

3. ¿Para qué utilizan sus pulmones, si los tienen, los anfibios cuya respiración es cutánea?

4. ¿Qué es la neotenia?

LOS REPTILES

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os reptiles son animales vertebrados poiquilotermos (de sangre fría) entre los que se incluyen formas de sobra conocidas, como las lagartijas, los camaleones, las serpientes, los cocodrilos, los caimanes o las tortugas.

Considerados como las primeras formas claramente terrestres, los reptiles ocupan un lugar clave en la evolución. La rama de la zoología que se ocupa del estudio de los reptiles es la herpetología.

Características generales Los reptiles tienen dimensiones muy variadas, que van desde los pocos centímetros de algunos gecónidos hasta los 10 m o más que miden la serpiente pitón o la anaconda.

La cabeza de estos animales, más o menos diferenciada del cuello, tiene un aspecto y un desarrollo muy variado. Frecuentemente de forma cónica, en algunos grupos es especialmente alargada y fina, mientras que en otros es ancha y aplastada. Los ojos suelen estar situados a ambos lados de la cabeza y permiten alcanzar un amplio campo visual. Normalmente, están provistos de párpados y muchos ejemplares poseen una membrana nictitante, transparente y que puede recubrir la córnea, que es lubrificada por la secreción de las glándulas lacrimales. La pupila, por lo general redonda, tiene con frecuencia forma de fisura vertical. Los órganos del oído sólo están representados por el oído medio y el interno. En los testudínidos, la membrana timpánica es superficial, mientras que en los coco-

drilianos las aperturas auditivas están protegidas por un pliegue cutáneo que puede cerrarlas herméticamente cuando el animal se sumerge.

Las aperturas auditivas de los saurios, situadas en la parte lateroposterior de la cabeza, tienen una amplitud y forma variadas y a veces están parcialmente escondidas por un pliegue de la piel o por pequeños mechones de escamas espinosas sobre las que se ubica el tímpano. Las fosas nasales se abren en la extremidad del hocico, y en los cocodrilos se pueden cerrar por medio de unas válvulas.

El cuello, por lo general corto y poco diferenciado del tronco, está a veces muy desarrollado, como en el caso de las tortugas de cuello de serpiente. El tronco, frecuentemente cilíndrico, es alargado. Los dos pares de patas, de tipo plantígrado, tienen diferente con-

formación y desarrollo según las costumbres de cada especie; cada pata presenta originalmente cinco dedos provistos de uñas. En algunos casos, como en los saurios geckónidos, los dedos están dotados de estructuras de adhesión que permiten el movimiento sobre superficies sobresalientes y verticales. Las patas de los cocodrilos son cortas y robustas, las anteriores provistas de cinco dedos, a veces agrupados por una membrana más o menos desarrollada. En las tortugas marinas, las patas están muy aplastadas y se han transformado en robustas aletas. Muchos saurios muestran una reducción de las patas que puede afectar a las extremidades anteriores, o a las posteriores, o a ambas. Los ofidios son totalmente ápodos, con cinturas escapular y pélvica muy rudimentarias o ausentes.

El caparazón característico de las tortugas consta de un peto y un espaldar que recubren casi todo el cuerpo de estos animales y los permiten retraerse por completo en su interior.

Fotografías de cabecera: imagen microscópica de larva del género Strongiloides, gusano parásito del intestino humano (izq.), y esquema de cadena trófica de flujos de energía en el ámbito zoológico (der.).

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ZOOLOGÍA

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La cola, por lo general poco diferenciada del cuerpo, tiene una longitud variable, siendo a veces más larga que el resto del cuerpo, por ejemplo en los iguánidos. Su sección suele ser redonda, aunque en las formas acuáticas está comprimida lateralmente y se utiliza como órgano de propulsión.

En algunos grupos, como los camaleones y ciertas iguanas, la cola es larga y prensil, adaptada a la vida arbórea.

La librea es muy variada y la coloración y los dibujos que la caracterizan suelen depender de la naturaleza y la disposición de los cromatóforos que se localizan en la epidermis a distinta profundidad. Aparte de los camaleones, cuya capacidad de cambio cromático es bien conocida, muchos otros saurios, ofidios, cocodrilianos y testudínidos modifican su coloración. Las variaciones cromáticas, realizadas por vía nerviosa u hormonal, representan una adaptación mimética al medio, pero lo habitual es que correspondan al ritmo de actividad del animal o a su nivel de excitación.

Estructura y funciones Tegumento. La epidermis de los reptiles ejerce una función protectora; es típicamente espesa y córnea y permite una gran resistencia frente a la deshidratación, lo que ha posibilitado a muchos de estos animales colonizar ambientes muy áridos. El tegumento

se articula en escamas córneas, variables en amplitud, forma y disposición según la especie. Las escamas de mayores dimensiones se denominan placas. Es frecuente que el número de escamas y placas adquiera gran importancia en la sistemática de estos vertebrados. En los saurios y ofidios, las escamas están parcialmente superpuestas entre sí; en algunos de estos animales, estas estructuras están simplemente próximas unas a otras, como las baldosas de un pavimento, en cuyo caso se denominan escudos.

En muchas familias, la función protectora de las escamas está potenciada por osificaciones dérmicas, que pueden fundirse sobre el dorso de la cabeza con los huesos del cráneo. El cuerpo de los anfisbénidos está recubierto de piel blanda, con vestigios de escamas dispuestas en anillos, más o menos completos, que confieren a las formas de menores dimensiones un aspecto similar al de las lombrices.

La epidermis de los saurios y los ofidios constituye una estructura unitaria de células muertas que no es susceptible de desarrollo y que por tanto debe cambiarse a intervalos regulares (muda). En los crótalos permanece tras de cada muda un residuo epidérmico en la punta de la cola que da origen a una serie de duros anillos córneos, el llamado cascabel, que caracteriza a casi todas las especies del género Crotalus.

Los cocodrilos son reptiles de gran tamaño. Depredadores voraces de todo tipo de animales, esperan al acecho a sus presas, a las que ahogan antes de ingerirlas.

A diferencia de los otros vertebrados, la piel de los reptiles apenas tiene glándulas.

La dermis presenta a veces estructuras esqueléticas variadas. En los testudínidos, las placas óseas que constituyen la típica coraza se localizan en la dermis, bajo la epidermis, y se funden en algunos puntos con el esqueleto interno. Los cocodrilianos muestran placas córneas epidérmicas, sobre todo en la nuca, cuello, dorso y cola.

Esqueleto. El aparato esquelético está mejor osificado que el de los anfibios. El cráneo presenta un solo cóndilo occipital (estructura especial a través de la cual el hueso occipital se articula con la primera vértebra). El cráneo de los testudínidos es de tipo acinético, ya que la única parte móvil es la mandíbula; en cambio, en los escamosos (más en los ofidios que en los saurios) el cráneo es de tipo cinético, ya que cuando se abre y cierra la boca se mueven otros huesos, además de la mandíbula. Según la conformación del cráneo, se distinguen cinco tipos fundamentales de sistemas estructurales, que tienen gran importancia filogenética y sistemática: el tipo anápsido, con cráneo cerrado y sin fosas temporales; el diápsido, con dos fosas temporales, una superior y otra inferior; el sinápsido, con una única fosa temporal inferior; el parápsido, y el curiápsido, con una única fosa temporal inferior. Todos ellos presentan un paladar óseo que separa la cavidad oral de la nasal. En muchos casos, el maxilar y la mandíbula pueden realizar movimientos independientes; esta especial capacidad posibilita una notable ampliación de la apertura bucal, lo que permite al animal engullir presas enteras. La estructura del esqueleto axial y de las extremidades está muy relacionada con la forma de vida de cada grupo.

Las vértebras de la mayoría de los reptiles actuales son de tipo procélico, es decir, con el cuerpo cóncavo anteriormente y convexo posteriormente. Las vértebras de algunos testudínidos son de tipo opistocélico, es decir, con una cavidad posterior. En los reptiles ápodos, la locomoción reptante, basada en movimientos laterales ondulatorios de todo el cuerpo, está relacionada con modificacio-

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nes regresivas en la región del cuello; en especial, la pérdida de la especialización de las primeras vértebras cervicales limita notablemente los movimientos de la cabeza. A las vértebras torácicas se unen muchas costillas bien desarrolladas, algunas unidas a un esternón cartilaginoso. Los ofidios y algunos saurios que carecen de patas no tienen esternón y han desarrollado un tipo de locomoción cuyas modalidades son muy diferentes de las que se dan en los restantes componentes de la clase, provistos de patas.

Estos reptiles, ápodos de hecho, se mueven apoyando en el suelo las extremidades distales de las costillas, que aparecen especialmente robustas. En los cocodrilianos, la pared ventral del abdomen está sostenida por una serie de costillas abdominales, independientes de las vértebras.

Las vértebras caudales suelen ser numerosas, simplificadas y provistas con frecuencia de arcos hemales.

En los reptiles provistos de patas, la cintura escapular o torácica está constituida por tres huesos, dos de derivación cartilaginosa, escápula y coracoides, y uno de derivación conjuntiva, la clavícula. Las dos clavículas están unidas por una interclavícula que se prolonga caudalmente en dirección al esternón. La cintura pélvica, como en todos los vertebrados, está formada por tres huesos: el ilion, el isquion y el pubis.

Aparato respiratorio. A partir de la faringe, mediante un orificio en forma de fisura (glotis), se accede a la tráquea, cuya longitud varía y que en los testudínidos tiene forma de espiral, relacionada con los amplios movimientos de retracción y extensión que la cabeza realiza bajo la coraza.

Las cuerdas vocales suelen estar poco desarrolladas.

La respiración normalmente es pulmonar. La piel, córnea y recubierta de escamas, no permite intercambios gaseosos. La estructura pulmonar es muy simple, sólo la parte superior tiene abundantes alveolos. En los reptiles serpentiformes, los pulmones, originalmente simétricos, están desplazados a un lado. En los testudínidos acuáticos, una parte considerable de los intercambios gaseosos se realiza también a través de otras partes del

Los reptiles

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Clasificación de los reptiles Órdenes Escamosos (Saurios y ofidios)

Principales representantes

Familias Aligatóridos Cocodrílidos Gaviálidos Agámidos Boídos Camaleóntidos Crotálidos Elápidos Geckónidos Helodérmidos Iguánidos Lacértidos Varánidos Vipéridos Anfisbénidos

Aligator Cocodrilo del Nilo Gavial del Ganges Agama Anaconda, boa común, pitón real Camaleón común Cascabel de pradera Cobra común Salamanquesa común Monstruo de Gila Iguana común Lagarto verde Dragón de Komodo Víbora común Anfisbena

Quelonios

Emídidos Quelídridos Quelónidos Testudínidos

Galápago Tortuga mordedora Tortuga carey Tortuga mediterránea

Rincocéfalos

Esfenodóntidos

Tuatara

cuerpo, como la piel o los apéndices ricamente vascularizados de la faringe.

Aparato digestivo y nutrición. En la mayoría de las formas de reptiles actuales, los dientes son monocúspides o tricúspides y se implantan sobre los huesos del maxilar superior y, a veces, sobre el arco palatino.

La lengua tiene un desarrollo y conformación muy variados: corta y no extroflexible en los testudínidos, o bien adherida al pavimento de la cavidad oral en los cocodrilianos, es muy larga y móvil en los escamosos.

En estos últimos, así como en algunos saurios y en todos los ofidios, es bífida. Además de para percibir estímulos olorosos, este órgano se utiliza también para llevarse a la boca presas de pequeñas dimensiones o agua.

La boca está provista de varias glándulas salivares (labiales, sublinguales, etc.), cuya segregación mucosa sirve para lubrificar la presa. En muchos ofidios y saurios, una parte de estas glándulas se especializa en la secreción de sustancias venenosas que inmovilizan a las presas y favorecen su digestión. El esófago está claramente diferenciado del estómago. El intestino delgado se continúa con un colon amplio que, por lo ge-

neral, se expande al principio en un ciego. La notable capacidad de dilatación de la cavidad oral y del esófago que presentan la mayoría de estos vertebrados les permite ingerir con facilidad presas mucho mayores que ellos. La alimentación de estos animales es variada, aunque esencialmente carnívora.

Aparato circulatorio. El corazón de los reptiles presenta tres cavidades, dos aurículas y un ventrículo parcialmente dividido, a excepción del de los cocodrilianos, en los que el tabique divisorio está completamente desarrollado y atravesado por un pequeño orificio situado cerca de la raíz de las aortas. En cualquier caso, todos los reptiles presentan una clara separación entre la circulación venosa y la arterial.

Sistema nervioso. La porción basal del telencéfalo está más desarrollada en los reptiles que en los anfibios; sin embargo, la parte correspondiente a los hemisferios cerebrales está poco desarrollada. Al igual que los vertebrados terrestres más evolucionados, los reptiles tienen doce pares de nervios craneales.

Entre los órganos sensoriales, la vista tiene una gran importancia en la ma-

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ZOOLOGÍA

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la eclosión, las crías rompen la cáscara del huevo con una estructura epidérmica córnea del maxilar superior situada en el ápice del hocico (diente o carúncula del huevo). Los recién nacidos son muy similares a los padres y totalmente autosuficientes: ello explica la total falta de cuidados por parte de sus progenitores.

En lo que respecta a la duración de la vida de los reptiles existen varias creencias, muchas veces exageradas.

Las tortugas son especialmente longevas. Las de las islas Galápagos pueden vivir más de 150 años, mientras que la tortuga griega (Testudo graeca) alcanza los 125 años; se dice que un ejemplar de Testudo sumerii llegó a alcanzar dos siglos de vida.

La cobra, reptil de la familia de los elápidos, es un animal ovíparo.

yoría de estos animales. Los saurios y testudínidos que desarrollan actividad diurna son capaces de distinguir los colores; los últimos, además de apreciar las diversas tonalidades cromáticas, también son capaces de percibir cierta cantidad de rayos infrarrojos.

El sentido del oído está poco desarrollado y sólo permite percibir tonos de baja frecuencia. Los reptiles tienen únicamente oído medio e interno.

Casi todos estos animales poseen un sentido del olfato muy desarrollado. El órgano de Jacobson, u órgano vumeronasal, estructura que también tienen los anfibios, pero que alcanza su máxima evolución en saurios y ofidios, ejerce una función olfativa accesoria.

Conviene recordar un órgano sensorial específico del que están provistos algunos ofidios, sobre todo los crotálidos: se trata de un par de pequeñas fosas recubiertas por una fina membrana, situadas entre los ojos y las fosas nasales y que son capaces de percibir los rayos térmicos que emanan de las presas (órganos termorreceptores).

Aparato excretor. Como en los anfibios, el aparato excretor y el genital están estrechamente conectados en los reptiles. Los testudínidos y los saurios poseen una vejiga urinaria bien desarrollada.

Aparato reproductor. Los reptiles son animales de sexos separados. En el período de la reproducción, muchas especies manifiestan complejas actividades de cortejo; por ejemplo, los machos de los iguánidos presentan durante esta época crestas o abanicos cutáneos de vivos colores y efectúan una serie de movimientos oscilantes que a veces se acompañan de modificaciones cromáticas más o menos vistosas. La fecundación es interna y los machos están provistos de órganos copuladores con los que introducen el esperma en el interior de la cloaca de la hembra. Los espermatozoides que llegan al oviducto pueden sobrevivir durante bastante tiempo, fecundando los óvulos incluso después de haber transcurrido un año.

Son fundamentalmente ovíparos y la mayoría abandonan los huevos apenas puestos. Los testudínidos y muchos saurios y ofidios entierran los huevos en la arena, que al calentarse con los rayos del sol hace las veces de incubadora. Los cocodrilianos, por el contrario, ponen los huevos en montones de material vegetal, donde el calor que deriva de la putrefacción ayuda a incubarlos.

Los huevos, esféricos y ovales, suelen estar provistos de una cáscara robusta y bien calcificada. Durante

Clasificación Aparecidos en la Tierra hace más de 250 millones de años, los reptiles conquistaron rápidamente todos los medios, gracias a algunas características que los hicieron independientes del medio acuático. Durante el mesozoico conocieron su máximo desarrollo filogenético, mientras que hacia el final del cretácico se extinguieron muchos de los grupos en los que se había fraccionado la especie. La clasificación de estos vertebrados es un tema muy controvertido, sobre todo en lo que se refiere a su subdivisión en categorías de nivel superior (subclases, órdenes y familias). No obstante, en el recuadro de la página 217 se recoge una de las más aceptadas.

_ Preguntas de repaso 1. ¿Qué rama de la zoología se dedica al estudio de los reptiles?

2. ¿Dónde están más difundidos los reptiles?

3. ¿En qué cuatro órdenes generales pueden clasificarse los reptiles?

LAS AVES

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as aves constituyen una amplia clase de vertebrados de sangre caliente cuyos componentes se distinguen por tener el cuerpo recubierto de plumas y las extremidades anteriores transformadas en alas, que mantienen replegadas sobre el cuerpo cuando caminan o están en reposo.

Características generales Las patas posteriores de las aves, provistas de un máximo de cuatro dedos, sostienen el cuerpo y están preparadas para la locomoción, la prensión y la natación. Las dimensiones son muy variadas y la longitud total, desde la punta del pico hasta la extremidad de las plumas medianas de la cola, oscila entre los 6 cm del colibrí de Cuba (Calypte helenae) y los 235 cm de los pavos reales. La altura máxima la representan los 3 m que miden las avestruces. La apertura alar está comprendida entre los 7,5 cm del colibrí Chaetocercus bombus y los 3,40 m del albatros (Diomedea exulans). El peso también es muy variado, desde los 1,6 g del colibrí a los aproximadamente 150 kg que pesan las avestruces.

La cabeza, con un aspecto más o menos redondeado, es relativamente pequeña. La boca, que carece de dientes en casi todas las formas actuales, se prolonga anteriormente, conformando el característico pico, recubierto de una vaina córnea (ranfoteca) que crece continuamente para sustituir la parte que se pierde como consecuencia del desgaste producido por el uso. Su aspecto suele ser indicativo de las costumbres alimenticias

del animal: robusto y cónico en las formas granívoras (paseriformes), tiene los márgenes cortantes y el ápice en forma de gancho en los predadores (falconiformes, estrigiformes, etc.) y es ancho, con los márgenes dentellados en las especies que recogen partículas alimenticias del agua (anseriformes). Algunos ejemplares, entre los que destacan los tucanes, tienen un pico especialmente grande, en algunos casos superior a la longitud del resto del cuerpo. A pesar de las nota-

El avestruz es un ave de la familia de las estruciónidas que se caracteriza por su largo cuello y potentes patas, desprovistas de plumas, capaz de correr a una velocidad superior a los 40 km/h.

Fotografías de cabecera: imagen microscópica de larva del género Strongiloides, gusano parásito del intestino humano (izq.), y esquema de cadena trófica de flujos de energía en el ámbito zoológico (der.).

bles dimensiones, este órgano es muy ligero debido a la presencia de un entramado de láminas óseas. Las fosas nasales se abren típicamente en la base del pico que, en algunas especies, está envuelta por una membrana blanda con abundantes terminaciones nerviosas (cera). La lengua suele ser fina y está provista de un estuche córneo protector; en algunos casos, por ejemplo en los papagayos, es corta y carnosa. Los ojos suelen disponerse lateralmente. El conducto auditivo ex-

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ZOOLOGÍA

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terno se abre por lo general inferiormente en la parte posterior de los ojos.

El cuello está bien desarrollado, siendo a veces muy largo (ocas, cisnes, flamencos, airones). El tronco es aerodinámico y se corresponde con la capacidad de vuelo.

Como se ha indicado, las extremidades anteriores se han transformado en órganos de vuelo (alas) cubiertos de plumas. Su estructura suele ser uniforme, con el segmento terminal (autopodio) notablemente modificado, con tres dedos provistos a veces de uñas. Su desarrollo varía en relación con el tipo de vuelo que suele practicar el animal. Algunas aves utilizan las alas para moverse bajo el agua (pingüino) y otras tienen sus alas reducidas e incapaces para el vuelo (avestruz). Los dedos de las extremidades posteriores están provistos de uñas, cuyo aspecto y desarrollo varía según las especies. La cola, constituida por plumas de longitud muy variada, sirve de timón y de fre-

no durante el vuelo y como contrapeso cuando el animal está posado. Los machos de muchas especies utilizan la cola, formada por plumas variopintas y vistosas, como medio de exhibición durante el cortejo.

Estructura y funciones Tegumento. La piel de las aves casi siempre es muy fina, blanda, flexible y ligada a los músculos subyacentes. Carece de glándulas sebáceas y sudoríparas, a excepción del uropigio, glándula localizada sobre la base de la cola y cuya secreción oleosa es extendida por las aves con el pico sobre las plumas.

Esta sustancia sirve para impermeabilizar las plumas y proteger el pico. La glándula del uropigio tiene dimensiones muy variadas según la especie.

La característica más importante de toda la especie es el plumaje, un revestimiento ligero y flexible, aunque resistente, que además de permitir el

Algunas especies, como los guacamayos de la imagen, aves psitaciformes propias de América central y meridional, presentan un plumaje de coloración muy vistosa.

vuelo desarrolla una eficaz función protectora. Está constituido por las pennas o plumas de contorno, el plumón y las filoplumas. Con pocas excepciones, representadas por las avestruces, los pingüinos y otros, el plumaje está distribuido de forma muy irregular y las plumas se implantan en áreas claramente delimitadas.

La coloración del plumaje es variada, por lo general muy vistosa. En la mayoría de las especies, las plumas están adornadas con manchas, franjas o barras y el animal suele presentar una configuración cromática muy similar a la del medio, con lo que se confunde fácilmente con él. En general, las especies que viven en las regiones húmedas tienden a asumir una coloración oscura, mientras que las de las regiones áridas presentan por lo general una coloración clara.

Aparato circulatorio. El corazón de las aves, bastante grande en relación a las dimensiones del cuerpo, se caracteriza por la completa separación de la aurícula y el ventrículo derechos de los correspondientes izquierdos, de manera que la circulación venosa está completamente diferenciada de la arterial. Existe además un arco aórtico derecho, en vez de izquierdo, como sucede en los mamíferos. Al igual que ocurre en todos los vertebrados, a excepción de los mamíferos, los glóbulos rojos tienen núcleo.

Aparato respiratorio. Está constituido por un par de pulmones, de tamaño relativamente pequeño, ligeros, pero muy eficaces. Como en los mamíferos, estos órganos están provistos de una densa red de capilares aéreos, a través de los cuales fluye el aire. Carecen de alveolos y se caracterizan por una serie de extroflexiones que conforman el sistema de sacos aéreos. El aire contenido en dichos sacos, al reducir el peso específico del animal, permite un mayor impulso hacia arriba, forma un acolchamiento amortiguador para los órganos internos, contribuye a reducir la temperatura corporal, sobre todo durante el vuelo, y protege la piel durante las inmersiones en el agua. La frecuencia de la respiración en las aves es muy elevada y varía considerablemente según la actividad que desarrollan.

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Aparato digestivo. La cavidad bucal de las aves, de diferente amplitud, tiene largos pliegues en la parte superior. Le sigue una corta faringe y un largo esófago musculoso, que se dilata en la base del cuello y forma el buche, en el que se almacena la comida.

En los columbiformes, el buche tiene dos sacos laterales que segregan un material lechoso con el que ambos progenitores alimentan a las crías durante los primeros días de vida. El estómago está compuesto por un proventrículo (estómago glandular), provisto de glándulas gástricas, al que sigue una molleja (estómago muscular o triturador) con paredes muy espesas y endurecidas. Siguen el intestino delgado, por lo general muy largo, y circunvalaciones; el intestino grueso, corto y provisto de dos ciegos dorsales en los que se produce la descomposición de los alimentos fibrosos por la acción bacteriana, y un amplio intestino recto. Este último desemboca en una cloaca, salida común de los aparatos digestivos, excretor y reproductor, en cuya parte dorsal se abre la bolsa de Fabricio, glándula que en los individuos jóvenes funciona como órgano linfático.

Sistema nervioso. El encéfalo de las aves es muy compacto, de manera que puedan reducirse lo más posible las vías de unión entre los distintos centros cerebrales. Los lóbulos ópticos presentan un gran desarrollo, mientras que los olfatorios están significativamente reducidos. La médula espinal y los nervios espinales no difieren mucho en relación con otros vertebrados. El plexo branquial, que inerva los grandes músculos de las alas, es especialmente grande. Órganos sensoriales. En relación a otras partes del cuerpo, los ojos de las aves son proporcionalmente más grandes que en los restantes vertebrados, dada la gran importancia que la vista tiene para ellas. La retina carece de vasos sanguíneos y presenta una estructura (coracoides) de la que parte hacia el cristalino un cuerpo vascular, el peine o pecten, formado por una serie de láminas dispuestas en abanico que se ocupan de hacer llegar a este órgano oxígeno y nutrición, y de eliminar los productos de desecho. Los bulbos ocu-

Las aves

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Dada la gran importancia que tiene la vista para ellas, los ojos de las aves están protegidos por tres párpados. En la imagen, ejemplar de buitre leonado, falconiforme de la familia de los acciprítidos.

lares carecen de musculatura y están fijados con bastante rigidez en las órbitas, con lo cual la mirada se desplaza mediante movimientos de la cabeza y del cuello. En la mayoría de los casos, los ojos ocupan una posición lateral y sus ejes forman un ángulo que puede alcanzar los 180º.

Los ojos están protegidos por tres párpados: uno superior, por lo general fijo; otro inferior, móvil y que habitualmente se desplaza para cerrar los ojos, y uno transparente más interno (membrana nictitante). Esta membrana, que puede cubrir y proteger el ojo sin impedir la visión, es muy útil en las especies que se sumergen en agua. La retina se caracteriza por un estrato circular de conos y bastones cuyo número es bastante mayor que en los restantes vertebrados. Existen una o dos zonas (foveas) con una elevada condensación de fotorreceptores (incluso ocho veces mayor que en el hombre), gracias a las cuales se obtiene una percepción visual especialmente aguda.

El órgano de la audición también está bien desarrollado y es capaz de percibir frecuencias comprendidas entre 40 y 30.000 Hz. A partir del ángulo posterolateral de la cabeza se origina un corto canal auditivo externo que lleva a la membrana timpánica; sobre esta última se apoya un hueso, la columela, que transmite las vibraciones sonoras a través de la cavidad del oído medio a la membrana que cierra la fosa oval del oído interno, de forma parecida a lo que sucede en los anfibios y reptiles. El oído medio está conectado con la faringe por medio de la trompa de Eustaquio. La cóclea del oído interno está representada por un corto tubo óseo de fondo ciego, menos desarrollado que en los mamíferos, pero más que en los reptiles.

El sentido del olfato suele ser poco agudo, debido a la reducida extensión de la mucosa nasal.

También el gusto está poco desarrollado; algunas especies tienen botones gustativos en ciertas partes de la cavidad bucal y de la lengua.

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ZOOLOGÍA

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Esqueleto. El aparato esquelético de las aves es mucho más ligero y delicado que el de los otros vertebrados y supone aproximadamente el 10 por ciento del peso corporal. Numerosos huesos son neumáticos, es decir, sus cavidades están llenas de aire, lo que los hace más ligeros. Por el contrario, las aves incapaces de volar (p. ej., pingüinos) carecen totalmente de huesos neumáticos.

Los huesos del cráneo, separados en las crías, se fusionan en los adultos, a excepción de una articulación nasofrontal que en muchas especies permite el movimiento del maxilar superior.

El neurocráneo, redondeado, tiene grandes órbitas y maxilares desarrollados hacia adelante, que constituyen el pico. El cráneo se articula con la primera vértebra del cuello mediante un único cóndilo occipital.

El cuello está formado por 16 vértebras cervicales, que permiten una amplia variedad de movimientos.

Las vértebras del tronco están fuertemente unidas entre sí, las del tórax se articulan con las costillas y las restantes se funden entre sí, constituyendo un sólido sinsacro al que se une la pel-

vis y que desempeña un papel fundamental durante el vuelo. Las vértebras caudales libres, así como las últimas 5-6 que se funden entre sí formando el pigostilo o urostilo, son funcionales en los movimientos de las plumas de la cola. La caja torácica está formada dorsalmente por las vértebras, lateralmente por costillas planas y ventralmente por el esternón.

A diferencia del resto de los vertebrados, las costillas de las aves presentan estructuras con forma de gancho que pueden extenderse desde el margen posterior de una costilla al anterior de la sucesiva, reforzando el tórax. Sobre estas estructuras se insertan algunos de los músculos intercostales más importantes, que permiten la expansión lateral de la caja torácica.

La cintura pectoral o escapular está constituida por la clavícula, la escápula y el coracoides. Las dos clavículas se funden en un único hueso en forma de V, la fúrcula u horquilla. La cintura pélvica, muy amplia, se funde con el sinsacro y está ventralmente abierta en la hembra para el paso de los huevos; a cada lado, el ilion, isquion y pubis se encuentran forman-

Al llegar el invierno, la cigüeña común o blanca, ave zancuda del orden de las ciconiformes, emigra hacia zonas más cálidas, como África, en el caso de las especies europeas, o al subcontinente indio, como sucede con las asiáticas.

do una cavidad articular, el acetábulo, que acoge la cabeza del fémur.

Las extremidades anteriores, notablemente modificadas y transformadas en órganos de vuelo, se insertan sobre la superficie dorsal por medio del húmero; sobre el húmero se articulan la ulna y el radio. Los otros huesos están profundamente modificados de cara al vuelo.

Musculatura. Como sucede en los mamíferos, los músculos de las extremidades de las aves están muy desarrollados para permitir una rápida actividad. Especialmente característica es la musculatura de las alas, cuyo movimiento durante el vuelo está determinado por el gran y el pequeño pectoral. La contracción del primero determina el descenso del ala y la elevación del animal durante el vuelo. La acción del pequeño pectoral es antagonista a la desarrollada por el gran pectoral. En las patas existe un dispositivo especial de bloqueo de los dedos que permite a estos animales dormir sobre las ramas sin peligro de caerse.

Aparato excretor. Está constituido por un par de riñones con varios lóbulos, de color marrón oscuro, situados dorsalmente bajo la pelvis. De cada uno de ellos parte un fino uréter que desemboca en la pared dorsal de la cloaca. La orina, que contiene esencialmente pequeños cuerpos esféricos de ácido úrico, es enviada por los uréteres a la cloaca y es eliminada junto a los excrementos; la única excepción la constituye el avestruz.

Aparato reproductor. Las aves son animales de sexos separados y todos ovíparos. El aparato reproductor masculino consta de un par de testículos ovoides localizados cerca de la extremidad anterior de los riñones.

En algunos grupos (anseriformes, estruciformes), los machos están provistos de un pene eréctil; en los otros falta el órgano copulador y durante el acoplamiento el macho presiona su propia cloaca sobre la de la hembra, de manera que el líquido espermático pueda penetrar en la vagina.

Como ocurre en los demás vertebrados, las hembras están provistas de un par de ovarios situados cerca de los riñones; el ovario izquierdo está desarrollado y funciona, mientras que el derecho está atrofiado o no existe.

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Las aves

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Migraciones

Clasificación de las aves Subclase

Estruciformes

Neornitos

Principales representantes

Órdenes

Avestruz

Casuariformes

Emú. casuario

Reiformes

Ñandú

Apterigiformes

Kiwi

Dinomitiformes

Moa

Epiornitiformes

Aepyornis

Gallináceas

Gallos

Columbiformes

Palomas

Gruiformes

Grulla

Ciconiformes

Cigüeña

Caradiformes

Avefría

Anseriformes

Patos

Pelicaniformes

Pelícano

Procelariformes

Albatros

Lariformes

Gaviota

Esfeniciformes

Pingüino

Alciformes

Frailecillos

Falconiformes

Águila, halcón, cóndor, buitre

Estrigiformes

Búho, lechuza

Psitaciformes

Loro

Cuculiformes

Cuco

Piciformes

Tucán

Coraciformes

Abubilla

Caprimulgiformes

Chotacabras

Apodidiformes

Vencejo, golondrina

Paseriformes

Gorrión, jilguero, mirlo, cuervo

La fecundación siempre es interna y es probable que tenga lugar en el tramo superior del oviducto.

Es habitual que machos y hembras sean tan parecidos que resulte imposible distinguirlos por la simple observación de sus características exteriores.

Sin embargo, a veces se da un claro dimorfismo sexual, siendo los machos, en general, más grandes que las hembras y con un plumaje más llamativo.

El plumaje se mantiene a veces inalterado durante todo el año, pero lo habitual es que se mude durante el período reproductivo (librea nupcial).

Las hembras de todas las especies, como sucede en los reptiles, ponen sus huevos protegidos por una envoltura cálcica o cáscara externa porosa. El peso del huevo varía mucho en fun-

ción de la especie y para desarrollarse debe ser incubado, acción que realizan indistintamente el macho o la hembra. La duración de la incubación puede prolongarse desde 10 a 80 días.

Apenas salidas del huevo, las crías de la mayoría de las especies están totalmente formadas, completamente recubiertas de plumón y capaces de caminar y conseguir comida (prole precoz). En otros casos, por el contrario, las crías nacen con los ojos cerrados, sin plumas, incapaces de caminar y alimentarse (prole inepta), por lo que deben ser nutridas por sus progenitores mientras están en el nido. En cualquier caso, tanto las proles precoces como las ineptas aprenden con rapidez a responder a la imagen visual y a los sonidos producidos por sus padres.

Su gran habilidad en el vuelo permite a muchas especies realizar desplazamientos regulares y periódicos de una región a otra, acciones que se conocen como migraciones. Sin estos periódicos desplazamientos, muchas especies no habrían podido colonizar territorios en los que las disponibilidades de alimento son a veces insuficientes. La mayoría realiza migraciones de norte a sur y viceversa. Viajan durante los meses más cálidos a las regiones septentrionales, donde encuentran condiciones muy favorables para la alimentación y la nidificación; más tarde vuelven a los territorios meridionales para invernar durante la estación fría. Conviene recordar que algunas especies marinas, como los pingüinos, efectúan sus migraciones a nado.

Clasificación Las aves se han difundido por todo el planeta. Se encuentran en los ambientes más dispares, en mar abierto (albatros, petrel), a lo largo de las costas marinas (gaviotas, urracas marinas), en los lagos (ánades, cisnes), en las campiñas (alondras, perdices), en espacios abiertos, en bosques, en lugares desérticos, etc. La clase comprende poco menos de 9.000 especies vivientes, fraccionadas en más de 30.000 subespecies y reunidas en única subclase, la de los neornitos. El número de órdenes varía, según los especialistas, entre 26 y 30.

_ Preguntas de repaso 1. ¿Influye el medio ambiente en el número de huevos de cada puesta?

2. ¿Tienen dientes las aves?

3. ¿Cuáles son los huesos más característicos de las aves?

LOS MAMÍFEROS

L

os mamíferos son vertebrados homeotermos. Configuran un grupo de animales numerosísimo y muy variado, con un elevado número de órdenes y especies vivas y también extinguidas. Las dimensiones de estos animales son muy variadas: algunos murciélagos y ratones alcanzan una longitud total (cola excluida) que no llega a los 5 cm y un peso de apenas unos gramos; por el contrario, entre los cetáceos, la ballena azul (Balaenoptera musculus), con sus más de 30 m de longitud y con un peso de 120-130 toneladas, es el animal más grande conocido. Sin embargo, casi todos los animales que componen esta clase se caracte-

rizan por presentar dimensiones pequeñas-medias.

Características generales Los mamíferos son típicamente tetrápodos, con el tegumento normalmente delgado, provisto de numerosas glándulas sebáceas, sudoríparas, odoríferas y mamarias (mamas); de estas últimas toma su nombre la especie. La mayoría tienen el cuerpo recubierto de pelos, estructuras exclusivas de estos animales, de constitución muy variada y que suelen formar un pelaje. Exteriormente, el cuerpo de casi todos los mamíferos

Entre los mayores mamíferos terrestres se encuentran los elefantes. En la imagen, elefantes asiáticos, mamíferos proboscídeos de la familia de los elefántidos.

Fotografías de cabecera: imagen microscópica de larva del género Strongiloides, gusano parásito del intestino humano (izq.), y esquema de cadena trófica de flujos de energía en el ámbito zoológico (der.).

presenta cabeza, tronco y apéndices bien diferenciados.

La cabeza tiene un largo hocico y suele ser grande con relación al cuerpo. El cráneo, claramente diferente del de los reptiles y con sensible reducción en el número de huesos, tiende a extenderse sobre los huesos de la cara y está provisto de dos cóndilos occipitales mediante los cuales se articula con la primera vértebra cervical, el atlas. Las dos ramas de la mandíbula están formadas por un solo hueso cada una y se articulan directamente con el hueso escamoso del cráneo.

La boca está bordeada por labios carnosos; el arco bucal está constituido por el paladar secundario, que en su porción anterior está sostenido por los procesos maxilares y palatinos (paladar duro), mientras que en la posterior carece de sostén óseo (paladar blando): ello permite que estos animales puedan respirar incluso cuando comen. A la boca llegan los conductos de las glándulas salivares (parótidas, sublinguales, submaxilares, infraorbitales), muy desarrolladas en los mamíferos hervíboros, reducidas en los carnívoros y ausentes en los acuáticos.

La boca suele tener un número determinado de dientes (hasta 56 en los marsupiales) que se implantan en alveolos en el maxilar y en la mandíbula; la clara diferenciación de los dientes (heterodontia), tanto en forma como en dimensiones, es un reflejo de su especialización funcional. De hecho, en la mayoría de los mamíferos pueden individualizarse cuatro tipos de dientes: incisivos, implantados anteriormente, capacitados para morder y cortar; caninos, largos y puntiagudos, capaces de aferrar y perforar, y

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premolares y molares, cuyas coronas están preparadas para triturar la comida. La dentadura de los mamíferos se suele expresar con una fórmula dentaria, representada por una fracción en cuyo numerador se indican los dientes de la hemimandíbula superior y en el denominador los de la inferior, según el orden: incisivos, caninos, premolares y molares. La dentadura que cuenta con las cuatro categorías antes citadas se llama completa; si carece de alguna se denomina incompleta, en cuyo caso el espacio o espacios que no tienen dientes se llama diastema. Los casos de homodontia (cetáceos odontocetos), es decir, animales con todos los dientes iguales, así como los casos de reducción o total desaparición de los mismos (desdentados), son consecuencia de las adaptaciones a regímenes alimenticios especiales. En algunos casos, por ejemplo en las ballenas, sólo las crías presentan dientes, en tanto que los adultos tienen unas estructuras córneas laminares suspendidas en los maxilares. La mayoría de los mamíferos son difiodontos, es decir, presentan dos denticiones en el transcurso de su vida, la primera caduca o temporal (dentición de leche) y una segunda definitiva o permanente; en cualquier caso, los molares son exclusivos de la segunda dentición. Por lo general, los dientes tienen un crecimiento definido, si bien los de algunos mamíferos son de crecimiento continuo, consumiéndose la parte libre mientras crecen en la base. Así sucede, por ejemplo, con los incisivos de los roedores y lagomorfos, o los incisivos superiores de los elefantes transformados en colmillos gigantes.

La lengua, situada en el pavimento bucal, suele ser móvil y presenta formas y amplitudes variadas según los grupos; su superficie está recubierta de papilas gustativas de diferente aspecto (coroliformes, filiformes, foliadas, etc.).

Los ojos suelen estar protegidos por dos párpados móviles, uno superior y otro inferior, con pestañas en los bordes; existe un tercer párpado, la membrana nictitante, que es traslúcida (casi atrofiada en los primates). Las dimensiones de los órganos de la vista son muy variadas,

Los mamíferos

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El hombre y los mamíferos Las relaciones que unen al hombre con los demás mamíferos son numerosas y desde sus orígenes éste depende de ellos para su subsistencia (alimentación, indumentaria, transportes, trabajo en los campos, etc.). Algunos mamíferos han sido domesticados por el hombre mediante un proceso de cría en cautividad, iniciado hace ya varios siglos para satisfacer sus necesidades. Ovejas, cabras, bueyes y vacas proporcionan leche y carne; caballos, bueyes y camellos son utilizados como animales de silla o de tiro. El pelaje de cabras, ovejas, camellos, etc., se transforma para confeccionar tejidos. Por el contrario, algunas especies son dañinas o peligrosas para los cultivos o la crianza. Además, los mamíferos pueden transmitir al hombre graves enfermedades, como la peste, el tifus o la rabia. En este mismo aspecto, sin embargo, hay especies que resultan muy útiles para la preparación de sueros y vacunas y para experimentar nuevos fármacos.

Por su parte, el hombre ha provocado la extinción de muchas especies de mamíferos, sobre todo los de medias y grandes dimensiones y costumbres diurnas; a pesar de las medidas de protección que se han introducido en muchos países, el número de especies sigue disminuyendo. Sólo algunos micromamíferos, a pesar de la caza, no han sufrido reducción numérica, gracias a la desaparición de muchos predadores.

desde muy grandes en las formas de vida nocturna, hasta muy reducidas en las formas de vida diurna. Dispuestos lateralmente, permiten avistar por ambos lados la presencia de un posible enemigo, mientras que cuando están implantados anteriormente (murciélagos, carnívoros y primates) permiten una visión binocular, indispensable para la percepción de profundidad. Su estructura es muy similar a la del resto de los vertebrados, si bien la esclerótica no está osificada, sino formada por un tejido fibroso denso. La pupila se contrae en una fisura horizontal en los ungulados o en una vertical en los félidos. El sentido de la vista no es el más importante para todos los mamíferos, es más, pocos de ellos son capaces de ver perfectamente los objetos inmóviles; incluso en muchos componentes de esta clase, la capacidad de percibir colores es claramente inferior a la de muchos peces y reptiles, y a la casi totalidad de las aves. Los primates, y en mayor medida el hombre, son perfectamente receptivos a los colores.

Las fosas nasales suelen abrirse en la extremidad anterior de la cabeza, aunque en las especies acuáticas pueden estar desplazadas más atrás, en posición dorsal. La nariz está típicamente sostenida por los huesos nasales y cartílagos; en ocasiones, la masa

carnosa forma una larga trompa, como es el caso de los elefantes. El sentido del olfato está especialmente desarrollado en algunos mamíferos, por ejemplo en los predadores, que logran seguir el rastro de la presa sirviéndose de su olfato. En muchos grupos, el sentido del olfato desempeña un papel muy importante en la vida de la comunidad y en las relaciones sexuales. La cavidad nasal de estas formas dotadas de un olfato muy agudo (macrosmáticos) es bastante grande y presenta interiormente una lámina mucosa con pliegues.

En los mamíferos cuyo olfato no está muy desarrollado (microsmáticos), por ejemplo en el hombre, la cavidad nasal es pequeña y la lámina mucosa no presenta pliegues. Por último, los animales que carecen por completo de este órgano, como es el caso de las ballenas, se llaman anosmáticos.

Los pabellones auriculares (oído externo) suelen presentar un buen desarrollo y son móviles, capaces de captar las ondas sonoras. Están atrofiados o son totalmente inexistentes en las formas excavadoras o acuáticas. El oído se divide en tres porciones (externa, media e interna). El oído medio está provisto de una cadena de huesecillos: martillo, yunque y estribo (este último exclusivo de los mamíferos). El laberinto membranoso se caracteriza por el desarrollo de la cóclea en forma

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ZOOLOGÍA

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formaciones epidérmicas córneas, las uñas, que adquieren diferentes formas (garras y pezuñas) y que tienen normalmente crecimiento continuo.

La forma de trasladarse de los mamíferos es muy variada. Según el tipo de locomoción, se distinguen los plantígrados, que, como el oso, caminan apoyando toda la superficie plantar y palmar; los ditígrados, que se mueven apoyando sólo los dedos, por ejemplo los cánidos, y los ungulígrados, que se apoyan sobre la punta de los dedos, protegidos por uñas o pezuñas. Estos últimos se subdividen a su vez en artiodáctilos (camellos, antílopes, cerdos) y perisodáctilos (elefantes, rinocerontes, caballos), según que el apoyo sobre el terreno se efectúe sobre la punta de un número par o impar de dedos.

Estructura y funciones Los mamíferos bóvidos, como la cabra o íbex alpino de la fotografía, están dotados de un par de cuernos de función básicamente defensiva u ofensiva y que, en la mayoría de las especies, poseen un carácter sexual secundario exclusivo de los machos.

de espiral. Muchos mamíferos tienen un oído muy sensible y son capaces de percibir sonidos muy débiles.

La cabeza de algunos mamíferos está dotada de cuernos, que puede ser uno o bien dos medios (rinoceronte) o, más frecuentemente, un par (bóvidos, cérvidos); sólo el macho de la antílope cuatricorne (Tetracerus quadricornis) está armado de cuatro cuernos. Estas formaciones tienen una conformación muy variada (simples, ramificadas, lisas, anilladas), a menudo son diferentes entre los sexos o exclusivas de los machos, y tienen funciones defensivas u ofensivas. En la mayoría de las especies, estas estructuras representan un carácter sexual secundario exclusivo de los machos y suelen ser caducas, desprendiéndose al final de cada período reproductivo para regenerarse al año siguiente. En la familia de los bóvidos, los cuernos no son caducos y están constituidos por un estuche córneo persistente, de origen epidérmico, que recubre una parte central de tejido osificado.

El tronco presenta un aspecto muy variado según los grupos. Lo mismo sucede con la cola, que puede presen-

tar un desarrollo, una forma y unas funciones muy diferentes; puede tener abundante pelo (zorro, caballo) o carecer totalmente de él (ratas). En algunos casos, la cola es aplastada (castores) y prensil en algunos primates; en los canguros está tan desarrollada y es tan fuerte que puede sostener el peso de todo el cuerpo, mientras que otros grupos, como el hombre, carecen de ella.

Las patas, por lo general dos pares, a excepción de los cetáceos y sirénidos, que carecen de extremidades posteriores, tienen una conformación y desarrollo muy variado. Las extremidades anteriores de algunos mamíferos (murciélagos) son largas y delicadas, y poseen finas membranas laterales aliformes (patagios); en otros (canguro, liebre), las patas posteriores son mucho más robustas y están más desarrolladas para el salto. Los pies, provistos habitualmente de cinco dedos o menos, tienen una estructura que varía según el tipo de locomoción, resultando adecuados para la carrera, para trepar, nadar, volar o excavar. La planta del pie puede carecer de pelo y posee un espeso estrato córneo, sobre todo a nivel de las yemas de los dedos. Éstos presentan

Tegumento. El cuerpo suele estar recubierto por pelos, que forman un abundante pelaje de diferente longitud, densidad y color. El pelo de algunas especies puede limitarse a determinadas zonas del cuerpo, como sucede en los elefantes y en el hombre, o bien no existir en absoluto, como es el caso de los cetáceos. Los pelos situados en las proximidades de la boca, la nariz y los ojos se denominan vibrisas y presentan en la base numerosas terminaciones nerviosas. Habitualmente, el pelaje se renueva de forma periódica mediante un proceso de muda; este proceso suele ser gradual, por lo que la piel nunca queda desnuda. Algunos mamíferos de las regiones frías o de alta montaña sustituyen en otoño su pelaje de color por otro invernal, más largo y blanco; en primavera, una nueva muda restablece el pelaje estival de color. Cada pelo se origina a partir de una papila pilosa, situada en la base de un folículo piloso, que es una pequeña y profunda cavidad tapizada de epidermis, situada en el espesor de la dermis y dispuesta oblicuamente; una pequeña glándula sebácea desemboca en el folículo y se encarga de lubrificar el pelo con una secreción oleosa, llamada sebo. Sobre cada folículo se inserta un pequeño músculo erector, que

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permite que el pelo se erice ante el estímulo de determinados factores (miedo, frío o excitación). El pelo está constituido típicamente por tres estratos de células atrofiadas, cutícula, córtex y médula.

Algunas especies están provistas de escamas córneas epidérmicas, aplastadas y de diferente desarrollo, que pueden cubrir el dorso; el cuerpo del armadillo está protegido por una coraza articulada de placas epidérmicas sostenidas por placas óseas.

El tegumento de los mamíferos posee un gran número de glándulas pluricelulares que, en base a su función, se clasifican en sebáceas, sudoríparas, odoríferas, lagrimales y mamarias.

Las sebáceas suelen asociarse a los folículos pilosos y producen una secreción grasa que mantiene suave el pelo y la epidermis, y constituye una protección frente a la humedad.

Las glándulas sudoríparas pueden ser de varios tipos, por ejemplo apocrinas y holocrinas. Las glándulas apocrinas están presentes en todos los mamíferos y se las ha considerado filogenéticamente como las más primitivas; su parte excretora se sitúa en los estratos más profundos de la piel y están provistas de largos y sinuosos conductos excretores. En un gran número de mamíferos, incluido el hombre, estás glándulas sólo se desarrollan al alcanzar la madurez sexual y se localizan preferentemente alrededor de los pezones de las mamas, en la región del pubis y en las axilas. No parecen estar implicadas en los procesos de regulación de la temperatura corporal, pero su secreción, representada por agua, algunas sales minerales y diversos compuestos órganicos, favorece el reconocimiento entre los dos sexos durante el período reproductivo. Las glándulas holocrinas, por el contrario, están presentes desde el nacimiento y suelen localizarse en las zonas con poco o nada de pelo; en algunas formas (caballo, hombre, mono) están muy distribuidas por todo el cuerpo. Desarrollan un papel fundamental en la regulación de la temperatura corporal: su secreción acuosa, especialmente abundante cuando la temperatura es elevada, se expande por todo el cuerpo, produciendo con su

evaporación una eficaz dispersión del calor de la superficie.

Las glándulas odoríferas, presentes en muchos mamíferos, difieren según su localización y función: suborbitales y metatarsales en los cérvidos, perianales en los conejos y en los castores, o implantadas entre los dedos y en la base de la cola en los cánidos. Las secreciones de estos órganos, que pueden ser escasas, como sucede en las ardillas, o abundantes e intensas, por ejemplo en las mofetas, se utilizan para marcar territorios individuales, como medio de defensa o bien para favorecer el acoplamiento.

Las glándulas lagrimales se asocian a los ojos; su secreción, las lágrimas, humedece y limpia la superficie del órgano de la vista.

Por último, las glándulas mamarias suponen una característica exclusiva de todos los mamíferos y sólo alcanzan pleno desarrollo en las hembras durante la pubertad.

Aparato circulatorio. La circulación de la sangre es doble y completa. El corazón tiene dos aurículas y

Los mamíferos

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dos ventrículos diferenciados, con lo cual la sangre arterial procedente de los pulmones no se mezcla con la venosa. La aorta parte del ventrículo izquierdo y se pliega para formar un arco hacia la izquierda; los glóbulos rojos suelen carecer de un núcleo.

Aparato respiratorio. El aparato respiratorio se caracteriza por la estructura alveolar de los pulmones, que permite una mayor superficie de intercambio de gases. Otra característica exclusiva de estos animales es la presencia de un diafragma muscular que separa la cavidad torácica, que contiene el corazón y los pulmones, de la abdominal, en la que están contenidas las vísceras. La laringe está provista de cuerdas vocales y comunica con la faringe a través de la glotis y la epiglotis.

Aparato digestivo. La digestión del alimento se produce en el tubo digestivo, que se diversifica en varios tramos (faringe, esófago, estómago e intestino) hasta llegar a la apertura anal. Asociadas al tubo digestivo existen diversas glándulas importan-

Los mamíferos artiodáctilos, orden al que pertenece el dromedario de la imagen, se caracterizan por poseer un número par de dedos, de los que sólo apoyan los del medio, protegidos por pezuñas o uñas.

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ZOOLOGÍA

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tes, como las salivares, el páncreas, el hígado y las glándulas propias de la pared intestinal. El estómago, simple en la mayoría de los mamíferos, presenta en los rumiantes cuatro compartimentos: panza, redecilla, libro y cuajar. En estos últimos animales, la comida, someramente masticada, se engulle para luego regurgitarla y volverla a masticar.

Sistema nervioso. El sistema nervioso central está muy desarrollado y es mucho más complejo que en el resto de los vertebrados. Los dos hemisferios telencefálicos presentan la superficie lisa o surcada por relieves o circunvalaciones, mientras que en los placentarios están unidos mediante una típica conexión o cuerpo calloso.

Su desarrollo es máximo en los primates. La funcionalidad del sistema nervioso está integrada por la acción de un sistema glandular endocrino especialmente activo.

Esqueleto. El esqueleto está formado fundamentalmente por tejido óseo; las superficies articulares, una parte de las costillas y algunas otras partes están constituidas por tejido cartilaginoso. Ciertos tendones

incluyen pequeñas osificaciones, llamadas huesos sesamoides, el más grueso de los cuales es la rótula de la rodilla. Del cráneo ya se habló al comentar la cabeza. En la columna vertebral se distinguen las regiones típicas de los tetrápodos: cervical, torácica, lumbar, sacral y caudal. Las vértebras cervicales son siempre 7, a excepción de los sirénidos, que tienen 6. La región torácica está formada por 13 vértebras sobre las que se articulan las costillas. Las vértebras lumbares son 7, las sacras son 3 y están fundidas (hueso sacro) para unirse a la cintura pélvica. Las caudales, que pueden llegar a ser 20, en los monos antropomorfos y en el hombre se reducen a un pequeño hueso (coxis) formado por vértebras rudimentarias.

Los cuerpos vertebrales están separados por discos intervertebrales que permiten los movimientos de flexión de toda la columna. El esternón, fino hueso medioventral, típico de la clase, y los 13 pares de costillas forman la caja torácica, que, además de proteger los órganos vitales del interior, efectúa los movimientos respiratorios. La cintura escapular o pectoral se

El período de gestación de los leones, mamíferos carnívoros de la familia de los félidos, dura aproximadamente entre 100 y 113 días, y suelen nacer tres crías por camada.

caracteriza por la presencia de escápulas, coracoides, precoracoides, clavículas e interclavículas. La cintura pélvica, rígidamente conectada al sacro, está formada por el ilion, isquion y pubis. Cada extremidad anterior comprende el húmero, el cúbito y el radio, 7 carpos, 5 metacarpos y las falanges de los dedos. Los huesos que forman cada una de las extremidades posteriores son fémur, tibia y peroné, 7 huesos tarsales del tobillo, 4 largos metatarsos y las falanges de los dedos.

Aparato reproductor y reproducción. Los mamíferos son animales de sexos separados, con un dimorfismo sexual que en muchos casos es verdaderamente notable. En general, los machos presentan caracteres exteriores muy evidentes, como barbas y crines, cuernos más grandes o un pelaje más vistoso. Las hembras de los marsupiales se caracterizan por la presencia de la bolsa marsupial o marsupio.

Los mamíferos son vivíparos, es decir, paren hijos vivos, a excepción de los monotremas, que son ovíparos; la fecundación siempre es interna.

En el aparato reproductor masculino, los testículos tienen forma ovoidal y están ubicados en la cavidad abdominal, de donde emigran por lo general a una bolsa cutánea extraabdominal, el escroto. En los roedores, los testículos aumentan de tamaño durante el período reproductivo y descienden al escroto; acabada esa época, vuelven a reducirse y regresan al abdomen. El órgano copulador, el pene, es eréctil y más o menos libre en la mayoría de las especies. Está atravesado longitudinalmente por el uréter y suele estar sostenido por un hueso peniano (baculum u os penis), cuya forma varía según la especie.

Entre las glándulas anejas a las vías genitales masculinas, la próstata siempre está presente.

El aparato reproductor femenino comprende, además de los ovarios, un sistema de conductos y cavidades (vías genitales) en los que el óvulo puede ser fecundado y desarrollarse en embrión. Las vías genitales femeninas (oviductos, útero y vagina), pares y distintas en las formas más primitivas, sufren una gradual fusión en estructuras impares medianas; los ovarios permanecen siempre diferencia-

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dos. En la desembocadura de la vagina, doble en los monotremas y en los marsupiales más primitivos, existe un órgano eréctil (clítoris), provisto a veces de un pequeño hueso clitoridiano.

Los monotremas carecen de formaciones placentarias y tienen huevos similares a los de los reptiles; los huevos de la hembra del ornitorrinco (Ornithorhychus anatinus) poseen una cáscara cálcica y son depositados en cavidades del suelo. Los restantes mamíferos tienen huevos pequeñísimos con escaso vitelo. Como ocurre en los reptiles y en las aves, el embrión de los mamíferos forma durante su desarrollo tres anejos embrionales: alantoides, amnios y corión. Las sustancias alimenticias elaboradas por la pared del útero materno (leche uterina) son absorbidas por el embrión a través de la mucosa externa. En los marsupiales se produce un notable desarrollo del saco vitelino que se adhiere al corión, formándose así una onfaloplacenta o placenta coriovitelina. Este órgano es muy poco eficaz y asegura una nutrición del embrión muy imperfecta y que funciona durante poco tiempo, por lo que éste se ve obligado a emigrar pronto al marsupio. Por el contrario, el corión de los placentarios se fija a la pared del útero y se funde íntimamente con el alantoides y el saco vitelino. Se forma así un complejo de tejidos fetales y maternos que constituyen la placenta alantoidea, cuya eficacia es tal que permite la estancia prolongada del embrión en el útero. De hecho, este órgano conecta al embrión con la madre y permite eficaces intercambios nutritivos y respiratorios, así como la eliminación de los catabolitos.

El embarazo, período de desarrollo intrauterino hasta el momento del parto, tiene una duración muy variable, relacionada sobre todo con el volumen del animal; como ya se ha indicado, el parto es precoz en los marsupiales y los recién nacidos, inmaduros y con un volumen muy reducido, se introducen en el marsupio, continuando allí su desarrollo. El número de crías suele ser inversamente proporcional al tamaño del animal; por lo general, los grandes mamíferos paren un hijo al año, mientras que las especies de tamaño reducido, con períodos de gestación más cortos y

Los mamíferos

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Clasificación de los mamíferos Clase Mamíferos

Subclase

Órdenes

Principales representantes

Prototerios

Monotremas

Ornitorrinco

Metaterios

Marsupiales

Canguro, coala, zarigüeya

Euterios (mamíferos o superiores)

Insectívoros Dermópteros Quirópteros Primates

Musarañas, topos Lemures voladores Murciélago Lemures, monos, hombre Armadillo Pangolín Conejos y liebres Ratas, ratones, ardillas Ballenas, delfines, cachalotes Gatos, perros, osos, hienas, focas, morsas Cerdo hormiguero Elefantes Cobaya o cui Manatí o vaca marina Caballos, asnos, cebras, cerdos, hipopótamos, ciervos, antílopes Búfalos, vacas, alpacas, llamas, camellos

Edentados Folidotos Lagomorfos Roedores Cetáceos Carnívoros Tubelidentados Proboscídeos Hiracoideos Sirénidos Perisodáctilos Artiodáctilos

varios embarazos al año, son más prolíficos.

La actividad reproductiva de la mayoría de los mamíferos es cíclica y está regulada por hormonas. Las hembras presentan períodos de actividad sexual que suelen coincidir con la primavera o el invierno, siempre en relación con la maduración de los folículos ováricos, que se alternan con períodos de inactividad.

La prole recibe cuidados especiales por parte de la madre o de ambos progenitores, a los que pueden asociarse otros miembros de la misma especie. Los cuidados son muy variados y más o menos complejos; suelen ser sencillos en las formas menos evolucionadas y más prolíficas, o bien muy especializados en las de larga gestación y con un reducido número de crías. El primer y más importante de los cuidados es sin duda el de la lactancia, en el curso de la

cual, e incluso después, las crías, además de la necesaria nutrición, reciben de la madre informaciones de gran importancia para su futura supervivencia. La duración de la lactancia difiere significativamente según el grupo, pero suele prolongarse hasta que las crías adquieren una dentadura eficaz, es decir, hasta que son capaces de alimentarse de una forma autónoma.

Distribución y comportamiento Los actuales mamíferos ocupan casi todos los ambientes en todas las latitudes de nuestro planeta. La gran mayoría viven en tierra, pero algunos tienen vida acuática (cetáceos, sirénidos, etc.); algunos son capaces de realizar auténticos vuelos (quirópteros), y otros se limitan simplemente a pla-

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ZOOLOGÍA

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near (algunos marsupiales, roedores y dermópteros). Un gran número de especies viven en el suelo, en tanto que algunas son arbóreas.

La alimentación es muy variada.

Los ungulados y la mayoría de los roedores se nutren casi exclusivamente de sustancias vegetales (hierbas, hojas, ramas, cortezas, semillas, frutos, polen, néctar). Muchas especies se nutren de otros animales: los felinos y los mustélidos son carnívoros; los pinnípedos y los cetáceos se nutren fundamentalmente de peces, y muchos murciélagos son esencial o exclusivamente insectívoros. Algunos mamíferos tienen un régimen mixto y se alimentan de sustancias vegetales y animales. Los regímenes alimenticios muy especializados son raros; de hecho, son muy escasas las especies monófagas, como es el caso del koala, marsupial que sólo come hojas de eucalipto, o el desmodus, entre los quirópteros, que sólo se alimenta de sangre. Por lo general, los mamíferos de amplio espectro alimenticio consiguen vivir permanentemente en un determinado territorio, ya que se nutren de diversos alimentos en las diferentes estaciones.

Sin embargo, los de régimen alimenticio más definido están obligados a adaptarse a la carencia estacional de su nutrición habitual, ya sea realizando migraciones o entrando en letargo. Otros mamíferos pasan a una vida inactiva durante las estaciones en las que la comida escasea, haciéndose momentáneamente heterotermos y sobreviviendo gracias a sustancias de reserva que han almacenado en sus tejidos. Algunos carnívoros, por ejemplo los osos, duermen durante casi todo el invierno, pero su tasa metabólica y su temperatura corporal no descienden drásticamente, por lo que no se puede considerar que entren en un auténtico letargo, sino en un sueño invernal.

Los mamíferos se comunican entre sí mediante diferentes tipos de señales: olfativas, visuales, vocales, acústicas, táctiles, etc. Estas formas están más desarrolladas entre los animales que viven en grupos sociales. Algunas actividades, en especial las sexuales, suelen estar asociadas a señales de tipo químico (feromonas) de-

rivadas de la secreción de las ya mencionadas glándulas odoríferas; a través de este mecanismo, muchas especies reconocen a su propia prole o a los miembros del grupo familiar. Muchos animales utilizan las expresiones faciales, la posición del cuerpo, de las orejas y de la cola, y la exhibición de diferentes coloraciones como señales visuales para expresar irritación, miedo o excitación. Los pequeños murciélagos lanzan breves emisiones de ultrasonidos (50 kHz) que, al chocar con los objetos cercanos, les sirven como guía en el vuelo y para ubicar a las presas. Algunos grandes cetáceos emiten infrasonidos con una frecuencia que oscila alrededor de los 20 Hz y que se perciben a varios kilómetros de distancia. El lenguaje, constituido normalmente por señales estereotipadas, es más variado en los primates y sólo se articula en el hombre. Muchos mamíferos, como los perritos de las praderas (Cynomys), utilizan señales táctiles parecidas al beso para identificar a los componentes de su grupo.

Pocos mamíferos tienen vida nómada; normalmente, cada individuo ocupa un espacio definido (área familiar) en el que desarrolla sus actividades normales (alimentación, reposo, reproducción, ocio, etc.). La extensión del área familiar puede variar desde pocos metros cuadrados, como es el caso de algunos pequeños roedores e insectívoros, hasta muchos kilómetros cuadrados, como la de algunos grandes carnívoros y cetáceos. La amplitud del espacio viene dada por varios factores, como el tamaño del animal, su movilidad, sus hábitos ali-

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menticios, el sexo, la edad, la estación o la densidad de población.

Muchos mamíferos han desarrollado el sentido de la territorialidad y defienden activamente su refugio y su territorio frente a la intrusión de otros individuos. En algunas especies, este comportamiento defensivo sólo se manifiesta durante el período reproductivo o de cuidado de la prole; en otras, sin embargo, tal actitud es permanente.

Clasificación Los mamíferos actuales cuentan con unas 5.000 especies, repartidas en tres subclases: prototerios, metaterios y euterios. Los prototerios agrupan las formas ovíparas, que conservan una organización más primitiva, más similar a la de los reptiles; cuentan con apenas seis especies reunidas en el único orden de los monotremas. A los metaterios pertenecen las formas vivíparas que paren crías muy inmaduras y que, normalmente, deben continuar su desarrollo en el interior de la bolsa marsupial de la madre; comprenden un solo orden, el de los marsupiales. La gran mayoría de las especies actuales está incluida en los euterios o mamíferos superiores. La principal característica de esta subclase se deriva de que el feto se desarrolla en su totalidad en el útero materno, gracias a la formación de una placenta alantoidea, de ahí que a los euterios se los denomine también placentados. Según los datos más recientes, esta subclase se divide en los órdenes que aparecen desarrollados en el cuadro de la página 229.

Preguntas de repaso

1. ¿Cuál es el mamífero más grande conocido?

2. ¿Cuántos dientes tienen los mamíferos?

3. ¿Cómo se denominan los mamíferos según el tipo de locomoción que utilizan?

4. ¿Cómo se llama la membrana que recubre el corazón de los mamíferos?

5. ¿Qué es el diafragma?

6. ¿Cómo se denomina también a la subclase euterios?

GLOSARIO

Adaptación: Proceso por el cual los seres vivos preservan su existencia, desarrollando transformaciones compatibles con los cambios ambientales.

Este fenómeno comprende cuatro respuestas: la adaptación individual, que regula el equilibrio interno de un sujeto diferenciado (homeostasis); la adaptación específica, que marca la aclimatación generalizada de un grupo a su medio natural; la adaptación etológica, que se observa en individuos diferentes, pero con una forma de vida semejante, y la adaptación interespecífica, que explica la coexistencia de especies totalmente distintas bajo un mismo código de conducta. La relación entre el perro y el ser humano es el ejemplo más claro de este fenómeno.

Alantoides: Membrana comunicada con el intestino que poseen los embriones de reptiles, aves y mamíferos. Tiene forma de bolsa y sus paredes están recubiertas de vasos sanguíneos. En los mamíferos se une al cordón umbilical y forma parte de la placenta. El embrión respira y vacía el conducto intestinal mediante este órgano.

Aleta: Membranas exteriores mediante las cuales los peces se impulsan y mantienen el equilibrio y el sentido de la orientación en el medio acuático. Pueden encontrarse en diferentes puntos de su anatomía, desempeñando en cada caso una función distinta y específica.

Amnios: Membrana que envuelve al embrión de reptiles, aves y mamíferos. Es la membrana más interna y es doble, ya que sus finísimas paredes guardan el líquido amniótico que protege al embrión en desarrollo.

Pueden encontrarse membranas semejantes rodeando los embriones de insectos y otros invertebrados. De hecho se la conoce también como membrana fetal.

Antena: Apéndice articulado y, por lo general, sensitivo que exhiben muchos artrópodos en la cabeza. Su número suele ser de dos o cuatro y, en muchos casos, sirven como canales receptores de luz (p. ej., en los peces abisales). La prolongación de la aleta dorsal desempeña en algunos peces la función de minúsculas antenas concebidas para atraer a las presas.

También poseen antenas algunos animales microscópicos. Áptero: Sin alas; suele aplicarse a los insectos que carecen de cualquier tipo de extensiones o alas (insecto áptero).

Artejo: Cada uno de los apéndices articulados entre sí que constituyen las extremidades de los artrópodos.

Autófago: Aves recién salidas del huevo con autonomía para desplazarse en todas direcciones y conseguir alimento sin el auxilio de ningún individuo adulto de su especie.

Barbas: Estructura filamentosa que pende oblicuamente del tallo o raquis de la pluma y que forma su estandarte. Se aplica así mismo a los procesos carnosos que cuelgan de la mandíbula inferior del ganado cabrío, ciertas aves y algunos reptiles.

Barbilla: Prolongación carnosa en forma de apéndice que cuelga de la parte inferior de la cabeza de algunos peces.

Bárbula: Finísimo apéndice con forma de filamento que une cada par de barbas del plumaje de las aves.

Bolsa marsupial: Cavidad abdominal donde se alimentan y desarrollan las crías de los marsupiales hasta alcanzar la autonomía que garantice su pervivencia. Las hembras de esta subclase de mamíferos tienen la bolsa alrededor de los pezones. El canguro es la más popular de las especies que desarrollan estas pautas adaptativas.

Branquia: Órgano respiratorio de diversas especies acuáticas. Las branquias se componen de láminas o filamentos, pueden estar expuestas al exterior o en oquedades cerradas y permiten la oxigenación de la sangre.

Buche: Dilatación del canal digestivo que permite almacenar alimento. En las aves toma la forma de una bolsa membranosa y se comunica con el esófago, donde el alimento acumulado se reblandece.

Canalículo: Diminutos canales que contienen procesos celulares de los huesos. Desempeñan, de hecho, varias funciones: abren el paso de ciertos nervios a través de la estructura ósea, acumulan en el citoplasma el ácido que segregan determinadas células y comunican las lagunas del sistema de Havers.

Caparazón: Coraza protectora de composición ósea o quitinosa que cubre la totalidad o parte de la espalda de los quelonios (p. ej., la tortuga, el carey o el galápago) y de algunos crustáceos.

Carnívoro: Mamíferos placentarios que se alimentan de carne, pescado u otros animales. El desarrollo de los dientes caninos es su característica distintiva, pues es lo que les permite desgarrar las piezas que integran su dieta.

Cefalotórax: Región del cuerpo de los crustáceos constituida por la íntima unión de cabeza y tórax; en los arácnidos se denomina prosoma.

Celénteron: Cavidad digestiva con doble capa celular de los celentéreos, animales inferiores constituidos por este simple órgano y que representan una de las grandes clasificaciones del reino animal. Se comunica con el exterior a través de un único orificio.

Celoma: Cavidad del cuerpo recubierta por el peritoneo que se extiende en-

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ZOOLOGÍA

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tre la pared corporal de los animales superiores y sus órganos internos.

Clítelo: Segmento glandular que recubre la piel del cuello de ciertos anélidos, como la lombriz de tierra. Interviene en la nutrición del embrión y participa en la copulación.

Colonia: Cualquier conjunto de organismos que desarrollan su vida en régimen de convivencia. El ejemplo más común son las hormigas y las abejas, pero también puede observarse esta conducta en animales superiores, plantas y grupos de bacterias u otros organismos.

Corion: Membrana externa de doble capa que envuelve al embrión de reptiles, aves y mamíferos. Unida con el alantoides forma la placenta y, en los insectos, constituye la membrana exterior de sus huevos.

Crisálida: Pupa de insectos lepidópteros (mariposas, polillas) donde transcurre la fase de latencia del embrión en desarrollo. Tiene forma de cápsula y está compuesta por tejidos que se deshacen y reorganizan a lo largo del proceso.

Cromatóforo: Célula o grupo de células que contienen el pigmento responsable del color de muchos animales y plantas. En combinación con el sistema nervioso simpático, interviene en los cambios o alteraciones de color del mundo animal y vegetal.

Cutícula: Piel o película externa finísima, pero no celular, que constituye la envoltura exterior de un organismo.

Cuando forma una capa impermeable al agua se denomina epidermis.

Depredador: Animal que asedia y captura a otros animales para conseguir su nutrición y garantizar su subsistencia.

Ecdisis: Muda de la capa cuticular. El desprendimiento del exosqueleto posibilita el desarrollo en los artrópodos. Los reptiles eliminan mediante este proceso las capas más externas.

Eclosión: Salida del embrión al exterior.

Según las especies, la cría abandona el huevo o la pupa.

Ecosistema: Sistema formado por la relación entre un conjunto de organismos y el medio en el que viven. La interacción de estos dos factores se rige por un equilibrio tan preciso como precario. De hecho, la evolución de las especies se ha producido gracias a la transformación y destrucción de los ecosistemas.

Endosqueleto: Esqueleto interno de estructura rígida y articulada. Alojado en los tejidos del cuerpo, desempeña la función específica de sostener y

configurar la forma del individuo.

Suele unir y enlazar los músculos.

Enjambre: Conjunto de pequeños organismos voladores que se desplazan en grupos numerosos, como es el caso de los abandonos masivos de colmenas por parte de un núcleo copioso de abejas unidas para formar otra colonia.

Escólex: Primero de los anillos en forma de segmento que constituye el cuerpo de una tenia. Es más voluminoso que los segmentos posteriores y está provisto de ganchos y ventosas con los que adherirse firmemente a las paredes intestinales de su huésped. Vulgarmente se llama cabeza.

Estandarte: Compuesto por la totalidad de las barbas que cuelgan oblicuamente del tallo de la pluma, constituye la articulación más brillante y cromática de las aves.

Estridulación: Sonido que ciertos insectos y algunos artrópodos producen al frotar unas partes de su cuerpo contra otras. El ejemplo más común es el sonido estridente y monótono de la cigarra en las noches de verano.

Etología: Estudio del comportamiento animal en su medio natural. La reproducción, la dominancia, los códigos de integración en el grupo, el sentido de la territorialidad, el estricto orden jerárquico de las especies, sus rituales de juego, sus rudimentarias formas de lenguaje y otros procesos similares constituyen el objeto de estudio de esta disciplina. Aunque algunos etólogos han concentrado sus investigaciones en los mecanismos innatos de conducta, actualmente predomina una tendencia generalizada a explicar el comportamiento animal mediante el análisis de sus pautas sociales, sin ignorar que éstas no son constantes, sino enormemente variables en función de las transformaciones del ecosistema específico en el que se desenvuelve cada especie. Las investigaciones de Konrad Z. Lorenz, Niko Tinbergen y Desmond Morris marcaron el nacimiento de esta disciplina.

Exosqueleto: Estructura rígida y articulada que reposa fuera de los tejidos corporales. Cumple con una función protectora y de sostén y, a menudo, enlaza los músculos.

Fanera: Formaciones epidérmicas de los vertebrados: plumas, pelos, pezuñas, cornamentas. La extraordinaria belleza de algunas especies se basa en estos rasgos.

Feromona: Sustancia química que segregan ciertas especies para expresar en forma de señal diversas situacio-

nes. Puede constituir un indicador de peligro o un ritual de cortejo. En definitiva, es una forma de lenguaje articulado por la excitación de una hormona.

Foseta: Pequeña depresión en forma de hoyuelo. Se utiliza para referirse al surco sobre el que descansa la articulación de los caparazones de bivalvos y también para aludir a la hendidura donde nacen las antenas de los artrópodos. También recibe esta denominación la depresión de las piezas dentales que posibilitan la pulverización de los alimentos.

Hemocele: Dilatación del sistema sanguíneo vascular que sustituye en sus funciones al celoma de artrópodos y crustáceos.

Herbívoro: Todo animal que se alimenta de plantas, hierbas o cualquier sustancia vegetal.

Heterocerco: Pez cuya columna vertebral se prolonga hasta la aleta caudal.

El efecto de esta característica es que el lóbulo dorsal se dilata en relación al lóbulo ventral, dando lugar a una aleta con forma invertida.

Hibernación: Estado de sopor en el que caen algunos animales durante el invierno. Se acompaña de una profunda disminución de las funciones vegetativas que suspende la actividad normal.

Híbrido: Animal o planta nacido de individuos de diferente especie.

Hileras: Apéndices abdominales de los arácnidos. Sostienen las glándulas productoras del líquido adherente con el que –entre otras funciones– hilan los capullos y tejen las redes en las que quedan atrapadas sus presas.

Homeotermo: Facultad de conservar relativamente constante la temperatura del cuerpo. Suele caracterizar a los animales de sangre caliente.

Homocerco: Pez cuya columna vertebral sostiene la aleta caudal, pero sin formar parte de ella.

Imago: Forma definitiva o adulta de un insecto. Es lo que se llama insecto perfecto.

Incisivos: Dientes frontales que caracterizan a los mamíferos. Robustos y afilados, su función primordial es morder y desgarrar los alimentos.

Incubación: Proceso por el cual el calor natural o artificial desarrolla los huevos. También designa el tiempo que transcurre desde que una enfermedad penetra en un organismo hasta que sus síntomas se manifiestan.

Labro: Labio superior de ciertos insectos que participa activamente en su

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proceso de alimentación. Destaca en ocasiones por su aparatosidad.

Lactancia: Período durante el cual las glándulas mamarias segregan leche y las crías en desarrollo se alimentan de ella. Es una de las características básicas de los mamíferos.

Larva: Fase del desarrollo del embrión en la que éste ha alcanzado cierta autonomía y despliega gran voracidad, pero sin haber llegado todavía a la forma adulta. Esta etapa suele desembocar en una profunda metamorfosis. Este proceso se observa en insectos, crustáceos, batracios y otras especies.

Lóbulo olfativo: Lóbulo que surge en los márgenes anteriores e inferiores de los hemisferios cerebrales. Guarda relación con el sentido del olfato.

Manto: Pliegue exterior de la piel de los moluscos y de ciertos crustáceos. Su función es segregar el caparazón y proteger la branquia.

Metamorfosis: Cambio de estado que experimentan los embriones de determinadas especies. Los insectos y los anfibios, por ejemplo, sufren notorias transformaciones durante su desarrollo.

Migración: Movimiento periódico de una especie que cambia de entorno en busca de un clima más propicio y mejores oportunidades nutritivas. Insectos, peces, aves y ciertos mamíferos cumplen cíclicamente con esta rutina. Se han observado también algunos movimientos de plantas que pueden interpretarse como un itinerario migratorio.

Mimetismo: Capacidad de ciertos animales para asemejarse a otro distinto o incluso a un objeto inanimado. Es una respuesta defensiva ante situaciones de peligro.

Muda: Acción periódica de ciertas especies mediante la cual se desprenden de capas externas, como plumas, pelo o escamas.

Nefridio: Órgano en forma tubular con el que moluscos, anélidos, artrópodos y otros invertebrados realizan sus funciones excretoras.

Nervación: Forma en la que se distribuyen los vasos sanguíneos en las estructuras membranosas o alas de los insectos.

Nictante: Membrana transparente que puede apreciarse en las formaciones cartilaginosas oculares de reptiles, pájaros y ciertos animales domésticos.

Nidícolas: Pájaros recién salidos del huevo que se resguardan en el nido

hasta completar su desarrollo y alcanzar el estado adulto.

Ninfa: Insectos que no han alcanzado la madurez y que, por tanto, no han desarrollado totalmente las alas ni los órganos reproductores. Se trata de individuos que ya han superado el estado de larva y que preparan su metamorfosis definitiva mientras permanecen en una envoltura. Tal es el caso de las ninfas de las mariposas, que se denominan crisálidas.

Notocordio: Eje dorsal cartilaginoso y elástico que se ubica bajo el cordón nervioso de todos los embriones primitivos pertenecientes al phyllum de los cordados. Este cordón celular es el eje central del neurosqueleto sobre el que se constituye la columna vertebral de los vertebrados.

Ocelo: Mancha ocular similar a un ojo que presentan numerosos animales inferiores. Formada por células sensibles a la luz, es incapaz de percibir y componer imágenes.

Ojo compuesto: Formación ocular simple que presentan crustáceos e insectos. Constituido por infinidad de receptores de luz simple, es capaz de reproducir imágenes compuestas.

Ojo pineal: Glándula endocrina sobre la cual se posee información incompleta. Llamada también epífisis, apenas se conoce que produce hormonas y que posiblemente muestra sensibilidad hacia las variaciones luminosas que llegan hasta el interior de la cavidad craneal. En los vertebadros inferiores es visible como el ojo medio o pineal.

Omatidio: Formación simple de la estructura ocular compuesta del phyllum de los artrópodos.

Omnívoro: Animales que se alimentan de todo tipo de sustancias orgánicas, como plantas, animales, etc.

Ovíparos: Animales que ponen huevos en los que se desarrollan los embriones, como es el caso de aves, moluscos, insectos, etc.

Ovovíparos: Ciertos peces, algunos reptiles y, en general, los animales de generación ovípara que se desarrollan en las vías genitales de la hembra, pero manteniendo una nutrición independiente.

Palpo: Apéndices articulados de los artrópodos con los que éstos palpan y sostienen los alimentos que conforman su dieta.

Patagio: Extensión membranosa que puede observarse en las extremidades anteriores y posteriores de murciélagos, ardillas voladoras, lemures, ciertas aves y algunos lagartos.

Glosario

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Pelo: Expansión filamentosa de naturaleza córnea que nace y se desarrolla en los poros de la piel de casi todos los mamíferos. También puede apreciarse en otra clase de animales. Su función primordial es retener el calor corporal.

Placa ósea: Especie de película que recubre y protege los huesos.

Placoide: Placas sensitivas de los insectos que pueden experimentar reacciones ante los cambios de presión atmosférica.

Plumón: Plumas lanudas y muy delgadas que componen la cubierta corporal de las aves en fase de desarrollo.

Dispersas por toda su anatomía, retienen eficazmente el calor. En la edad adulta se localizan bajo el plumaje exterior y, por su extraordinaria suavidad, se asemejan a la seda.

Poiquilotermos: Animales incapaces de regular autónomamente la temperatura corporal, por lo que ésta varía de acuerdo con la del medio circundante.

Pupa: Cápsula donde transcurre el período de latencia que caracteriza a los embriones de los insectos con metamorfosis completa.

Queratina: Proteína estructural que constituye el componente básico de las formaciones epidérmicas de los vertebrados. Su elevado contenido en azufre y cistina determina la dureza de las estructuras y prolongaciones epidérmicas, como pelos, plumas, uñas, cuernos o pezuñas.

Quetas: Cerdas quitinosas alojadas en las paredes corporales de algunos anélidos.

Quilla: Proyección del esternón de murciélagos y aves voladoras. Constituye una privilegiada base de unión de los músculos que impulsan y coordinan el vuelo. También se denomina de esta forma a cada una de las afiladas prolongaciones que caracterizan a determinadas especies acuáticas, por ejemplo los marrajos.

Quitina: Hidrato de carbono insoluble y nitrogenado que cubre y endurece el exosqueleto de los artrópodos y la cutícula de los anélidos.

Rádula: Franja membranosa donde crecen en filas longitudinales los dientes quitinosos con los que la mayoría de los gasterópodos arrancan el alimento de las rocas. Los dientes crecen de nuevo cuando desaparecen por efecto del desgaste.

Raquis: Espina dorsal de los animales vertebrados. También alude al tallo de una pluma.

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ZOOLOGÍA

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Regeneración: Renovación de una zona del cuerpo que se ha perdido o deteriorado. La restitución de tejidos o partes del organismo resulta siempre más sencilla en los animales invertebrados. En los vertebrados, por el contrario, este proceso es mucho más complejo y limitado.

Rumiantes: Mamíferos que carecen de incisivos en la mandíbula superior y que se alimentan exclusivamente de vegetales. Este grupo, que incluye al ganado y a especies como el ciervo y el camello, se caracteriza por su capacidad para regurgitar la comida ingerida. Ésta regresa desde el primer estómago en pequeñas dosis hasta la boca, donde es masticada e insalivada lentamente. Es el proceso que se conoce como rumiación.

Saco aéreo: Prolongaciones del sistema respiratorio de las aves. Conectados con los pulmones, pueden describirse como espacios llenos de aire que se expanden y contraen con el movimiento del cuerpo, acelerando la entrada y salida del aire. Su volumen y actividad disminuye el peso de las aves.

Sebo: Secreción de las glándulas sebáceas de los animales mamíferos. Apor-

ta grasa al pelo y protege eficazmente la piel.

Seudópodo: Prolongaciones protoplásmicas transitorias generadas por células libres, como los leucocitos, o bien por estructuras unicelulares, por ejemplo las amebas. Su finalidad es la aprehensión de partículas orgánicas y la ejecución de movimientos.

Simbiosis: Interrelación entre individuos de diferentes especies animales o vegetales. Esta asociación no conlleva necesariamente un provecho recíproco. Cuando se da un beneficio mutuo debe hablarse de mutualismo.

Telson: Apéndice abdominal de numerosos artrópodos. Es, por ejemplo, el aguijón caudal de los escorpiones.

También es el último segmento del cuerpo de los crustáceos, que funciona como aleta nadadora.

Tentáculos: Apéndices móviles de muchos invertebrados. Suelen ubicarse en la cabeza y funcionan como órganos táctiles que comunican sensaciones o intervienen en la captura y retención de otros organismos. La estructura adhesiva de ciertas plantas insectívoras también suele designarse con este término.

Troquelado: Comportamiento adoptado por las crías de cualquier especie que goce de autonomía de movimientos desde el momento de su nacimiento. Consiste en identificar con su madre la primera imagen que perciban y, en consecuencia, seguir sistemáticamente sus pasos o, en el caso de que se trate de un objeto inanimado, su mero desplazamiento. Son famosas las crías de ganso siguiendo a Konrad Lorenz. El etólogo fue la primera imagen que captó su retina al eclosionar sus huevos. Esta conducta también se conoce como impronta.

Vejiga natatoria: Vejiga aérea de ciertos peces. Situada junto al tubo digestivo, puede aumentar o disminuir su volumen. Esta dilatación obedece a la necesidad de mantener un peso específico en el medio acuático, sin el cual sería imposible conservar el equilibrio en un determinado nivel de profundidad.

Vexilo: Se denomina así al conjunto de filamentos o barbas que cuelgan del tallo de una pluma.

Vivíparo: Embrión que cubre su alimentación en el seno de la madre y que nace con un elevado grado de desarrollo. Tal es el caso de la mayoría de los mamíferos.

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REPASO

La ciencia zoológica 1. La ictiología, de los peces; la ornitología, de las aves; la entomología, de los insectos; la herpetología, de los reptiles; la malacología, de los moluscos; la helmintología, de los gusanos, y la mastozoología, de los mamíferos.

2. A lo largo del siglo XX se ha ampliado la investigación zoológica experimental, incluso sobre híbridos y partenogénesis artificial; Morgan y Galton, entre otros, han profundizado en el estudio de la herencia; se ha puesto en entredicho la de los caracteres adquiridos durante la vida individual; ha surgido la teoría de las mutaciones y han sido contradichas, al menos en parte, las bases de la teoría darwinista, que fueron sustituidas por otras hipótesis.

Clasificación y sistemática de los animales 1. Es la historia de la evolución del mundo animal.

2. Las categorías taxonómicas básicas son: reino, phyllum, clase, orden, familia, género y especie.

3. Son, fundamentalmente: el número de estratos de tejido en que se presentan organizadas las células, el plano de base del cuerpo y la disposición de sus partes, la presencia o no de cavidades en el cuerpo y el modelo de desarrollo desde su fecundación hasta llegar a animal adulto.

Los protozoos 1. Los dos reinos a los que pertenecen los organismos unicelulares son los procariotos y los protistas. En términos evolutivos, los procariotos son los organismos más antiguos de la Tierra (bacterias y cianobacterias); los protistas (protozoos, algas y hongos) representan una transición evolutiva a partir de los procariotos. Las principales diferencias entre estos dos reinos se derivan de la complejidad de la célula. La célula procariótica contiene un largo cromosoma circular de ADN; el material genético no está separado del resto de la célula y la división celular no se acompaña de mitosis. Por el contrario, en la célula eucariótica el ADN está organizado en un número definido de cromosomas distintos y recogido por una envoltura nuclear, y contiene numerosos orgánulos, muchos de los cuales incluyen cilios o flagelos. La célula eucariótica puede contener más información genética que la procariótica.

2. Las diversas clases de protozoos se diferencian sobre todo por su modo de nutrición y reproducción.

3. Los mastigóforos o flagelados.

tuidos por esqueletos calcáreos, dan lugar a formaciones biogeológicas de gran envergadura (arrecifes coralinos y atolones).

3. Las medusas suelen ser grandes. Algunas de ellas llegan a alcanzar más de dos metros.

Los gusanos 1. El cuerpo de los platelmintos tiene aspecto alargado y casi siempre es muy aplanado, por lo que son conocidos como “gusanos planos”. Se subdivide en una región anterior, escólex, que se prolonga en un breve cuello.

2. Pertenecen a la clase de los trematodos los parásitos Fasciola hepatica y Paragonimus westermani y son cestodos las tenias, como Taenia solium y Taenia saginata.

3. Entre los mayores nematelmintos se encuentran Ascaris lumbricoides, que puede alcanzar los 40 cm; Dioctophyme renale, que a veces llega al metro, y el gigante Placentonema gigantissimum, parásito que se encuentra en la placenta de algunos cetáceos y que puede superar los 8 metros.

4. Los ciliados.

Los anélidos Los celentéreos o cnidarios 1. Viven preferentemente en aguas marinas, aunque también hay cnidarios que habitan en aguas dulces (hidras y otros hidrozoos).

1. La característica más importante de los anélidos es la presencia de una división interna en metámeros, o metamerización, que se corresponde con una segmentación externa. Ello permite una especialización orgánica que no afecta a la funcionalidad.

2. La forma colonial más destacada es la de los corales que, al estar consti-

2. Los parápodos son apéndices laterales no articulados, característicos de

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ZOOLOGÍA

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los poliquetos, que a veces están provistos de quetas o sedas (especie de pelo queratinizado o cerda).

Los artrópodos 1. Los artrópodos, cuyo origen se remonta probablemente a más de seiscientos millones de años, constituyen alrededor de las cuatro quintas partes del reino animal en cuanto a número de especies.

2. Es muy compleja, de tipo anelidoideo, y está compuesta de tres partes fundamentales: el protocerebro, el deutocerebro y el tritocerebro.

3. Casi todos son ovíparos, resultando excepcional la forma vivípara.

4. Es abierto, carece de capilares e incluso de otros vasos más grandes.

5. Muchos artrópodos tienen ojos compuestos, formados precisamente por omatidios o agrupaciones de unidades visuales, que les proporcionan la característica visión en mosaico.

6. La excreción se realiza por glándulas antenales y maxilares, situadas precisamente en la base de las antenas y los maxilares.

Los insectos 1. Por su característica de poseer seis patas, se denominan también hexápodos.

2. Reciben el nombre de élitros y su función ya no es la de volar, sino protectora.

3. Es la membrana que recubre el cuerpo de los animales. En los insectos está formada por una cutícula externa llamada exoesqueleto, un estrato subyacente de células epiteliales (epiderma) y una fina lámina conjuntiva (membrana basal).

4. Son órganos excretores situados entre el intestino medio y posterior.

5. En algunas especies, la respiración es cutánea, aunque en la mayoría de ellas interviene el aparato respiratorio traqueal.

6. La reproducción es fundamentalmente ovípara. Los sexos están se-

parados (rara vez se da el hermafroditismo) y su desarrollo es indirecto, con metamorfosis simple, compleja e incluso hipermetamorfosis.

Los moluscos 1. Las dimensiones de los moluscos son muy variadas, de hecho hay ejemplares que miden menos de 1 mm y otros, por ejemplo Architeuthis princeps, que llega a alcanzar los 16 m.

corresponden con el transcurso de los años.

3. No, los peces carecen de esternón.

4. Sí. Algunos peces, como las truchas y los salmones, ponen sus huevos en pequeñas depresiones del fondo marino, que recubren con arena o grava. Existe otro pez, el espinocho, que pone los huevos en el interior de un auténtico nido que el macho confecciona utilizando fibras vegetales y una sustancia pegajosa segregada por sus riñones.

2. La valva, segregada por el manto.

3. Está formada por tres capas: la exterior o periostraco, la intermedia y la interna, que es la que forma el nácar o madreperla.

4. Ctenidios.

Los equinodermos 1. Equinodermo procede del griego equinos (“rizo”) y derma (“piel”), dando a entender que la piel de casi todos estos organismos es rugosa.

2. Los equinodermos, mediante los pies ambulacrales de su sistema acuífero o ambulacral, pueden: desplazarse, realizar los intercambios gaseosos para la respiración o establecer relaciones sensitivas con su entorno.

Los cordados 1. Los tunicados se llaman también urocordados, debido a la cuerda dorsal de la cola.

2. Se denomina rostro.

3. Su principal característica es la presencia de un esqueleto interno, diferenciado en axial y apendicular.

Los anfibios 1. Pueden llamarse también ápodos.

2. Los anfibios presentan en la dermis un estrato de células (melanóforos) que contiene en su citoplasma gránulos de pigmento oscuro (melanina) que pueden oscurecer o aclarar la piel de estos animales. Por encima de este estrato existe otro de células que pueden conferir a la piel una coloración azulada (guanóforos).

3. En este caso, la función de los pulmones es hidrostática, muy similar a la que ejerce la vejiga natatoria de los peces.

4. Algunos urodelos no sufren metamorfosis y pasan toda su vida como larvas capaces de reproducirse. Este comportamiento recibe el nombre de neotenia.

Los reptiles 1. La herpetología es la rama dedicada al estudio de los reptiles.

2. Los reptiles suelen habitar zonas cálidas, fundamentalmente en las regiones tropicales y subtropicales.

3. Los reptiles pueden pertenecer a las órdenes cocodrilos, escamosos, quelonios y rincocéfalos.

Los peces 1. Se denomina ictiología.

2. La edad de estos animales puede establecerse con precisión mediante el análisis de las escamas, que presentan zonas de crecimiento que se

Las aves 1. Sí. Las especies que anidan en ambientes seguros y favorables ponen menos huevos que las que realizan la puesta en lugares hostiles.

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2. Generalmente carecen de dientes, aunque algunas (p. ej., los tucanes) poseen dientes córneos.

3. Los huesos más característicos de las aves son los neumatizados, es decir, con cavidades rellenas de aire a efectos de facilitar el vuelo.

Los mamíferos 1. La ballena azul (Balaenoptera musculus), que mide más de 30 m de longi-

tud y pesa alrededor de 120 toneladas.

2. Pueden tener hasta 56, por ejemplo los marsupiales, y suelen estar distribuidos en incisivos, caninos, premolares y molares.

3. Se denominan plantígrados cuando utilizan toda la superficie plantar, ditígrados cuando solamente apoyan los dedos y ungulígrados cuando apoyan la punta de los dedos que están protegidos por uñas o pezuñas.

Respuestas a las preguntas de repaso

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4. Al igual que en la mayoría de los vertebrados, el corazón de los mamíferos está recubierto por el pericardio.

5. El diafragma, exclusivo de esta clase de animales, es un músculo que separa la cavidad abdominal de la torácica.

6. A los euterios (que incluyen a casi todos los mamíferos) también se les conoce como placentados; este nombre proviene de que estos animales están provistos de placenta, gracias a la cual el feto se desarrolla totalmente en el útero materno.

INFORMÁTICA •Fundamentos de computación •Aspectos físicos: el “hardware” •Aspectos lógicos: el “software” •Aplicaciones de la computación

FUNDAMENTOS DE COMPUTACIÓN

Principios de computación La computadora electrónica Una computadora electrónica es una máquina diseñada para liberar al hombre de tareas tediosas y rutinarias y ejecutarlas con mucha más rapidez.

En general, se trata de máquinas diseñadas para aceptar información codificada a través de un dispositivo de entrada. La información se procesa mediante operaciones lógicas y matemáticas y la computadora proporciona los resultados del proceso a través de un dispositivo de salida. Para realizar este trabajo, las computadoras se componen de

dos partes fundamentales, una física (hardware) y otra lógica (software). La parte física consta de los circuitos y componentes electrónicos o mecánicos que sirven de soporte al tratamiento de la información. La parte lógica es el conjunto de elementos de información, codificación e instrucciones, agrupados en programas y datos.

Estructura física básica de una computadora Al conjunto de elementos físicos que permiten a la computadora recibir información se les da el nombre de unidades o periféricos de entrada.

Los elementos encargados de proporcionar el resultado del tratamiento de la información, de una forma

asequible para los usuarios, se denominan unidades o periféricos de salida. El núcleo del sistema, encargado de procesar la información, recibe el nombre de unidad central de proceso (UCP).

En esta unidad central de proceso pueden distinguirse varios componentes fundamentales: la unidad de control, la unidad aritmético-lógica (UAL) y la memoria central. La unidad de control es el sistema director que controla toda la máquina, mientras que la unidad aritmético-lógica es la parte encargada de efectuar las operaciones básicas de cálculo.

Se llama memoria central a la zona donde se almacena la información necesaria para la ejecución de tareas.

Toda información no necesaria de forma inmediata permanece en la me-

Esquema general de una computadora Información de entrada ↓ Dispositivos de entrada CANAL Bus de datos Bus de direcciones Bus de control

Unidad aritmético-lógica Unidad de control Memoria central CANAL Dispositivos de salida ↓ Información de salida

MEMORIA AUXILIAR

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INFORMÁTICA

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moria auxiliar de la computadora, discos magnéticos, disquetes o cualquier otro dispositivo.

Las diferentes partes de una computadora dialogan entre sí a través de rutas de comunicación o buses. Un bus es un haz de cables, conexiones o pistas impresas en un circuito. Mediante el dispositivo conocido como “bus de direcciones”, la UCP accede a una dirección de la memoria. La información tratada viaja por el “bus de datos” y el tráfico es regulado a través del “bus de control”.

Para intercambiar información con el exterior se utilizan canales de entrada/salida (E/S). Las diferentes transferencias de información se efectúan a distintas velocidades; generalmente, los canales de E/S son algo lentos, ya que trabajan con periféricos electromecánicos. Para acelerar el proceso se usan mecanismos y controladores de sincronización que liberan a la UCP de la tarea de controlar los periféricos.

La unidad de control. Se denomina unidad de control a la parte de la UCP encargada de ejecutar las instrucciones que contiene el programa. Esta unidad lee dichas instrucciones y genera las señales necesarias para que todos los componentes de la computadora realicen su parte del trabajo de forma coordinada.

La unidad aritmético-lógica. Es la parte encargada de las operaciones aritméticas, lógicas y de desplazamiento que necesita la computadora para sus cálculos. El cálculo de operaciones complejas se realiza mediante reducción a las operaciones elementales que es capaz de realizar la UAL. Memoria. Todo dispositivo que permite almacenar, conservar y disponer de información cuando se necesite, mediante la modificación física del mismo, se denomina memoria.

En las computadoras y otros equipos electrónicos se utilizan distintos tipos de memoria. Los básicos son los siguientes: – ROM (Read Only Memory, memoria sólo de lectura), que almacena información de uso frecuente que no es necesario modificar.

– RAM (Random Access Memory, memoria de acceso aleatorio o directo), en la que se puede acceder a cual-

tema binario. Aunque aún se está investigando sobre las posibilidades de crear máquinas con más de dos estados, todavía no se ha conseguido fabricar alguna capaz de laborar eficazmente.

Por otra parte, los usuarios trabajan con la información mediante un conjunto de símbolos o caracteres visuales, que pueden agruparse en: alfabéticos (letras mayúsculas y minúsculas), numéricos (las diez cifras decimales), especiales (matemáticos, de puntuación, etc.), de control (indicador de fin de línea, salto de página, etc.) y otros.

quier posición directamente para acciones de lectura o escritura.

Algunas memorias especialmente diseñadas, denominadas pilas, sirven para evitar o facilitar a la UCP el trabajo de manipular datos para colocarlos en una secuencia preestablecida.

En estas unidades, los datos se colocan directamente en una secuencia determinada. Las pilas LIFO (Last Input First Output) se caracterizan porque el último dato en entrar es el primero en salir. Por el contrario, en las pilas FIFO (First Input First Output) el dato que sale primero es el que también entró el primero.

Sistema binario

Representación de la información

El sistema binario es un sistema de numeración en base 2, es decir, que utiliza solamente dos símbolos, representados normalmente por las cifras 0 y 1. La simplicidad de fabricación y control de los elementos físicos que sólo pueden adoptar dos estados y la sencillez de las operaciones aritméticas en este sistema compensan la necesidad de emplear series con mayor cantidad de símbolos para representar la misma información que en un sistema con una base mayor.

Se llama codificación a la traducción de la información expresada en

Las computadoras utilizan dos tipos de información, las instrucciones o programa y los datos. Es necesario establecer un sistema que permita relacionar la información y el conjunto de símbolos y reglas para representarla en un medio determinado.

El medio o soporte de la información con el que trabaja la computadora sólo admite dos estados físicos distintos (encendido o apagado, campos magnéticos en un sentido o en el opuesto), por lo que constituye un sis-

Correspondencia entre sistemas de numeración Decimal

Hexadecimal

Binario

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F

0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111

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un sistema determinado, como el lenguaje natural humano, a otro, en este caso el código binario. Para codificar todos los símbolos necesarios partimos del elemento de información más pequeño, el dígito binario o bit (contracción de las palabras inglesas binary digit). Se utilizan varios bits, generalmente ocho, agrupados en lo que se denomina carácter, octeto o byte, para representar cada carácter diferente del sistema natural.

Codificación de la escritura Los sistemas de codificación de información alfanumérica más utilizados son el código extendido de caracteres decimales codificados en binario (extended binary coded decimal interchange code, o EBCDIC) y el código americano estándar para el intercambio de información (american standard code for interchange of information, o ASCII), aunque existen muchos más, normalmente poco utilizados o restringidos a un determinado fabricante.

En ambos sistemas es posible efectuar combinaciones de ocho bits para representar hasta 2 8 caracteres, es decir, 256 símbolos distintos, representados por cada una de las posibles combinaciones existentes desde 00000000 hasta 11111111; así, se pueden almacenar letras mayúsculas, minúsculas, cifras decimales, símbolos especiales y semigráficos, y caracteres de control.

En los códigos se representan los símbolos alfabéticos ordenados de forma correlativa, lo que facilita las operaciones de ordenación de palabras, pero esta aseveración sólo es aplicable directamente al alfabeto inglés de veintiséis letras. Las letras exclusivas de otros alfabetos, como la eñe o los símbolos formados por letras con acento ortográfico en español, se consideran símbolos especiales y no figuran en su lugar, sino en la zona de códigos reservada para símbolos especiales. Como en los diferentes idiomas se utilizan símbolos distintos, no existe unanimidad en el có-

Fundamentos de computación

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digo que hay que utilizar; por ese motivo, las máquinas diseñadas para su comercialización en varios países incluyen en sus sistemas operativos formas de utilización de páginas de códigos, adaptadas a las particularidades del idioma, pero manteniendo el estándar en el resto.

_ Preguntas de repaso 1. ¿Cuáles son las dos partes fundamentales de una computadora?

2. ¿Cuál es la misión de la unidad central de proceso?

3. ¿Qué es la unidad de control?

4. ¿Cómo se define la memoria?

ASPECTOS FÍSICOS: EL “HARDWARE”

Arquitectura de computadoras El microprocesador El desarrollo de la electrónica digital consiguió la integración en circuitos mínimos llamados microchips (literalmente la palabra microchip significa “pequeña patata frita”) de los componentes principales de cualquier computadora: la unidad aritméticológica (UAL) y la unidad de control.

Este tipo de circuito electrónico integrado se denomina microprocesador.

También se construyen chips de memorias integradas, cada vez de menor tamaño y más económicos. Estos avances han hecho posible la creación de una gran industria cuya tecnología se aplica también a equipos de comunicaciones, juegos electrónicos, robótica industrial, automatización, auto-

móviles, televisión y otros campos de la industria, la ciencia y el ocio.

La propiedad común a todas estas aplicaciones tan diversas y extendidas reside en que en todas ellas se utiliza un microprocesador cuya estructura interna procede de la integración de una unidad de control, una unidad aritmético-lógica y una memoria. En definitiva, se trata de una unidad central de proceso.

Las características básicas que definen a un microprocesador son la longitud de palabra (comúnmente de 8, 16, 32 ó 64 bits), la velocidad de ejecución y la capacidad para gestionar interrupciones. Otras de sus cualidades diferenciativas son el número de instrucciones, el número de registros y los tipos de direccionamiento.

En las computadoras más potentes y versátiles trabajan en paralelo varios microprocesadores, lo que convierte a la computadora final en un

conjunto de máquinas que cooperan de forma coordinada.

Cada día es más frecuente el empleo de microprocesadores dedicados a tareas especializadas dentro de la arquitectura general de la computadora. Un ejemplo representativo de ello es el coprocesador matemático utilizado en algunas máquinas para descargar a la UAL de trabajo en aquellas aplicaciones que manejan gran cantidad de cálculo numérico, como las de diseño gráfico y las hojas de cálculo. El coprocesador matemático puede realizar operaciones de cálculo complejas, como funciones trigonométricas, logarítmicas o exponenciales, sobre la base de números enteros o reales de hasta 18 dígitos.

Las operaciones se encuentran integradas en el hardware de estos microprocesadores, con lo que la velocidad de ejecución se multiplica con respecto a las máquinas de microprocesado-

Los microchips o microprocesadores son, en realidad, diminutas unidades de proceso. Pese a sus pequeñas dimensiones, tienen una asombrosa capacidad de memoria y de tratamiento de datos.

Fotografías de cabecera: proyecto de diseño asistido por computadora (izq.) e instalación de videoteléfono conectada a un terminal informático (der.).

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Aspectos físicos: el hardware

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los demás componentes de la computadora se hace uso de buses de capacidad menor, adaptada a la de dichos componentes.

De forma habitual se considera como unidad central o unidad de sistema de una computadora a la caja o armario metálico donde se alojan los componentes electrónicos y mecánicos, aunque formalmente la unidad central de proceso reside en el microprocesador. A esta caja se conectan los elementos periféricos necesarios para poder comunicarse con la computadora. El diseño modular hace posible enlazar incluso a la arquitectura principal de la máquina todo tipo de dispositivos, bien dentro de la propia caja o bien mediante cables y conectores.

Clasificación El diseño de las modernas computadoras se compone de una combinación de componentes normalizados que han sido desarrollados de forma independiente. En la imagen, fábrica de computadoras en Taiwán.

res no especializados. Los coprocesadores comparten el flujo de instrucciones con el microprocesador principal o actúan en paralelo con él, y cada microprocesador interpreta las instrucciones que reconoce como propias de su ámbito de operación.

Las computadoras pueden ser utilizadas habitualmente por varias personas a la vez, mediante lo que se denomina configuración multipuesto o multiusuario. Este modo de trabajo permite aprovechar los tiempos muertos producidos durante el uso del microprocesador, cuando la tarea en curso aguarda datos de entrada de un dispositivo mecánico, como un disco duro, o se encuentra a la espera de que una tarea de salida sea finalizada por el elemento periférico correspondiente.

Las interrupciones conforman un sistema de señales enviadas al microprocesador para que concluya el tratamiento de la instrucción actualmente en curso para atender a una petición determinada.

Cada microprocesador dispone de un conjunto de instrucciones en lenguaje simbólico que permiten la programación de las tareas que se han de realizar. Este conjunto de instruccio-

nes recibe el nombre de assembly, vocablo inglés que puede traducirse por ensamblaje. Con el término assembler (ensamblador) se identifica al programa traductor de estos códigos simbólicos a instrucciones representadas tan sólo por sucesiones de unos y ceros (código máquina).

Diseño estandarizado Todas las computadoras modernas se diseñan en la práctica como una combinación de componentes normalizados que han sido desarrollados independientemente de las máquinas donde se van a utilizar. Por razones prácticas y de economía de costos, en algunos casos se utilizan conjuntos de chips baratos y de fabricación a gran escala conjuntamente con microchips de última generación.

Por ejemplo, computadoras fabricadas en torno a un microprocesador de 32 bits pueden utilizar otros componentes de 16 bits, lo cual reduce la potencia y velocidad de proceso a cambio de un costo inferior. En estos casos, los microprocesadores utilizan internamente buses con la mayor longitud de palabra de las disponibles, mientras que para comunicarse con

A la hora de categorizar los diferentes tipos de computadoras se tienen en cuenta múltiples criterios: aplicación, potencia, forma de trabajo, etc.

Así, se consideran por su aplicación dos tipos principales de computadoras: las de propósito general y las de propósito específico, siendo las primeras las más profusamente empleadas. En virtud del modo de trabajo pueden distinguirse las computadoras analógicas, que manejan magnitudes variables de forma continua, de las más utilizadas computadoras digitales, en las que las magnitudes varían de forma discreta, o por “escalones” de valores (habitualmente, 0 y 1). También existen equipos mixtos, diseñados para aplicaciones muy especiales, como la astronáutica.

La clasificación más extendida es la que se basa en la potencia de cálculo referida a computadoras electrónicas digitales de propósito general. Esta clasificación es, al mismo tiempo, la más controvertida, ya que la rapidísima evolución de la tecnología electrónica utilizada hace que sistemas que se encuadrarían teóricamente en la gama alta de una categoría determinada superen en prestaciones a máquinas más antiguas de gama baja e incluso media de la categoría inmediatamente superior.

En la clasificación de las computadoras por su potencia se reconocen

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INFORMÁTICA

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básicamente las supercomputadoras, las computadoras medianas (mainframe), las minicomputadoras y las microcomputadoras.

Supercomputadoras. Las grandes computadoras, o supercomputadoras, son los equipos más potentes y rápidos y de capacidades de cálculo de mayor precisión de los existentes en el mercado. Su configuración incluye varias unidades centrales de proceso que trabajan en paralelo y bancos de memoria con capacidad de almacenamiento de varios gigabytes. Se emplean por lo general para cubrir necesidades de cálculo extremadamente complejas y no suelen utilizarse a gran escala, debido a su alto coste.

Computadoras medianas. Las máquinas de capacidad media han sido históricamente las computadoras más utilizadas en grandes organizaciones, como banca y servicios y administraciones públicas. En la actualidad han sido desplazadas en parte por el aumento espectacular de la capacidad de proceso de las mini y microcomputadoras, así como por las nuevas posibilidades de interconexión y comunicaciones entre sistemas. Ello ha dado lugar a la extensión de un fenómeno denominado downsizing, caracterizado por la tendencia a flexibilizar y reducir el tamaño de los equipos empleados.

Minicomputadoras. Se denominan minicomputadoras a los equipos de reducido costo, con propiedades de multiusuario y multitarea, que se emplean en todo tipo de aplicaciones.

A pesar de la gran diversidad de fabricantes, existe una tendencia acusada a la homogeneización de máquinas y software mediante la adopción de estándares industriales comunes.

Estaciones de trabajo. Las estaciones de trabajo son computadoras altamente especializadas en aplicaciones científicas y de ingeniería que utilizan versiones avanzadas del sistema operativo UNIX u otros sistemas de explotación específicos de cada fabricante. Dada la escasa disponibilidad de software en producción de uso general, estas máquinas son utilizadas casi en exclusiva en sus entornos típicos de aplicación.

Microcomputadoras. Suele considerarse habitualmente en el grupo de las

La computadora mediana o mainframe ha sido utilizada generalmente por bancos y otras grandes instituciones.

cuencia inmediata era que la información tratada con una computadora no podía llevarse a otra. A veces incluso cuando un fabricante lanzaba al mercado un modelo nuevo, éste era incompatible con el modelo anterior de la misma marca. Esta situación tenía muchos inconvenientes. El principal era que muchas empresas, al cambiar de computadora, tenían que cambiar los programas, lo que significaba en muchos casos tener que volver a repetir el trabajo de introducir los datos de todos sus clientes y proveedores.

A inicios de la década de los ochenta las empresas IBM (fabricante de computadoras), Microsoft (fabricante de software) e Intel (fabricante de microprocesadores), firmaron un convenio de cooperación para adaptar en el futuro los microprocesadores, las computadoras y los programas a unas características comunes que los hicieran compatibles entre sí, con el fin de solucionar los problemas antes mencionados.

La idea tuvo éxito. De este acuerdo importantísimo en la historia de la computación nació el primer PC y a

microcomputadoras a las máquinas construidas alrededor de un solo microprocesador. El prefijo micro puede inducir a pensar que se trata de máquinas con pocas prestaciones; en realidad, hace referencia principalmente a su tamaño. El de las microcomputadoras es el grupo de máquinas que ha experimentado una evolución tecnológica más acusada en los últimos tiempos, hasta el punto de que algunos modelos de gama alta poseen capacidades que les permiten realizar trabajos propios de las minicomputadoras e incluso de computadoras de gama media, a las que sustituyen con mejores prestaciones.

El estándar de compatibilidad La aceptación obtenida por las computadoras PC ha sido enorme. Se han ganado la confianza de todo tipo de usuarios, desde particulares hasta grandes empresas, bien como computadoras personales o conectadas unas con otras formando redes locales. La principal razón del éxito es su compatibilidad.

Ni los elementos físicos que constituían las primeras computadoras electrónicas ni el conjunto de programas que hacen que dichos elementos puedan funcionar lógicamente estaban diseñados para tratar de forma parecida la información. Al contrario, las computadoras de cada fabricante eran muy diferentes de las de la competencia. En pocas paEl desarrollo de las computadoras personales ha dado labras: no eran compatilugar a tipos portátiles, que no precisan estar conectados a la red eléctrica, lo que aumenta la autonomía del usuario. bles entre sí. La conse-

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La familia de computadoras Apple Macintosh se ha erigido en plataforma de referencia para aplicaciones de multimedia, orientadas básicamente a la edición.

partir de entonces otras muchas empresas han fabricado computadoras compatibles. Mientras que antes cada programa estaba pensado para un tipo concreto de computadora, ahora pueden venderse millones de copias de un mismo programa. En consecuencia, ha bajado de forma considerable el precio, tanto de las computadoras como de los programas. La compatibilidad entre marcas y modelos ha traído consigo la popularización de la computación.

Poco a poco, millones de personas han perdido el miedo a las computadoras, que actualmente nos ayudan tanto en nuestro trabajo como en los ratos de ocio.

Apple Macintosh. El Apple Macintosh es una familia de computadoras caracterizadas por su arquitectura diseñada desde sus comienzos para utilizar una interfaz gráfica de usuario (graphical user interface, GUI). Ello requiere la utilización de numerosos recursos, lo que ha dificultado el rendimiento de estas máquinas en trabajos del tipo de los procesadores de texto y las hojas de cálculo. En cambio, se han erigido en plataforma de referencia para aplicaciones multimedia, orientadas a gráficos, autoedición y creación de presentaciones. La idea de la interfaz gráfica de usuario ha sido aplicada posteriormente en sistemas y productos de otros fabricantes, como Microsoft Corporation en sus diferentes versiones de Windows o IBM en el sistema operativo OS/2.

El seguimiento de esta tendencia por otros fabricantes ocasionó algunos

pleitos y denuncias por plagio ante los tribunales estadounidenses por parte de la compañía Apple.

Periféricos Los elementos periféricos son un conjunto de dispositivos que hacen posible la comunicación entre la computadora y el usuario. Algunos sirven para introducir información en la computadora. Son los elementos periféricos de entrada. Entre ellos destacan el teclado, el ratón y el escáner, aunque también se emplean otros como las pantallas táctiles o el lápiz óptico. Otros sirven para que la computadora nos ofrezca información. Son los elementos periféricos de salida. Los más utilizados son el monitor de televisión, la impresora y los trazadores.

Dispositivos de entrada de información El teclado. Mientras que los sistemas de reconocimiento de la voz humana no se perfeccionen, el teclado seguirá siendo el principal periférico de entrada de información para la mayoría de las computadoras. Su aspecto es semejante al de una máquina de escribir y su misión se reduce a detectar la tecla que ha pulsado el usuario y comunicar a la computadora de qué tecla se trata.

El ratón. A principios de los años cincuenta, Engelbert se dio cuenta de que muchas personas apenas saben escribir a máquina y de que, por tanto, el te-

Aspectos físicos: el hardware

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clado no era el dispositivo de entrada de información más adecuado. En 1957 inventó un periférico de entrada formado por un menú gráfico y un dispositivo apuntador, llamado ratón.

Cada una de las distintas opciones que un programa ofrece al usuario está representada en la pantalla del monitor por un pequeño dibujo que recibe el nombre de icono. Los diferentes iconos constituyen el menú gráfico. Amedida que el usuario mueve el ratón sobre la mesa, se va desplazando una pequeña flecha por la pantalla. En el momento en que la flecha apunta a un icono determinado, basta con que el usuario pulse una tecla del ratón para seleccionar la opción correspondiente.

Desde que en 1983 la empresa Apple Computer fabricó la primera computadora personal Macintosh dotada de ratón, este dispositivo periférico ha ido obteniendo cada vez más aceptación hasta convertirse en un elemento imprescindible.

Las pantallas táctiles. Una pantalla táctil está diseñada para que el usuario pueda elegir una opción apretando directamente con el dedo en el icono que la representa. Para que la computadora pueda detectar la posición del dedo humano se pueden emplear dos sistemas: el de contacto y el sistema óptico.

Debajo de una pantalla táctil de contacto existe un conjunto de interruptores. Cuando el usuario oprime una zona determinada de la pantalla, el interruptor correspondiente se cierra y la computadora recibe el impulso eléctrico correspondiente, lo que le permite detectar de qué zona se trata.

El funcionamiento de las pantallas táctiles ópticas es semejante al de las puertas que se abren automáticamente a nuestro paso. Un haz de rayos de luz invisibles recorren sin descanso la pantalla vertical y horizontalmente.

Cuando ponemos el dedo cerca de la pantalla, la computadora puede detectar la posición de nuestro dedo, debido a que interrumpimos los rayos de luz correspondientes.

El lápiz óptico. Existen programas que necesitan una precisión mucho mayor que la que se obtiene con una pantalla táctil. Con los programas de diseño gráfico asistido por computadora, por ejemplo, se tienen que dibujar a veces pequeños puntos y líneas

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muy finas. Un lápiz óptico, en cambio, sí que permite apuntar a un punto concreto de la pantalla y que la computadora detecte dicha posición. Su funcionamiento es en esencia el siguiente: los puntos de la pantalla que forman un dibujo o un texto no están constantemente iluminados, sino que cada muy poco tiempo se apagan y se vuelven a encender muy rápidamente, de forma que el usuario tenga la sensación de que el punto permanece iluminado.

Pues bien, en la punta del lápiz hay un fotodetector, es decir, un dispositivo capaz de detectar los cambios de brillo de la pantalla. El fotodetector es mucho más sensible que nuestros ojos y puede captar el instante exacto en el que el punto de la pantalla al que está apuntando se ilumina. De esta forma, el microprocesador del lápiz óptico puede transmitir su posición al microprocesador de la computadora.

El escáner. Este aparato permite a la computadora ver y memorizar el texto de una hoja escrita, así como los gráficos que contenga. Es pues un elemento periférico de entrada de información. Los elementos fundamentales de un escáner son su sistema óptico y sus conversores analógico-digitales.

El sistema óptico está formado por un conjunto de células fotoeléctricas que explora la página de papel examinando la luminosidad de cada punto.

La mayoría de las personas puede ver, pero eso no significa que dichas personas puedan leer. De la misma forma, una computadora conectada a un escáner puede ver una hoja escrita, pero no puede leerla. Para que sea capaz de hacerlo, tiene que utilizar unos programas especializados que reciben el nombre de programas OCR (de Reconocimiento Óptico de Caracteres).

Cuando un escáner se encuentra con la letra Ñ, por ejemplo, la toma como un gráfico, es decir, como un conjunto de puntos, como si se tratase de un dibujo. Si a continuación se encuentra con la letra Ñ, en cursiva, la toma como un gráfico diferente. Un programa OCR, en cambio, tiene la inteligencia suficiente para interpretar que en ambos casos se trata de la letra Ñ, aunque el dibujo sea diferente según el tipo de letra utilizada. Si disponemos de uno de estos programas, podremos almacenar en la computadora los textos que

El escáner de transparencias se utiliza en trabajos de autoedición para la digitalización de diapositivas.

nos interesen de un libro o de una revista sin necesidad de volverlos a teclear y después modificarlos con un procesador de texto.

Dispositivos de salida de información El monitor. El elemento periférico de salida de información más utilizado es el monitor. Las imágenes que vemos en la pantalla del monitor se forman porque sus puntos se iluminan, mientras que el resto de puntos de la pantalla permanece apagado.

Para escribir texto en la pantalla del monitor de una computadora se emplea el sistema de las matrices de puntos. Cada una de dichas matrices consta de sesenta y cuatro puntos para representar la forma de una letra, con lo que ya se obtiene una resolución aceptable. A cada uno de los puntos de la matriz se le asigna un bit, con lo que la letra completa necesita sesenta y cuatro bits, o sea ocho bytes.

La información numérica correspondiente a las imágenes es pues muy compleja. Para organizarla y convertirla en las señales eléctricas correspondientes que se encarguen de dirigir el

cañón de electrones hacia los lugares adecuados de la pantalla se emplea un microprocesador, denominado controlador de vídeo, que está situado en una tarjeta de circuitos que recibe el nombre de tarjeta gráfica. Dicha tarjeta se coloca dentro de la caja de la computadora y va conectada a los buses.

Las diferentes clases de monitores.

Los monitores de la computadora pueden ser de dos tipos: monocromo o de color, aunque los primeros se utilizan cada vez menos. Como un monitor monocromo sólo emplea un tipo de fósforo, la imagen se compone de diferentes tonos del mismo color. En función de que se iluminen sus puntos de forma más o menos intensa, los monitores en blanco y negro ofrecen una escala de grises cada vez más oscuros hasta llegar al negro, ya que emplean fósforo blanco. También se utilizan monitores monocromo de fósforo verde o de fósforo ámbar.

El rojo, el verde y el azul son los tres colores fundamentales, ya que sus distintas combinaciones dan lugar a todos los demás colores. Partiendo de este principio, en los monitores de color se agrupan tres tipos de fósforo en cada uno de los puntos de la pantalla. Va-

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Aspectos físicos: el hardware

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riando la intensidad con que so modelos que imprimen se ilumina cada uno de los colores mediante el empleo tres fósforos, se obtiene una de cintas entintadas en vamezcla de color diferente. rias bandas cromáticas báPor ejemplo, si iluminamos sicas. los fósforos verde y azul con Algunos modelos de imun ciento por ciento de intenpresoras matriciales alcansidad dejando el rojo sin iluzan una calidad de impreminar, veremos un punto de sión notable, al utilizar cabecolor turquesa en la pantalla, zales de 24 agujas, y ofrecen mientras que disminuyendo prestaciones de calidad casi la proporción de azul y de de carta (near quality letter, verde y poniendo algo de NQL), concepto con el que rojo, obtendremos un tono de se indica una resolución certurquesa diferente. cana a los 300 puntos por La impresora. Para plasmar pulgada. Son máquinas más sobre papel la información rápidas que las de imprepreviamente confeccionada sión sólida, pero su velocicon la computadora se emdad y calidad es claramente plea un elemento periférico superada por las impresoras de salida muy conocido, que sin impacto. Con todo, rerecibe el nombre de impresosultan imprescindibles en ra. Este dispositivo convierte entornos de trabajo en que en texto impreso las señales es necesario utilizar papel eléctricas correspondientes de calco para obtener varias que recibe del microprocesareproducciones de un misdor. mo documento, como factuEl terminal de la computadora, compuesto básicamente por un Las impresoras siempre ras o recibos. teclado y un monitor, junto con la impresora, constituyen los han tenido un problema funperiféricos de entrada/salida y de salida, respectivamente, más comunes. damental: su lentitud. De Impresoras sin impacto poco sirve que la computaLas impresoras sin impacto dora trabaje a gran velocidad si después la escritura de los resulta- sólida. Se fabrican diferentes tipos de pueden clasificarse en varios grupos: dos es mucho más lenta. Se han aplica- estos dispositivos, y con diversas tec- térmicas, electrostáticas, de chorro de do diferentes tecnologías a la fabrica- nologías; de cilindro, bola o margari- tinta y láser. Las tecnologías más ción de impresoras en un intento de ta para las impresoras de composi- avanzadas son las de chorro de tinta mejorar su velocidad. Hoy dispone- ción de texto en serie; y de tambor, y láser, que trabajan sobre papel comos de diferentes tipos de impresoras: banda o cadena para las de composi- rriente, mientras que las demás nececión en paralelo. En general, produ- sitan papel especial como soporte de cen trabajos de texto de muy alta ca- impresión.

Impresoras de impacto Impresoras térmicas. Estos disposilidad, pero no sirven para imprimir Las impresoras de impacto son las gráficos, dibujos o fotografías. La ve- tivos utilizan una matriz de elemenherederas directas de las máquinas locidad de funcionamiento de este tos calefactores en miniatura, con el de escribir y, como éstas, producen tipo de máquinas es muy baja, lo que mismo sistema que las impresoras los caracteres impresos mediante el ha motivado su progresiva caída en matriciales de agujas, para componer impacto de un mecanismo de impre- desuso. el carácter que se va a imprimir, si bien sión (bola, cilindro, margarita, cabeComposición no sólida. Se llaman en lugar de golpear calientan un tipo zal de agujas, etc.) sobre el papel a impresoras de composición no sólida de papel sensible al calor. Se utilizan través de un medio entintado. Las por impacto, también conocidas con mucho en equipos de facsímil (fax).

Impresoras electrostáticas. Los impresoras de impacto suelen clasi- el nombre genérico de impresoras ficarse en virtud de su composición, matriciales, a los dispositivos de im- dispositivos de impresión electrostásólida o no sólida. presión que utilizan un sistema de ticos aplican descargas eléctricas a Composición sólida. Aquellas im- matriz de agujas movidas eléctrica- cada punto de la matriz que se ha de presoras que producen un carácter mente para conformar cada carácter aplicar sobre el papel. Utilizan para completo cada vez en serie, o toda previamente y golpear a través del ello un papel especial metalizado. una línea de caracteres en paralelo, y medio entintado sólo con las agujas Producen alta calidad a gran velociutilizan para ello un conjunto fijo gra- que definen el carácter solicitado. Es- dad, ya que apenas hacen uso de elebado en relieve sobre algún mecanis- tas máquinas pueden imprimir gráfi- mentos mecánicos, pero tienen como mo, se denominan de composición cos utilizando puntos, y existen inclu- principal inconveniente su incapa-

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INFORMÁTICA

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cidad para imprimir sobre papel normal.

Tecnología de chorro de tinta. La impresión por chorro de tinta se basa en el empleo de un cabezal de pequeñas dimensiones que alberga un mecanismo compuesto por toberas por donde pasa la tinta. El proceso de eyección es activado por elementos de calor, de variación de tamaño o de generación de vibraciones que expulsan la tinta al exterior. Un cabezal de impresión está compuesto por un conjunto variable de toberas, en un número comprendido entre 25 y 128. Existen distintas técnicas para expulsar la tinta por las toberas. Así, algunas impresoras utilizan una pequeña resistencia para calentar la tobera. La tinta en ella contenida hierve hasta evaporarse, produciendo una pequeña burbuja. A medida que la burbuja aumenta de tamaño, desplaza la tinta hacia el exterior de la boquilla. Este proceso se lleva a cabo en un tiempo de un milisegundo, aproximadamente.

Otras impresoras utilizan una variante de este método, pero en lugar de calentar la tinta utilizan un elemento piezoeléctrico consistente en un pequeño cristal situado a la salida de la tobera. Una señal eléctrica aplicada al cristal induce una acción similar a una bomba, expulsando una gota de tinta fuera de la boquilla.

Cuando se elimina la señal eléctrica y se relaja el cristal, entra en la cavidad tinta de sustitución como preparativo para la siguiente operación.

Por último, otra variante de la impresión de chorro de tinta se basa en características de cambio de fase, cuya propiedad distintiva principal es el empleo de tinta sólida, que se licua por calentamiento. A continuación, la tinta se pone en contacto con un elemento piezoeléctrico que, al entrar en vibración, impulsa el líquido al exterior. La tinta se solidifica de nuevo justo en el momento de tocar el papel, lo que evita problemas de humedad o emborronado y ofrece mayor saturación y definición.

Para acelerar su funcionamiento, algunas impresoras de chorro de tinta aumentan la presión de la tinta con asistencia de aire. En su mayor parte, estas impresoras trabajan con una re-

La impresora permite al usuario trasladar la información de la computadora al papel. Los tipos de impresora más evolucionados posibilitan la impresión de gráficos, fotografías y dibujos en color con un alto nivel de calidad.

solución mínima de 300 puntos por pulgada. Las impresoras de chorro de tinta ofrecen una calidad similar a las impresoras láser, si bien su precio y coste de mantenimiento son significativamente inferiores. Se utilizan en tareas en que no se emiten grandes volúmenes de copias, pero se precisa buena calidad y color para presentar transparencias, gráficos o documentos varios. Aunque producen muy buenas imágenes en papel, en transparencias no consiguen buena saturación de colores. Para reproducir imágenes en color emplean tramas o matrices de puntos de los tres colores primarios. El coste por página de las impresoras de chorro de tinta es superior al de las de tipo láser; en cambio, su velocidad es considerablemente menor y la tinta de una hoja recién impresa puede emborronarse si se toca en el momento de salir. En caso de que se impriman imágenes o gráficos con una densidad alta ha de usarse papel especial para obtener mejores resultados y evitar efectos de ondulación.

Por su parte, los factores favorables al uso de impresoras de chorro de tinta son una excelente relación entre el costo y el resultado final y los niveles de resolución obtenidos, superiores a los de algunas impresoras láser. La impresión en color ofrece muy buena calidad, con una saturación cromática comparable a la de impresoras de otras tecnologías más caras. Producen también un bajo nivel de ruido, inferior a 45 dB, así como un consu-

mo eléctrico limitado, con menos de 25 vatios, lo que dota al usuario de un entorno de trabajo agradable.

Impresoras láser. La tecnología láser fue desarrollada por primera vez en 1973 por la compañía XEROX, merced a la combinación de la emisión de luz coherente con la impresión en seco o xerografía. La técnica empleada, idéntica a la utilizada en las fotocopiadoras, consiste en cargar eléctricamente un tambor fotosensible mediante la utilización de un rayo láser dirigido por un conjunto de espejos y lentes. La tinta seca es atraída por las zonas cargadas eléctricamente del tambor y se deposita en el papel mediante un proceso que combina calor y presión. Cuando se ha procesado una página completa se descarga el tambor, sometiéndolo a una carga eléctrica uniforme que limpia la carga anterior para pasar a repetir el proceso. Por tanto, la impresión se realiza hoja por hoja mediante puntos, para lo cual la impresora recibe y almacena en su propia memoria auxiliar toda la información necesaria. Completará así una página que imprimirá cuando disponga de toda la información, después de haber convertido previamente esta información en una representación de la página a modo de diagrama de puntos (mapa de bits).

Este tipo de impresoras consigue muy altos niveles de calidad, con resoluciones mínimas de 300 x 300 puntos por pulgada y una alta velocidad de impresión sobre papel corriente.

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Algunos modelos trabajan con protocolos de software denominados lenguajes de descripción de página, que permiten imprimir texto y gráficos complejos mediante la incorporación de fuentes o tipos de letra, llamados escalables, que permiten al usuario decidir el tamaño al que se desean imprimir los caracteres. Los lenguajes de este tipo más usuales son el PCL (printer control language) desarrollado por Hewlett-Packard y el PostScript debido a Adobe en sus diferentes versiones, incluidos sistemas de otros fabricantes mediante emulaciones.

Algunas impresoras láser utilizan tecnologías de resolución mejorada gracias a la modulación del haz de luz láser, de modo que pueda producir puntos de diferentes tamaños, afinando así la calidad de la salida final.

Impresión en colores La reflexión de la luz por los objetos es percibida por el observador como color. Durante el proceso de reflexión, algunos tonos del espectro cromático son absorbidos o restados por el objeto y otros son reflejados, dando como resultado una combinación de diferentes longitudes de onda que el cerebro humano interpreta como colores.

En la impresión en color se utilizan tres tonos primarios: cian (azul), magenta (rojo violáceo) y amarillo, que se combinan para formar los demás colores del espectro. El color negro se puede conseguir utilizando estos tres colores en partes iguales, pero algunas impresoras incorporan un cartucho o cinta adicional de tinta negra para reforzar este color.

Láser en color. Las impresoras láser en color son prácticamente fotocopiadoras en color con una unidad de proceso inteligente que permite imprimir la imagen directamente a partir de los datos recibidos de la computadora. Para imprimir en colores se repite tres veces el ciclo de impresión láser, utilizando en cada ocasión tóner (tinta pulverizada) de uno de los colores básicos tomado de un depósito diferenciado. Este modo de trabajo complica y encarece las impresoras, pero produce una calidad de tipo fotográfico capaz de incluir

efectos especiales y de manipulación de imágenes propios de las fotocopiadoras en color de gama alta.

Chorro de tinta. Para generar matices cromáticos, los tres colores primarios no se mezclan físicamente, sino que se combinan en pequeñas matrices de puntos monocromáticos. Si aumenta el número de puntos de cian, la matriz tendrá un aspecto azulado, turquesa cuando predomine el magenta y amarillento cuando el color dominante sea este último. Una matriz suele estar formada por tantos puntos como toberas tenga el cabezal de la impresora. Normalmente, estos cabezales se fabrican con 64 puntos, con lo que, si la impresión utiliza una resolución de 360 puntos por pulgada, cada matriz medirá un quinto de pulgada. Los cabezales de impresión en color tienen las toberas divididas en tres grupos que eyectan tinta de color azul, turquesa y amarillo, respectivamente.

Sublimación de tinta. Utilizadas en trabajos de alto nivel de calidad en color, las impresoras de sublimación de tinta ofrecen excelentes resultados en cuanto a continuidad de color, saturación y definición de la imagen. La calidad de la impresión es casi propia de las imágenes fotográficas. Se trata de la única tecnología que mezcla los colores físicamente, sobre una superficie de poliéster. El problema de estos dispositivos, además del elevado coste de la impresora y de los consumibles asociados, reside en que están destinados fundamentalmente a la impresión de imágenes, y el trazo del texto y las líneas es excesivamente fino, lo que los hace inservibles para la edición de los denominados gráficos de gestión.

Transferencia térmica de cera. Este tipo de dispositivo de impresión produce unos resultados excepcionales en transparencias de gran saturación de color, si bien utiliza papel especial muy grueso. Transfiere la tinta de una fina película, consistente en un rollo dividido en zonas de colores primarios, que se deposita sobre el papel por procedimientos térmicos.

El trazador. En los estudios de ingeniería y arquitectura cada día es más frecuente la utilización de la computadora para realizar el dibujo de los pla-

Aspectos físicos: el hardware

251

nos. Las impresoras convencionales no pueden imprimir dichos dibujos, ya que los papeles de planos son de gran tamaño. Para imprimirlos se utiliza un dispositivo periférico de salida bastante más voluminoso que una impresora que recibe el nombre de trazador o plotter.

La gran ventaja de este sistema es que la información correspondiente al plano que se desea imprimir puede ser modificada con facilidad cuantas veces se desee antes de que la computadora la envíe al trazador.

Dispositivos magnéticos y ópticos Aunque la velocidad de acceso a la información almacenada en la memoria es muy alta, en las computadoras actuales es necesario utilizar, además de la memoria, otros dispositivos que, a cambio de tener una velocidad de acceso menor, disponen de una gran capacidad de almacenamiento, son baratos y conservan los datos después que se apague la computadora. Hay dos razones que explican esta necesidad: • En los grandes bancos de datos, se almacenan miles de millones de caracteres (letras, signos y números). La memoria se queda pequeña ante la cantidad de información que se maneja en la sociedad actual.

• Introducir gran cantidad de información en la computadora es un trabajo lento y pesado. La mayor parte de la memoria es memoria tipo RAM. Los datos en ella almacenados se pierden al apagar la computadora. Es muy importante, pues, que los datos se copien en un dispositivo no volátil. Así no es necesario volver a introducirlos cada vez que encendamos de nuevo la computadora.

Discos y cintas magnéticas. El funcionamiento de los dispositivos magnéticos de almacenamiento es semejante al de una cinta casete. Si sobre un material plástico muy delgado adherimos una finísima capa de partículas de óxido magnético, tendremos un soporte magnético. A medida que el plástico avanza, va pasando cerca de la cabeza de grabación. Ésta, en esencia, es un electroimán, es decir, de un trozo de hierro alrededor del cual hay un hilo eléctrico enrollado en espiral. Cada vez

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INFORMÁTICA

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que pasa corriente por el hilo eléctrico, el trozo de hierro se convierte en un imán.

Los datos que envía el microprocesador están codificados en forma de ceros y unos, es decir en forma de impulsos eléctricos. Cuando el microprocesador envía al electroimán una de estas señales, la corriente circula por el hilo del electroimán en un cierto sentido, de forma que las finas partículas de óxido magnético que recubren el plástico se imantan con una orientación determinada.

En el momento que el microprocesador necesita leer un dato del soporte magnético, entra en funcionamiento la cabeza de lectura. Se trata de otro electroimán que efectúa el proceso contrario: transforma las diferentes orientaciones de las partículas de óxido magnético en las señales eléctricas correspondientes al cero y al uno.

En las computadoras actuales se utilizan fundamentalmente dos tipos de soportes magnéticos de almacenamiento: los discos magnéticos y la cinta magnética.

Una cinta magnética se fabrica con un material plástico de cuatrocientos a mil metros de longitud y de unos dos centímetros de anchura sobre el que se coloca una capa de partículas magnéticas. La cinta se rebobina en dos carretes.

Los discos y las cintas magnéticas tienen un funcionamiento semejante, pero, mientras que las cintas son de acceso secuencial, los discos de computadora son de acceso directo. Es lo mismo que ocurre ente una casete y un disco compacto. Mientras que, si queremos oír una canción grabada en una casete, tendremos que pasar la cinta hasta llegar al lugar donde se encuentra la canción, en un disco compacto musical, podemos acceder a ella directamente. Pues bien, un disco magnético permite leer directamente una información, sin que sea necesario leer el resto de las informaciones que están grabadas en él y por esta razón se dice que los discos de computadora son de acceso directo.

El disco está organizado en cilindros, pistas y sectores, y posee una zona, llamada directorio, que es semejante a una agenda. Cuando se graba una información en el disco, se graban

Unidad grabadora de discos CD, capaz de grabar en formato Kodak Photo CD.

también en el directorio el cilindro, la pista y el sector donde está dicha información. Así, después, cuando se quiera leer esta información, bastará que la computadora consulte el directorio para saber la posición en que está grabada y poder acceder a ella directamente.

Existen diferentes tipos de discos magnéticos para computadora. Un disco duro, al que también se conoce con el nombre de hard disk, tiene una gran velocidad de acceso a la información, menos de 8 milisegundos, y su capacidad de almacenamiento suele ser superior a los 20 o 30 gigabyte. Los discos duros son generalmente fijos, es decir, no se pueden extraer de la computadora. En cambio, los disquetes son discos de menor capacidad de almacenamiento, del orden de un megabyte, pero que se pueden sacar y meter en la computadora. Se utilizan para hacer copias de la información que puedan guardarse en lugar seguro y para trasladar información de una computadora a otra.

Los discos compactos. Un rayo láser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) es un rayo de luz monocromática altamente concentrado. Sus principales propiedades son su potencia y la precisión con que es posible dirigirlo hacia un punto concreto.

En un compact disk (disco compacto) se almacena información digital, es decir, en formato binario. Para ello se emplean señales ópticas, producidas al incidir sobre el disco un rayo láser. Según que una zona del disco refleje o no la luz del láser, decimos que en esa zona se ha grabado un uno o un cero.

El láser se puede dirigir con gran precisión y, en consecuencia, cada zona que contenga un dígito binario puede ser muy pequeña. Así se logra una gran capacidad de almacenamiento

Los discos de CD-ROM (disco compacto con memoria de sólo lectura) constituyen el soporte más habitual de almacenamiento masivo de información.

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bastante superior a la de los soportes magnéticos actuales .

Las principales características de los discos compactos, además de su capacidad, son: • La probabilidad de que un uno sea interpretado como un cero, o viceversa, es prácticamente nula, es decir tienen una gran fiabilidad.

• Tienen una vida media muy larga.

Aunque se lea 1.000 veces al día, un disco compacto puede durar de 10 a 100 años en perfecto estado.

En computación se emplean cuatro tipos de sistemas ópticos de almacenamiento: los CD-ROM, los WORM, los reutilizables y los DVD. • Las empresas Sony y Philips se pusieron de acuerdo para desarrollar una nueva tecnología de grabación musical. Así nacieron los CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory). El éxito comercial de los CD provocó que pronto empezaran a utilizarse en otros campos.

En computación los CD-ROM se utilizan fundamentalmente para contener enciclopedias y en general grandes volúmenes de información que puede ser consultada por el usuario a través de la computadora, pero un CD-ROM no puede volverse a grabar, es decir, la información que contiene puede ser leída por la computadora, pero éste no puede escribir información sobre el disco.

Esta es una consecuencia de su origen, ya que los CD fueron pensados inicialmente para usos musicales y no para utilizarse en computación.

• Los CD-R (Recordable) o WORM (Write Once Read Many), a diferencia de los CD-ROM, se venden vírgenes.

El usuario puede grabar datos en ellos a través de la computadora, pero sólo una vez (Write Once). Después, puede leer esta información cuantas veces quiera (Read Many), pero ya no podrá volver a grabar otra información distinta encima.

• Los reutilizables o CD-RW (Rewritable) usan una mezcla de dos tecnologías: la óptica y la magnética y, lo mismo que ocurre con los soportes magnéticos antes estudiados, pueden grabarse y leerse tantas veces como se desee.

El abaratamiento de los aparatos grabadores y regrabadores de CD per-

Aspectos físicos: el hardware

253

son escasamente sensibles a interferencias y alcanzan gran fiabilidad.

Los enlaces de comunicaciones se efectúan físicamente de diferentes formas: símplex, cuando se transmite en una sola dirección, como las emisoras de radio; semidúplex, en caso de que la transmisión se realice en ambas direcciones, pero no de forma simultánea, como en el caso de las líneas telefónicas, y dúplex, cuando se transmite en ambas direcciones a la vez, como los terminales de la computadora en comunicación con su UCP a través de líneas múltiples.

mite que muchos usuarios hagan sus propias grabaciones de datos y de audio en formato CD-R o CD-RW. El DVD. (Digital Video Disc) representa la nueva generación de discos ópticos. Externamente es idéntico a un CD, pero puede guardar entre 7 y 14 veces más información. Puede contener películas, música, aplicaciones multimedia o programas interactivos. La calidad de imagen y la fidelidad de sonido son excelentes. Internamente el DVD puede almacenar dos capas de datos o utilizar las dos caras.

Comunicaciones

Redes de computadoras La unión o comunicación entre varias computadoras adopta múltiples formas: redes interconectadas, redes de área extensa (wide area network, WAN), redes de área local (local area network, LAN) y otras opciones que incluyen dispositivos de compartición de periféricos, software de transferencia de ficheros, etc.

Una red de comunicaciones es el conjunto de medios, dispositivos y recursos que permiten la transmisión de información entre sistemas distantes físicamente entre sí. En virtud de la codificación de la información utilizada, las comunicaciones pueden dividirse en analógicas o digitales.

Al primer grupo pertenecen aquellas señales variables de forma continua en el tiempo que pueden representarse en forma de ondas, son escasamente flexibles y pueden verse afectadas por perturbaciones del medio. Las comunicaciones digitales, por su parte, aquéllas en que la información se codifica en secuencias de bits,

Un conjunto de computadoras, conectadas entre sí por medio de un cable y una tarjeta de conexión de forma que puedan compartir sus recursos, fundamentalmente impresoras y discos, y que estén situados a una distancia máxima de un kilómetro, se denomina una red local.

Una red local de computadoras personales compite con ventaja frente a una gran computadora, ya que: • El precio de una gran computadora es muy superior al de todas las computadoras de la red, debido a que estas últimas se fabrican en grandes series.

• En una red local cada usuario puede ir trabajando con su computadora y puede pedir acceso a las demás, en caso de que lo necesite en algún momento. Por el contrario, si sólo se dispone de una gran computadora, los usuarios deberán esperar su turno para hacer su trabajo.

• Aunque una computadora de la red

Computadora personal Computadora personal Computadora principal AY DISPL

Computadora personal

Impresora compartida

Computadora personal

Computadora personal

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INFORMÁTICA

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Estación de trabajo

Estación de trabajo

Figura 53

Estación de trabajo

Estación de trabajo

Impresora compartida

Y PLA DIS

sufra una avería, el resto generalmente puede seguir funcionando.

• Una red local de computadoras potencia enormemente la comunicación entre los distintos departamentos de una empresa, haciendo posible el intercambio de datos y el envío de mensajes entre ellos a una velocidad de varios millones de bits cada segundo.

La tipología de la red. Se llama topología de la red a la forma geométrica concreta en que se conectan las computadoras que la forman. En una red local de computadoras se pueden utilizar diferentes topologías: en bus, en árbol, en anillo, estrella, etc. También es posible que la red esté dispuesta con una topología mixta, formada por diversas topologías. Por ejemplo, varias redes con topología de anillo pueden enlazarse a su vez formando una red con topología de estrella.

De igual modo, para transmitir información entre las distintas computadoras de una red, se emplean los cables de conexión y la tarjeta controladora de red que se instalan en cada computadora para regular el tráfico de información entre las distintas computadoras de la red. Pero una tarjeta controladora no es más que un conjunto de circuitos eléctricos. No podrían llevar a cabo su trabajo sin un conjunto de programas de control de la red llamado software de red.

Recursos compartidos. En la red local (ilustrada en la figura de la página siguiente) aunque la computadora 4 no

Figura 54

Estación 1

Estación 4

Computadora central

Estación 2

está conectada directamente a ninguna impresora, podría usar las de las demás computadoras como si fuesen suyas. Son las ventajas de estar conectado a la red. También podría utilizar la información almacenada en los dis-

Estación 3

cos de las otras tres computadoras. Podría, por ejemplo, leer una información del disco de la computadora 2, modificarla y después almacenarla en el disco de la computadora 1. Tampoco es necesario que cada computado-

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Computadora 1

Impresora 1

Computadora 2

Impresora 2

ra tenga una copia distinta de los programas almacenada en su disco, ya que se puede utilizar un programa aunque esté almacenado en el disco duro de otra computadora de la red.

Redes de computadoras a distancia.

Se denomina una red telemática a la conexión de computadoras por vía telefónica con otros que se encuentren a gran distancia. Gracias a las líneas telefónicas de fibra óptica, se están empezando a superar las imperfecciones propias de las líneas telefónicas actuales, que no fueron pensadas para transmitir datos sino para transmitir la voz humana.

Redes telemáticas Nuestra forma de vivir y de trabajar está cambiando como consecuencia del intercambio instantáneo de información sin límites de distancia. Dentro de muy poco ya será posible trabajar sin moverse de casa, con las ventajas e inconvenientes que esto comporta. Por otra parte, el viejo sueño de la aldea mundial empieza a estar a nuestro alcance. Todo esto está siendo posible gracias a la fusión de dos tecnologías que hace algunos años se consideraban independientes: las telecomunicaciones y la computación.

Cada una de ellas por separado tiene la suficiente importancia como para modificar nuestra forma de vivir. La suma de ambas recibe el nombre de telemática.

El módem. Es el dispositivo fundamental en este intercambio de información sin precedentes, aunque también puedan utilizarse otros como, por ejemplo, el fax o el videotexto. Un módem es un dispositivo capaz de conec-

Aspectos físicos: el hardware

Computadora 3

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Computadora 4

Impresora 3

tar una computadora a la línea telefónica. En efecto, los impulsos eléctricos que salen de una computadora, representando al uno y al cero, no pueden viajar por la línea telefónica convencional. Es necesario convertir previamente las señales digitales en señales telefónicas, mediante un proceso que recibe el nombre de modulación.

Cuando estas ondas llegan a otra computadora, es preciso llevar a cabo el proceso contrario, denominado demodulación, mediante el cual se convierten las señales que viajan por el hilo telefónico en información digital. La palabra módem está formada por las primeras letras de las palabras modulación y demodulación.

Redes de ámbito mundial. El uso del módem ha permitido la creación de redes de computadoras on line de ámbito mundial. La más importante de todas ellas es Internet, que cuenta con millones de usuarios en los cinco continentes.

Las redes telemáticas también tienen sus inconvenientes. Cualquier persona con escasos conocimientos sobre un tema determinado puede transmitir por la red lo que se ha dado en llamar basura informativa. A través de Internet circulan informaciones falsas, opiniones poco fundamentadas e incluso difamaciones y calumnias. Es más, Internet es también un vehículo a través del cual se pone en circulación propaganda violenta, se difunde pornografía o se realizan diversos tipos de estafas. El problema que se plantea no es fácil de resolver: ¿Cómo llegar a un equilibrio democrático que, respetando el derecho a la libertad de información, permita controlar los actos delictivos que se pueden llevar a cabo a tra-

vés de las redes telemáticas de uso público?

Multimedia El término multimedia se aplica a la utilización simultánea de todas las modalidades y medios disponibles para la presentación de datos mediante la integración conjunta de nuevas tecnologías y componentes que permiten representar a la vez texto, sonido, imagen digital, animación, imágenes fijas, gráficos y otros tipos de información.

El contexto multimedia abre nuevas expectativas y posibilidades en el campo de las comunicaciones, e integra en un concepto amplio la definición y uso de informaciones en cualquier nuevo soporte de exhibición y almacenamiento de los datos que pueda ser desarrollado en el futuro.

La integración de todas las posibles formas de presentación simultánea de la información en un único contexto, es decir, la exhibición de un mensaje bajo todas sus formas posibles, ya sea de forma secuencial o concurrente, se obtiene gracias al trabajo conjunto de una serie de elementos y dispositivos de tecnología avanzada. Ello constituye una verdadera revolución en las formas de presentar la información y en la estructura de las comunicaciones modernas.

Existen varias opiniones discrepantes en lo que se refiere a la futura evolución de la tecnología multimedia en el ámbito de la informática. Una de ellas propone la aplicación de tecnologías o líneas de trabajo que desbordan las posibilidades de la computa-

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INFORMÁTICA

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La interactividad que permiten los sistemas multimedia ha abierto al usuario común un amplio abanico de posibilidades de diversión y aprendizaje. En la imagen, pantalla de un juego informático.

dora personal como equipo o sistema multimedia. Se pretendía, así, dotar de personalidad propia al “reproductor multimedia” a modo de un nuevo electrodoméstico, incorporándole un lector CD interactivo, con el tradicional televisor como periférico de salida y un mando a distancia u otro elemento operativo con el que se seleccionarían las opciones. En este enfoque, el usuario sería un mero receptor de información que no podría modificar, actualizar o incorporar datos en este tipo de sistema.

Otra opinión considera a la microcomputadora personal como elemento esencial de los equipos multimedia, que ha hecho posible disponer de una capacidad de almacenar, comparar, analizar y presentar informaciones en cantidades impensables con otros enfoques tecnológicos. La introducción de información nueva, su modificación y actualización según las necesidades del usuario o la creación de aplicaciones mediante herramientas sencillas, eficaces y económicas no se produciría, según los expertos que defienden esta postura, fuera del entorno de las computadoras personales.

Probablemente, el mercado de los productos multimedia evolucionará hacia un desarrollo conjugado de ambos planteamientos, y según tres plataformas o líneas tecnológicas dirigidas a usuarios no expertos, o ámbitos específicos, y a soluciones estándar aplicables a todo tipo de sistemas.

La multimedia “de masas”, la primera de estas tres líneas, se orienta hacia el mercado de usuarios domésticos y centros de enseñanza y ocio asistidos por computadora, como las enciclopedias en formato hipertexto, los juegos y los cursos interactivos. Por su parte, la multimedia específica se dirige a necesidades de tipo científico e industrial en las que se requieren estaciones de trabajo especializadas para su utilización. Por último, la multimedia estándar se aplica a computadoras per-

sonales con modificaciones relativamente poco importantes.

El concepto de multimedia incluye la noción de interactividad, que hace a la información accesible desde cualquier punto de la plataforma de conexión y en cualquiera de sus formas de representación, para evitar el manejo de información redundante o no deseada y permitir un notable grado de libertad de acceso a los datos específicamente requeridos.

A escala práctica, los sistemas multimedia se hallan en constante evolución, tanto en cuanto a la integración de tecnologías y desarrollo de periféricos como al desarrollo de programas con capacidades adaptadas de gestión.

Se utilizan e integran en ellos soportes tecnológicos básicos ya existentes, como los discos ópticos o las interfaces gráficas de usuario, no específicamente inventados para el contexto multimedia. El CD-ROM es equivalente al disco compacto musical en su variante de almacenamiento digital de datos sobre soporte óptico, y puede contener hasta 600 megabytes de información accesible de forma suficientemente rápida y aleatoria. Este hecho, unido al bajo coste de fabricación, ha hecho del soporte óptico un medio imprescindible para la explotación de aplicaciones multimedia.

Por su parte, los sistemas de digitalización de sonido se desarrollaron

antes de que el concepto de multimedia estuviera plenamente definido, sobre todo en el ámbito de los juegos de computadora. Su integración en un solo entorno ha sido fundamental en el avance de la idea de multimedia.

Para conseguir la unificación y compatibilidad entre los diversos fabricantes de productos multimedia se utilizan varias soluciones, si bien todos los estándares se mantienen en constante evolución. Así, por una parte se creó el Multimedia PC Marketing Council (MPC), que estableció un estándar mínimo de compatibilidad entre productos y definió una normativa para identificar los productos sujetos a este estándar.

Por otro lado, la alternativa desarrollada por Philips mediante el disco compacto interactivo (CD-I), relacionada con la evolución de la televisión de alta definición, ofrecerá la posibilidad de canalizar una enorme cantidad de información gracias a nuevas tecnologías como la transmisión digital a alta velocidad de voz, datos e imágenes por líneas telefónicas.

Un sistema se considera una estación multimedia en función de la capacidad de proceso de su UCP; los mínimos, no obstante, son muy variables y están sujetos a la disponibilidad tecnológica de cada momento, que permite manejar los periféricos necesarios, así como los sistemas ope-

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rativos y entornos gráficos de usuarios adecuados para el tratamiento de la información multimedia.

Como sistema operativo se utiliza generalmente alguno de los siguientes: Microsoft Windows con Extensiones Multimedia, Apple Macintosh, IBM-OS/2 u otro equiparable con capacidades multimedia y orientación a interfaz gráfica de usuario.

El equipo multimedia ha de disponer de una unidad lectora de CDROM, sin excluir la existencia de otros soportes, ya sean sólo de lectura o de lectura/escritura. Un mismo CD puede almacenar música y datos a un tiempo, aunque se precisa una salida de audio para reproducción musical.

La representación de imágenes se realiza sobre pantalla de textos, gráficos, imágenes y animaciones. Algunos de los periféricos de control de vídeo permiten convertir señales analógicas provenientes de una fuente externa (TV, VCR o cámara de vídeo) en digitales, lo que aporta la posibilidad de modificar las imágenes con una amplia variedad de efectos especiales. Dispositivos de captura de imágenes (frame grabber) permiten la

captura, digitalización y almacenamiento en disco duro de una imagen fija o cuadro (frame) tomado de una señal de televisión. También es posible capturar, digitalizar, comprimir y almacenar secuencias de vídeo, tanto en soporte magnético como óptico.

Para la manipulación del sonido son precisas ciertas prestaciones de calidad mínimas que incluyan digitalización de audio y su almacenamiento. Microsoft ha denominado a esta capacidad waveform audio, un término referido a toda tecnología que permita el muestreo de una fuente de audio analógica y su conversión a formato digital, siguiendo el camino inverso en el caso de la reproducción.

Otra fuente de sonido de una computadora multimedia es la música electrónica sintetizada generada mediante el protocolo Musical Instrument Digital Interface (MIDI). Imágenes, sonido y animaciones se incorporan así a procesadores de texto, hojas de cálculo, bases de datos y sistemas de mensajería electrónica.

Ello hace posible incluir animaciones, acotaciones de voz o mensajes orales a través de una red de computadoras.

Aspectos físicos: el hardware

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También la transmisión de vídeo en alta resolución y en tiempo real, soporte de las llamadas videoconferencias en las que las personas pueden hablar a distancia y verse en directo, presenta un futuro prometedor en el ámbito de las aplicaciones multimedia.

_ Preguntas de repaso 1. ¿Qué se conoce como un sistema multipuesto?

2. ¿A qué se llama interrupciones en computación?

3. ¿Qué son los periféricos?

4. ¿Cuáles son los dispositivos más utilizados como memoria de almacenamiento masivo?

5. ¿Qué es una red de comunicaciones?

6. ¿Qué se entiende por multimedia?

ASPECTOS LÓGICOS: EL “SOFTWARE”

Evolución del software

operativos de red de área local. Comenzó al mismo tiempo a desarrollarse la industria de las microcomputadoras, principalmente con las máquinas individuales creadas por Apple e IBM. Ello propició la utilización masiva de las computadoras en todos los entornos de trabajo, incluso el doméstico, surgiendo grandes compañías dedicadas en exclusiva al desarrollo de programas.

El concepto de software engloba al conjunto de toda la información que utilizan las computadoras para trabajar.

El software puede dividirse en dos grupos fundamentales de entidades: los programas o conjunto de instrucciones y los datos. Los procedimientos y programas cuya finalidad es gestionar las actividades generales de la computadora y el manejo de sus ele- Las computadoras personales mentos periféricos se encuadran en el concepto de sistema operativo. Los En 1976, Stephen G. Wozniak y Sterestantes programas han sido bauti- ven P. Jobs construyeron en el garaje zados genéricamente con el nombre de software de aplicación.

En la primera generación de computadoras, todo el software estaba escrito en series de códigos binarios. Los primeros sistemas operativos se comenzaron a desarrollar a partir de la década de 1950, creándose a continuación los primeros lenguajes de programación de alto nivel.

Durante la tercera generación de computadoras se produjeron grandes avances El aprendizaje de los diversos sistemas en el software al incorporarse operativos y, sobre todo, del software de al mercado programas de aplicación se ha vuelto hoy indispensable, aplicación y lenguajes de debido a la utilización generalizada de la programación producidos informática en el ámbito docente, laboral y doméstico. Arriba, oficinista utilizando un por fabricantes dedicados a teclado. A la derecha, disquetes magnéticos y la comercialización de los un disco de CD-ROM. programas con independencia del equipo físico sobre el que funcionaban.

Fotografías de cabecera: proyecto de diseño asistido Con la cuarta generación por computadora (izq.) e instalación de videoteléfono conectada a un terminal informático (der.). aparecieron los sistemas

de los padres de Jobs, en apenas cuarenta horas de trabajo, el modelo Apple I, precursor de las microcomputadoras y del que vendieron 200 unidades. Un año después fabricaron el Apple II con el teclado integrado en la carcasa, equipo que pesaba 5 kilogramos y costaba 1.298 dólares estadounidenses. En 1980, estos dos inventores estaban a la cabeza de una industria que comercializaba equipos por valor de cien millones de dólares.

Comenzaba así la era de las computadoras personales.

En 1980, IBM encargó el desarrollo de un sistema operativo para su nue-

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va computadora personal a la compañía Microsoft Corporation, fundada unos años antes por Bill Gates y Paul Allen. Microsoft adquirió el producto CP/M (Control Program for microcomputers), que había sido desarrollado entre los años 1972 y 1973 por Gary Kildall, y se lo entregó a IBM, con pequeños cambios, denominándolo MS-DOS (Microsoft-Disk Operating System). El sistema operativo MSDOS, en sus diferentes versiones, se convirtió con el paso del tiempo en el más utilizado en toda la historia de la ciencia de la computación.

Tendencias hacia el futuro: inteligencia artificial y redes neuronales El objetivo final declarado de la ciencia informática es conseguir imitar el funcionamiento del cerebro humano mediante máquinas capaces de efectuar las labores más tediosas o complejas en breve espacio de tiempo y con la mínima dedicación de esfuerzo posible. Los sistemas expertos, la inteligencia artificial y las redes neuronales han profundizado en esta cuestión con resultados que pueden calificarse, al menos, de esperanzadores.

Así, del mismo modo que el cerebro está compuesto por millones de neuronas conectadas entre sí, una red neuronal artificial consta de múltiples elementos de proceso, llamados nodos, interconectados entre sí y que trabajan cooperativamente y en paralelo. Su campo de actuación es aquél en que la información que se ha de procesar es incompleta, estocástica o incluso contradictoria, lo que se ha dado en llamar lógica borrosa o difusa.

Básicamente, las redes neuronales funcionan de la siguiente manera: la información que se va a procesar se introduce en los nodos de entrada.

Cada uno de estos nodos está conectado a la salida a través de una rama con un determinado “peso” asociado.

Tanto la información de entrada como la de salida están digitalizadas (sólo asumen valores 0 y 1). Puede así considerarse que cada nodo tiene uno o dos estados posibles: activado (1) y desactivado (0). Si el valor numérico que aparece en la entrada de un nodo

es mayor que un cierto valor umbral, se entiende que el nodo está activado; en caso contrario se considera desactivado. Este nodo básico recibe el nombre de perceptrón y fue ideado en 1957 por el teórico Frank Rosenblatt. En la actualidad, la mayoría de las redes neuronales constan de otros niveles intermedios, además de los de entrada y salida. Estos niveles intermedios, que actúan internamente en la red modificando o filtrando la información de entrada, se denominan niveles ocultos, siendo su finalidad la de proporcionar una mayor potencia a la red.

La programación de una red neuronal consiste realmente en un aprendizaje, durante el cual se ajustan internamente todos y cada uno de los pesos asociados a cada rama. En casos sencillos, los pesos pueden asignarse por el usuario de forma individual, pero por lo general se utiliza algún algoritmo. El proceso por el cual se programa la red consiste en suministrar unos ciertos valores de entrada y la salida que se desea para esta entrada. El algoritmo compara la salida realmente obtenida con la deseada y, mediante técnicas de retroalimentación, ajusta gradualmente el peso de cada rama.

Se repite este proceso para muchos valores de entrada y la salida asociada a cada uno de ellos, hasta llegar a una cierta estabilidad en la red cuando los pesos dejan de cambiar.

La red aprende así a establecer generalizaciones, y se comportará de forma correcta ante valores de entrada no suministrados anteriormente, para los que producirá una salida adecuada. Esto permite utilizar sistemas de redes neuronales con resultados positivos en campos tan complejos como el reconocimiento de lenguaje oral o la visión artificial.

Es posible separar el aprendizaje y la propia utilización de la red. Así, el aprendizaje puede realizarse en ordenadores de gran potencia; una vez que se han ajustado los pesos de cada rama de la red se pueden transportar los valores obtenidos a un sistema mucho más económico, que sólo tendría que recibir los datos de entrada y calcular la salida.

Las redes neuronales, merced a la

Aspectos lógicos: el software

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masiva capacidad de operación en paralelo que se asocia a cada nodo, son capaces de trabajar con información incompleta o difícil de predecir, disponiendo de un cierto grado de memoria asociativa que les permite generalizar su comportamiento ante una cierta entrada si ésta es razonablemente parecida a aquéllas para las que han sido entrenadas.

La investigación de las redes neuronales, una de las bases de la llamada inteligencia artificial, expande los horizontes de las computadoras como elementos capaces de resolver problemas del mundo real, donde la información es enormemente amplia e impredecible. Aunque la construcción de un cerebro electrónico es todavía una aspiración bastante lejana, las redes neuronales constituyen sistemas científicos que, según las expectativas, serán objeto en los próximos años de una utilización cada vez más extendida.

Sistemas operativos El sistema operativo es el software, que se encarga de gestionar y asignar los recursos de la computadora, estableciendo un primer nivel de interfaz y comunicación entre el usuario y la máquina.

A continuación se detallan algunos de los sistemas operativos más significativos, tanto por su grado de utilización como por su continuidad en el tiempo. No obstante, existen otros muchos productos de este tipo, algunos creados por cada fabricante para sus propias máquinas, que reciben el nombre genérico de sistemas propietarios, y otros definidos especialmente para responder a necesidades concretas.

Estaciones de trabajo y minicomputadoras MS-DOS. El sistema operativo MSDOS o PC-DOS conforma un soporte de software monopuesto y monousuario utilizado masivamente en computadoras personales y redes de área local. Adaptado en 1981 por Microsoft Corporation a la computadora personal IBM-PC y compatibles, es uno de

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INFORMÁTICA

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los estándares universalmente aceptados para microcomputadoras.

El MS-DOS utiliza para trabajar un conjunto de órdenes o mandatos divididos en internos y externos. Las órdenes internas son cargadas en memoria cuando se arranca la computadora y se ejecutan directamente cada vez que se invocan. Las externas, sin embargo, residen en disco, lo que permite utilizar el sistema operativo en computadoras con memoria limitada. Cuando se invoca una orden externa, el sistema accede al disco, la lee, la traspasa a la memoria y, posteriormente, la ejecuta.

Unix. Con el nombre genérico de Unix se conoce un sistema operativo multitarea, multipuesto y multiusuario muy extendido en la industria, pero con grandes problemas de incompatibilidad entre diferentes versiones de los diversos fabricantes que han afectado seriamente en el pasado a su desarrollo e implantación. Para superar este problema, en 1984 los laboratorios Bell de AT&T crearon el System V Interface Definition (SVID) como sistema de homologación de compatibilidad con el Unix System V. Por su parte, en 1987 se publicó la primera propuesta de normalización del Unix mediante la especificación POSIX como subconjunto de SVID no dirigido a ningún fabricante concreto.

Otras compañías (AT&T, Bull, DEC, Ericsson, Hewlett-Packard, ICL, Siemens-Nixdorf, Olivetti, Philips y Unisys) formaron el X/Open Group, que posteriormente se constituyó como empresa independiente en el ámbito de la definición de estándares.

En 1988 se creó la Open Software Foundation (OSF), formada por una compañía de desarrollo de programas y un instituto independiente.

Esta organización, soportada por la industria, no posee intereses comerciales propios y se dedica a la emisión de normas de estandarización de sistemas abiertos basados en el uso de Unix como sistema operativo.

Microsoft Windows 95. En 1995, Microsoft Corporation presentó un estándar en el ámbito de los sistemas operativos para computadoras personales. Considerado como la evolución natural del sistema operativo MSDOS el sistema Windows 95 mantenía

la compatibilidad con el anterior sistema de Microsoft, lo que le proporcionaba una gran ventaja al ser utilizables directamente todos los numerosos programas existentes, desarrollados por Microsoft y otros fabricantes, para MS-DOS o Windows.

El producto Windows 95 presentó un nuevo entorno de trabajo más intuitivo, próximo al concepto de escritorio ya existente en los sistemas para computadoras Apple Macintosh, del que ha tomado prestados muchos conceptos.

Windows 95 es un sistema operativo de 32 bits que puede utilizar todas las prestaciones y velocidad de los microprocesadores más avanzados, aunque manteniendo la compatibilidad con las versiones anteriores de aplicaciones y programas desarrollados para MS-DOS o Windows mediante la simulación de máquinas virtuales.

Cumple también con las especificaciones Plug and Play, por lo cual es capaz de reconocer automáticamente los dispositivos periféricos que cumplan estas especificaciones (unidades CD-ROM, tarjetas de sonido y similares) sin necesidad para su instalación de intervención del usuario, que se limita a enchufar y utilizar el dispositivo directamente.

Este sistema operativo incluye software para la creación de redes entre iguales, de forma gráfica y sencilla, que permite compartir los recursos de la computadora por un grupo de trabajo, incluidas todas las características de una versión anterior de Windows sobre MS-DOS denominada Windows para Trabajo en Grupo.

Incluye soporte TCP/IP y Winsock, las dos herramientas necesarias para conectarse a Internet (una autopista informativa de gran implantación) a través de un proveedor especializado.

Microsoft Windows 98. En medio de una batalla legal ante las acusaciones de violación de las leyes antimonopolio de los Estados Unidos, en 1998 salió al mercado el sistema operativo Windows 98, que incorporaba una serie de elementos de mejora de las prestaciones de su antecesor, Windows 95.

Como principal novedad destaca la fusión del sistema operativo con el navegador para Internet Explorer. El direc-

torio de Windows 98 tiene, de hecho, apariencia de página web y está completamente abierto a la red. Cuenta igualmente con el programa Outlook Express para correo electrónico, con la función Front Pad para edición de páginas web, y con el programa NetMeeting para videoconferencia.

Otras prestaciones de Windows 98 son la incorporación del sistema FAT32, que administra los archivos memorizando los hábitos del usuario y gestiona de forma prioritaria los más usados, con el consiguiente ahorro de tiempo; y la del sistema Doctor Watson de ayuda técnica, que recopila todas las órdenes que se dan al ordenador, lo que supone una importante ayuda tanto para el usuario como para el técnico que deba realizar una reparación. Asimismo Windows 98 cuenta con función para uso de videodisco digital, DVD, con el dispositivo USB que permite instalar múltiples periféricos en una sola entrada, y con Web TV, función que permite el acceso a información complementaria mientras se ve un programa de televisión.

Windows 2000. Las mejoras comparativas con respecto a las versiones anteriores de Windows podrían resumirse en los siguientes puntos: Facilidad de uso. Se han realizado los cambios precisos en la interfaz y el sistema de ayuda, de acuerdo con las sugerencias proporcionadas por miles de usuarios de Windows, durante los últimos años.

Búsqueda de información. Las características incorporadas, como poder buscar desde cada una de las ventanas del explorador, permiten obtener rápidamente la información deseada. Destacan el contenido indizado para que la búsqueda sea más rápida, la búsqueda integrada en la red local y en Web, Active Directory y búsquedas en toda la organización.

Multimedia y entretenimiento. Prácticamente reconoce todos los formatos multimedia, con la incorporación de herramientas al sistema, destacando la tecnología DirectX, DVD y conexiones IEEE 1394. Asimismo, se potencia todo lo relacionado con el mundo de los juegos y entretenimientos.

Redes personales. El sistema incorpora asistentes para que sea más fácil compartir los datos e implementar el

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acceso a Internet en una pequeña red local. Además es compatible con conexiones a múltiples plataformas de servidores en una red cliente-servidor, redes Windows, servidores UNIX, servidores Novell, grupos de trabajo de Windows, etc.

Acceso a servicios en línea. Numerosos asistentes aseguran una conexión sencilla a la red, independientemente del adaptador que se emplee para ello.

Nuevo protocolo TCP/IP. Totalmente reescrito, el sistema supera las incompatibilidades que presentaban las versiones anteriores con algunas tarjetas de red.

Seguridad. Para garantizar la integridad del sistema se incorpora el novedoso SFP (Sistem File Protection), cuya función principal es evitar que las aplicaciones, por cualquier circunstancia, sobreescriban los archivos vitales del sistema; no obstante, si ello llegara a ocurrir el SFP lo detecta y sustituye automática y sigilosamente el archivo

Las nuevas características de Windows 2000 proporcionan un sistema de archivos seguros, mejores medios para compartir recursos locales y una nueva herramienta para configurar la seguridad, NTFS.

afectado por la versión original del mismo.

Las nuevas características de Windows 2000 proporcionan un sistema de archivos seguros, mejores medios para compartir recursos locales, compatibilidad con tecnologías de autenticación y una nueva herramienta para configurar la seguridad, NTFS. Cuenta además con un editor de la configuración de seguridad.

Windows NT. Es un sistema operativo diseñado a principios de la década de los 90, partiendo de cero y con dos premisas fundamentales, seguridad y fiabilidad, dejando de lado el tremendo lastre que a Windows 9x le ha supuesto siempre su relativa dependencia de un sistema operativo obsoleto como es el DOS. Es un entorno operativo especialmente diseñado para el trabajo en red, dotado del software necesario para conectar las PC con otros sistemas operativos, incluyendo las grandes computadoras de IBM. Windows NT, que puede trabajar a 32 bits, es un entorno operativo de multitarea con derecho preferente; esto significa que el usuario u otra tarea pueden interrumpir la ejecución de cualquier tarea que se haya atascado, por la lentitud del disco por ejemplo, sin tener que esperar a que dicha tarea termine.

Windows NT cumple las normas de seguridad del Ministerio de Defensa de los Estados Unidos conocidas como C2. Según estas normas cualquier usuario puede acceder a la red mediante un determinado nombre y una contraseña. Cuando un usuario ingresa a la red queda perfectamente definido el tipo de información a la que tiene acceso, así como los archivos que sólo podrá leer pero no modificar.

También guarda un registro de todas las acciones llevadas a cabo por el usuario, desde su ingreso a la red.

Windows NT ofrece protección de memoria, evitando el riesgo de que los datos de una tarea puedan mezclarse con los de otra. Permite además el multiprocesamiento simétrico. Esto significa que, si se dispone de más de un microprocesador trabajando en paralelo, Windows NT asignará a cada uno de ellos varias tareas, de forma que si uno cualquiera acaba una tarea no se que-

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de parado mientras los demás terminan la suya.

IBM OS/2. El sistema operativo de nueva generación producido por IBM para computadoras personales PS/2 recibe el nombre de IBM OS/2 Warp.

Se trata de un sistema operativo de fácil uso que mantiene la compatibilidad con MS-DOS y Windows, pero no con Windows 95. Trabaja con 32 bits, en multitarea real, con protección de memoria y un complejo entorno de trabajo orientado a objetos (entidades normalizadas que contienen tanto datos como los métodos de acceso a dichos datos).

Cada aplicación funciona en un espacio virtual o máquina virtual, de forma que un error producido en una de ellas no provoca la caída de todo el sistema.

El sistema operativo OS/2 dispone de extensiones multimedia y de un gran número de aplicaciones que lo acompañan bajo la denominación de Bonus Pack. Los programas trabajan de forma integrada, pudiendo intercambiar datos y gráficos mediante una sencilla operación de arrastre de los objetos seleccionados de una ventana a otra, de forma similar a como se realiza en Windows 95. Incluye además soporte integrado de comunicaciones dotado de diversos servicios, como envío y recepción de fax, transferencia de ficheros, conexión a servicios de información electrónica e Internet.

IBM OS/2 Warp y Windows 95 y 98 son sistemas operativos que poseen un gran número de atributos comunes, ya que están diseñados para trabajar en máquinas con una misma arquitectura.

Apple Macintosh. El sistema operativo de las computadoras de la compañía Apple se distingue por ser el primero que adoptó facilidades de acceso que utilizaban una interfaz gráfica de usuario (GUI, graphical user interface).

Utiliza un sistema de ficheros en el cual la información se almacena en dos bloques o bifurcaciones, una de datos y otra de recursos. La bifurcación de recursos puede contener código de programa, iconos, sonidos y otros recursos propios del sistema Macintosh. Los tipos de ficheros y la asignación de código de creador en

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El sistema operativo de las computadoras de la compañía Apple Macintosh fue el primero en adoptar una interfaz gráfica del usuario. En la ilustración, uno de los últimos modelos, el denominado G4 Cubo.

este sistema son coordinados por Apple, de forma que cuando un fabricante necesita desarrollar un nuevo tipo de fichero para sus programas de aplicación debe solicitarlo a esta compañía. Así, el sistema operativo de Macintosh sabe en todo momento qué aplicación debe ser ejecutada para trabajar con un fichero determinado.

Para conseguir compatibilidad en el intercambio de datos con máquinas de la familia de las PC compatibles, los modelos avanzados de Apple Macintosh pueden leer o grabar información en disquetes controlados por MS-DOS o enviar y recibir información a través de redes de área local y comunicaciones vía módem.

Redes de área local Existen redes de bajo coste basadas en el sistema operativo MS-DOS que utilizan enlaces de alta velocidad para compartir ficheros entre dos o más computadoras personales y que ofrecen la posibilidad de compartir impresoras de un modo flexible.

El tratamiento de las redes de área local puede analizarse en cuatro grandes apartados. El primero de ellos, el medio físico, es el soporte o cable existente entre las computadoras. Por su parte, los adaptadores son periféricos de conexión entre las computadoras y el medio físico. Los sistemas operativos de red, el tercero de sus elementos, está constituido por los programas que permiten la comu-

nicación entre la computadora y el adaptador sobre la base de determinados protocolos. Finalmente, las comunicaciones externas a las redes locales son las conexiones con otras computadoras que están situadas fuera de la red.

Todos estos elementos están relacionados entre sí. Las tarjetas adaptadoras suelen funcionar con distintos tipos de cableado, los sistemas operativos de red pueden controlar varios adaptadores diferentes, los protocolos de comunicación ayudan a transportar datos a diversos tipos de sistemas operativos de red y los programas de comunicaciones y aplicaciones ajenos funcionan con gran cantidad de protocolos. En este contexto, las modernas redes pueden ofrecer una amplísima gama de opciones.

Cableado. Para la instalación de redes se emplean sistemas de cableado.

Los más utilizados de estos sistemas se ajustan, por lo general, a las especificaciones marcadas por el organismo estadounidense Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), si bien algunos fabricantes no se ajustan a los estándares y definen sus propias especificaciones. El tipo de cableado utilizado es un factor importante en el diseño y disposición definitivos de la red.

Las opciones de cableado son muy variadas. Así, es posible emplear cable de doble par trenzado sin blindaje, par trenzado con protección, cable coaxial, fibra óptica y enlaces

sin cables (radio, etc.). El cableado de fibra óptica, una guía de luz de alto rendimiento, es el más costoso de los mencionados. Sin embargo, la fibra óptica ofrece el mayor ancho de banda de todos ellos y una enorme seguridad, flexibilidad y fiabilidad.

Adaptadores. Las computadoras se conectan a la red mediante un adaptador de red, que es el dispositivo encargado de convertir las señales de baja potencia que se desplazan por el bus de la computadora en las señales más potentes que viajan por el soporte de la red, y viceversa.

También se encargan de ejecutar el protocolo de acceso al medio que, a su vez, es el responsable de la especificación del tipo de señales que se transmiten.

Protocolos de redes. Existen numerosos protocolos de red de área local, que definen los requisitos y especificaciones mínimos que han de soportar estos medios de comunicación.

Los más estandarizados de ellos, reconocidos por el IEEE, son TokenRing, FDDI (Fiber Distributed Data Interface; o interfaz de datos distribuidos por fibra) y Ethernet. Todos ellos admiten diversos tipos de cableado y sistemas operativos de red, y la utilización de uno u otro depende de las necesidades específicas de cada caso.

Distribuidores y concentradores. La topología de red con más futuro es la que utiliza el esquema de cableado en estrella. Con este tipo de disposición, cada cable se dirige a un distribuidor (hub) o concentrador central, también denominado centro de cableado, que conecta estos cables entre sí. Es posible instalar cualquier tipo de cableado para todo tipo de red con topología de estrella, si bien es necesario configurar el centro de cableado o distribuidor para que se ajuste a un protocolo y cableado específico.

Algunos distribuidores y concentradores disponen de su propio microprocesador de la clase 80186 y programas contenidos en memoria de sólo lectura (ROM). Estos procesadores pueden contar los paquetes de datos mientras se transmiten, reconocer errores en la corriente de datos y generar informes. Mantienen datos en una base de datos, llamada base de

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Ejemplo de dos tipos de cableado para redes locales: a la izquierda, cable coaxial con su transceptor; a la derecha, cable tipo T-base 10.

Mainframe, gran ordenador que se utiliza para el procesamiento masivo de datos y el control de grandes redes.

información de gestión, hasta que son interrogados por una computadora que ejecute software de gestión. Estos procesadores protegen a la red ante posibles incidentes mediante desconexión automática de los nodos que generan datos erróneos. En algunos casos pueden mejorar la seguridad restringiendo los días de la semana e incluso la hora del día a la que ciertos nodos específicos pueden acceder a la red. También envían mensajes especiales de alerta a computadoras encargadas de la gestión de la red.

Sistemas operativos de red El conjunto de programas que componen el sistema operativo de red es el encargado de configurar las computadoras que van a actuar como servidores (host) y aquellas que trabajarán como subsidiarias o clientes de esos servidores. Los servidores ofrecen facilidades de impresión centralizada y gestión de ficheros comunes,

y comparten también enlaces de comunicaciones con sus clientes. Todas estas opciones pueden gestionarse desde un servidor único o varios servidores independientes.

En modalidad de sistema operativo de red puede trabajarse sobre cualquier red de protocolo estándar como Ethernet, Token-Ring o FDDI, para lo cual el sistema operativo debe incluir el software controlador necesario para enlazar el software de red y los adaptadores.

Los sistemas operativos de red se dividen en dos categorías: los que utilizan MS-DOS como sistema de ficheros en el servidor y los que emplean otro sistema operativo, como Unix o ciertos sistemas propios de algunos fabricantes.

Los sistemas operativos de red utilizan varios formatos típicos para encapsular los paquetes de comunicaciones de red. Los más extendidos entre ellos son IPX, NetBIOS e IP. Es posible incluir más de un protocolo

Paneles de control informático de una central nuclear.

de comunicaciones en una computadora cliente y utilizar servidores capaces de ejecutar distintos paquetes de software de red simultáneamente.

La computadora que funciona como servidor de cualquier tipo emplea un controlador como soporte de comunicación con el adaptador de red y, en segundo plano, ejecuta otros módulos para recibir y procesar las peticiones de las máquinas clientes.

Las acciones del sistema operativo de red incluyen comprobaciones de seguridad que verifican los derechos del usuario para realizar la petición y transmitirla al sistema operativo de disco local en un formato inteligible.

También es posible conectar recursos de varias redes en un único marco homogéneo. Para conexiones permanentes pueden enlazarse redes locales y remotas mediante puentes y encaminadores (routers). Los servidores de comunicaciones son, así, capaces de ofrecer comunicaciones momentáneas, como, por ejemplo, para tener acceso a información de la red desde el propio domicilio.

Los puentes suelen conectar dos o más redes basadas en un mismo protocolo de comunicaciones, por ejemplo dos redes Ethernet. Sencillamente insertan el tráfico de una red en la otra.

Los dispositivos llamados encaminadores (routers) son más selectivos y flexibles. Leen la dirección de destino de cada trama y determinan cómo enviar los mensajes que la componen hacia ese destino. Dado que no tienen en cuenta la información del protocolo, los encaminadores son capaces de interconectar redes basadas

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en Ethernet, Token-Ring o FDDI. Recientemente, las tecnologías de puentes y encaminadores han vivido un proceso de fusión que permite el diseño de sistemas mixtos.

La técnica más común para acceso a distancia a una red consiste en controlar la acción de una computadora de la red mediante programas de control remoto vía módem y línea telefónica. El control remoto resulta útil porque la computadora que inicia la comunicación sólo envía pulsaciones de teclas, no el fichero real, y el procesador de la red responde con imágenes de pantalla. Los ficheros de datos no se mueven, por tanto, de la red.

Para grandes necesidades de acceso remoto se establece un servidor de comunicaciones especializado. También se utilizan módems conectados directamente a la red, donde cada módem posee su propio adaptador y actúa como un nodo de la red.

Lenguajes de programación Se conocen como lenguajes de programación las herramientas de software que permiten al usuario de una computadora crear programas ejecutables para la realización de diversas tareas.

Tipos de lenguajes Lenguajes de bajo nivel. En las primeras generaciones de computadoras, la programación se realizaba exclusivamente en código máquina, tecnología según la cual las instrucciones se codificaban directamente en forma binaria mediante ceros y unos. A partir de la segunda generación aparecieron lenguajes ensambladores, de concepción cercana al diseño circuital de la máquina, por lo que reciben el nombre de lenguajes de bajo nivel. Estos lenguajes utilizan códigos mnemotécnicos y direcciones simbólicas, y sus instrucciones son específicas de cada máquina. Por ello, los programas de una máquina deben ser reescritos completamente para realizar la misma tarea en otra.

Son, así, lenguajes muy eficaces, pero

poco accesibles para usuarios no especializados.

Lenguajes de alto nivel. A partir de la tercera generación de computadoras comenzaron a desarrollarse lenguajes de alto nivel, así denominados por estar orientados a la solución de problemas con independencia de la máquina. Algunos de los primeros lenguajes de este tipo fueron: COBOL (Common Business Oriented Language, lenguaje común orientado a los negocios), FORTRAN (FORmula TRANslation, traductor de fórmulas para trabajos de cálculo científico), PL/1 (Programming Language One, lenguaje de programación 1, de IBM), BASIC (Beginners All-purpose Symbolic Instruction Code, código de instrucciones simbólicas de propósito general orientado a principiantes), Pascal, Ada y otros.

ladores, por su parte, leen todas las instrucciones del lenguaje de programación de una sola vez y las convierten en un fichero ejecutable en código binario.

La utilización de los compiladores es mucho mayor, dado que ejecutar directamente el código máquina que producen es más rápido y eficaz que interpretar las instrucciones una a una. Los intérpretes, en cambio, permiten depurar fácilmente el programa, porque se puede probar a medida que se escribe. Sin embargo, se necesita la presencia permanente del intérprete para que traduzca cada instrucción, lo que ralentiza el proceso.

Los compiladores tienen la gran ventaja de que generan un fichero ejecutable totalmente independiente del

Creación de programas Los lenguajes de programación se utilizan mediante dos herramientas principales: los intérpretes y los compiladores. Ambas tienen el mismo propósito de convertir las instrucciones de un determinado lenguaje de programación en código binario capaz de ser entendido y ejecutado directamente por la computadora. Los intérpretes leen instrucción a instrucción del lenguaje de programación, la transforman en código binario y la ejecutan. Los compi-

La aplicación de los modernos programas de gestión en el ámbito laboral ha simplificado y agilizado las tareas de muchos puestos de trabajo, como el archivo, localización y reorganización de la información.

Los discos CD-ROM, sistemas de ficheros, son utilizados en Macintosh y estaciones Sun.

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compilador, cuya presencia deja de ser necesaria para la ejecución. La velocidad de trabajo se incrementa así de forma notable, pues la UCP sólo tiene que leer cada instrucción en código binario y ejecutarla directamente. Sin embargo, con los compiladores no se puede probar el programa ejecutando paso a paso cada instrucción, sino tan sólo cuando se ha codificado todo un bloque de funciones, lo cual dificulta la depuración.

Existen intérpretes y compiladores para prácticamente todos los lenguajes de programación en sus diversas versiones. Todo programa de ámbito profesional desarrollado en cualquier lenguaje de programación requiere normalmente el uso de un compilador. Aunque algunos lenguajes, por sus propias condiciones, se adaptan mejor al uso de un intérprete, como, por ejemplo, PROLOG, LISP, LOGO y BASIC. La construcción de un programa compilable es un proyecto que comprende varias fases. En primer lugar es necesario escribir el programa en un lenguaje de programación de alto nivel. Este conjunto de instrucciones de partida en el proceso de compilación recibe el nombre de código fuente. Para crear el código fuente se utiliza un editor de texto.

El siguiente paso consiste en la compilación del código fuente. La operación de compilación se encarga de traducir las instrucciones de un determinado lenguaje de programación a código objeto. Los compiladores son programas que se ejecutan desde la línea de mandatos, reciben como entrada un fichero con el código fuente y devuelven en salida un fichero con el código objeto. El código objeto está ya escrito en binario, es decir, en instrucciones formadas por números binarios (combinaciones de ceros y unos) que el microprocesador reconoce directamente. Sin embargo, el código objeto no se puede ejecutar porque posee referencias externas que es necesario resolver, para lo cual hace falta un programa de enlace o montador.

El enlace (link). En la construcción del programa normalmente se utilizan funciones o procedimientos estándar soportados por el lenguaje.

Las rutinas que implantan estas funciones y procedimientos se almacenan en un fichero independiente conocido como biblioteca del compilador. Esta biblioteca contiene todas las funciones estándar recogidas en la biblioteca de todos los compiladores de ese lenguaje, y funciones no estándar, incluidas por el fabricante del compi-

La creación de programas adaptados a las necesidades específicas de las empresas e instituciones usuarias es una actividad cada vez más demandada a los profesionales de la informática.

Aspectos lógicos: el software

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lador o por el programador que soporta el compilador.

Durante el proceso de compilación, todas las llamadas a funciones y procedimientos quedan pendientes y sin resolver porque la compilación no tiene en cuenta las bibliotecas del compilador. Por tanto, se necesita una operación posterior que se denomina montaje o enlace (link). En el proceso de enlace, el código objeto se combina o enlaza con las bibliotecas del compilador para resolver, es decir, incluir en la salida final, las instrucciones que componen cada una de las funciones o procedimientos invocados. La salida de la operación de enlace es ya el código ejecutable.

La operación de enlace también se encarga de otra tarea. El código objeto está direccionado en formato reubicable; es decir, tiene asignadas direcciones de memoria relativas, porque aún desconoce las direcciones asociadas a las rutinas incluidas en la biblioteca.

Durante el enlace se asignan al código unas posiciones de memoria absolutas.

Todos los compiladores incluyen el correspondiente programa de enlace.

Este diseño modular en dos pasos, de código fuente a código objeto y de código objeto a código ejecutable, permite la construcción de bibliotecas externas, conjuntos de rutinas de funciones en código objeto que se pueden enlazar para generar un programa. Se trata de funciones suministradas por distintas compañías o definidas por el propio usuario que facilitan la construcción de los programas.

Depuradores. Los depuradores son programas que permiten ejecutar un programa paso a paso, instrucción a instrucción, mostrando el código fuente y los valores de unas variables predeterminadas. También ofrecen la posibilidad de modificar los valores de las variables en mitad de la ejecución del programa, permitiendo así efectuar labores de comprobación del mismo.

Entornos integrados de programación. Los entornos integrados son programas que actúan como centro de control del proceso completo de edición, compilación, enlace y depuración de los programas. Con estos programas, todas las operaciones tienden a la automatización. Los entornos in-

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tegrados poseen un editor desde el cual se puede escribir el programa.

Cuando se activa la orden de compilación se ejecutan automáticamente tanto dicha compilación como el enlace. Si se generan errores, el editor señala la línea del código fuente donde se encuentra la anomalía, lo cual permite su corrección inmediata.

En ocasiones aparecen problemas de compatibilidad cuando se utilizan programas desarrollados sobre un sistema al trasladarlo a otra máquina, debido probablemente a posibles diferencias en su configuración.

Programación orientada a objetos.

En las dos últimas décadas han adquirido especial auge los generadores de código ejecutable que no requieren conocimientos previos de programación. Para ello se utilizan nuevos lenguajes o nuevas versiones de los existentes donde se aplican técnicas de programación orientada a objetos.

En este tipo de programas, las funciones se encuentran encapsuladas en clases y objetos que no es necesario codificar, ya que actúan como entidades que realizan tareas concretas programadas mediante la asignación de propiedades. Las clases y los objetos pueden a su vez generar nuevas clases y objetos por medio de técnicas de polimorfismo y herencia.

Nuevos lenguajes de programación como el C++, que incluye el lenguaje C estándar como un subconjunto, incluyen el concepto de clase como tipo definido por el usuario que proporciona modularidad y enmascaramiento de los datos. Cada clase posee gestión propia de memoria y operandos asociados. El resultado de este enfoque es una herramienta ideal para crear código con abstracción de los datos y encapsulación con capacidades para abordar aplicaciones de redes neuronales, inteligencia artificial e implantaciones en tiempo real.

_ Preguntas de repaso 1. ¿Qué es un sistema operativo?

2. ¿Qué es un sistema operativo de red?

3. ¿Qué son los lenguajes de programación?

4. ¿Qué son lenguajes de alto nivel?

5. ¿Qué función tienen los intérpretes y compiladores?

APLICACIONES DE LA COMPUTACIÓN

Ofimática e integración Con el término ofimática se designa, en general, al conjunto de las aplicaciones de las computadoras en las que se sustituyen las labores tradicionales en las oficinas.

Las administraciones públicas, las grandes empresas o las instituciones financieras como bolsas y bancos se hundirían en su propia burocracia si tuvieran que manejar toda la información de que disponen en papel. En la actualidad, las personas que trabajan en estas instituciones pueden conseguir prácticamente al instante cualquier información que necesiten a través de su terminal de computadora. Mediante las redes es posible la utilización de microcomputadoras interconectadas para el intercambio electrónico de datos sin necesidad

del uso de papel. Por su parte, las autopistas de la información acercan estos servicios al usuario doméstico en lo que se ha dado en denominar como aldea global.

Mediante la utilización de las computadoras es posible gestionar de forma eficiente sistemas complejos que implicarían una gran burocracia, como la gestión de los impuestos de los ciudadanos, el registro sanitario o policial, los sistemas de reservas o contactos entre compradores y vendedores, etc. Las computadoras se encargan de asimilar información, calcular y presentar resultados y, sobre todo, coordinar los procesos.

Paquetes integrados En las labores de ofimática se utilizan aplicaciones que integran varios programas en un ambiente o entorno común, conocidas como paquetes integrados. Cada uno de los programas que integra la aplicación ofimática está

Aplicada a las labores de oficina, la informática contribuye a simplificar los procedimientos, controlar los procesos y reducir la burocracia.

Fotografías de cabecera: proyecto de diseño asistido por computadora (izq.) e instalación de videoteléfono conectada a un terminal informático (der.).

especializado en una de las tareas habituales de oficina, como son el tratamiento de texto, la hoja de cálculo, la gestión de bases de datos, los gráficos, las presentaciones, las agendas y organizadores, la mensajería electrónica, etc. El entorno y otros programas se encargan de mantener y gestionar de forma adecuada los datos entre los diferentes procesos y los diversos formatos de ficheros utilizados.

En otros casos, los programas son independientes, e incluso elaborados por diferentes fabricantes. Pero todos permiten el intercambio de información, grabando y leyendo datos en formatos distintos o utilizando como intermediario a alguno de los sistemas de codificación de datos estándar, como por ejemplo ASCII. Algunos sistemas operativos tienen sus propias características de integración de datos, mediante la incrustación y el enlace dinámico de datos de una aplicación en otras. En los sistemas operativos que disponen de estas características es posible vincular datos manejados con un progra-

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El tratamiento y almacenamiento de grandes cantidades de datos en forma de imágenes hace necesario el empleo de tecnología DIP (Document Image Processing, proceso de imágenes de documentos).

ma en otros, de forma que si los datos se modifican en alguno de estos últimos, la actualización se produce de forma automática en el archivo que contenía la información original. Por ejemplo, es posible utilizar datos creados con una hoja de cálculo o una base de datos en un tratamiento de texto para generar un informe y modificar esos datos trabajando directamente en el procesador de texto o abriendo de forma automática el programa al que están vinculados.

Un vínculo es, pues, una conexión entre una aplicación servidora y un documento. Así, cuando se modifica la información en la aplicación servidora, se actualiza automáticamente en el documento de destino.

El alto grado de integración de las herramientas de ofimática hace posible la realización de tareas complejas o tediosas de forma ágil y eficaz. Así, por ejemplo, la correspondencia combinada entre una lista de direcciones y el texto de una carta modelo; elaborados sistemas de cálculo completamente reconfigurables mediante hojas electrónicas; integración de información numérica, datos y texto en un mismo documento susceptible de ser enviado al destinatario a través de los

programas de mensajería electrónica; coordinación de grupos de trabajo y documentos sobre los que trabaja cada grupo combinando las posibilidades de los paquetes integrados y las redes de computadoras, y muchas otras.

Información en imágenes En archivos y fondos documentales es frecuente manipular imágenes además de datos, lo que supone un importante cambio en los conceptos relacionados con el almacenamiento de información. El conjunto de tecnologías utilizadas en esta técnica se conoce con el nombre de DIP (Document Image Processing, proceso de imágenes de documentos).

La información, en lugar de estar codificada en un cierto formato predeterminado, se importa directamente al sistema con un lector óptico (escáner) desde los documentos disponibles en soporte de papel o cualquier otro tipo, almacenándose como agrupaciones o mapas de bits que representan una imagen pictórica.

La ventaja de esta forma de proceso es que es posible introducir los documentos en las computadoras de

forma veloz y fiable, pero los inconvenientes también son considerables.

El principal de ellos es que la información no es procesable por la máquina del mismo modo que un archivo codificado. Sin embargo, puede utilizarse la misma tecnología para almacenar y recuperar dibujos técnicos o cualquier otro material visual.

Las imágenes por escáner no tienen utilidad en el proceso de datos normal. La tecnología DIP se basa primordialmente en la interacción humana y encuentra su principal campo de aplicación como puente entre las interfaces de la computadora y las personas.

Cuando se capturan ópticamente y almacenan grandes cantidades de datos en forma de imágenes de documentos, es necesario disponer de un sistema que permita recuperar la información cuando es necesaria. Esta operación se realiza mediante la asociación de un registro en codificación estándar y un número de referencia de cierto tipo, introducidos en el momento de captura de la imagen o tomando información de la propia imagen mediante la aplicación de un proceso de reconocimiento óptico de caracteres sobre algunas zonas determinadas.

Las ventajas más sobresalientes de estos sistemas son la reducción que permiten del espacio ocupado por los archivos de documentos en papel, la posibilidad de acceso a la imagen de un mismo documento por parte de muchas personas y la facilidad y rapidez de localización y reorganización de los documentos.

Diseño, fabricación, enseñanza y medicina asistidos por computadora Diseño asistido El diseño asistido por computadora, conocido por las siglas inglesas CAD (computer-aided design), consiste en la realización de dibujos de carácter técnico aprovechando las posibilidades de los sistemas informáticos. No es totalmente correcto decir que un sistema

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CAD sirve para diseñar, ya que el diseño exige la expresión gráfica de una idea y el diseño asistido por computadora no puede realizar un proceso de tanta complejidad por sí solo. Lo que hacen los sistemas CAD es ayudar a diseñar, sobre todo en la fase de edición, como valioso apoyo en la elaboración de las decenas o cientos de modificaciones necesarias hasta alcanzar la forma definitiva del proyecto. También son muy eficaces para conseguir buenos dibujos, aunque el usuario no sea un experimentado delineante.

Las aplicaciones actuales dedicadas a CAD disponen de múltiples capacidades adicionales que permiten su utilización como bases de datos de piezas y componentes, soporte de complejos cálculos científicos, edición automatizada de manuales técnicos, fabricación asistida por computadora, carteles, enseñanza, animación, diseño, etc.

En el caso de dibujos de cierta complejidad o de carácter profesional, las posibilidades de rectificación, copia múltiple, modificación, archivo, etc., que proporcionan las computadoras que utilizan programas de CAD hacen posible dibujar cualquier proyecto sin preocuparse de ulteriores rectificaciones, escalas, actualizaciones, etc.

Un sistema CAD se define como el conjunto de equipo físico (hardware) y programas (software) capaz de crear y controlar una base de datos gráfica, que contiene un dibujo determinado susceptible de ser modificado.

Al igual que ocurre con el dibujo manual, con un programa CAD se consigue cualquier dibujo, por complejo que sea, creando cuantos objetos gráficos básicos sean necesarios y combinándolos entre sí para formar las figuras adecuadas.

El proceso de trabajo se basa en seleccionar la función que se ha de ejecutar e introducir los datos que solicita el programa para definir la figura pretendida, repitiendo esta acción cuantas veces sean precisas.

Los programas que manejan gráficos utilizan, en general, como sistemas de representación matrices o vectores. En el primero de estos sistemas, de gráficos binarios, se utiliza una

Aplicaciones de la computación

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El diseño asistido por computadora permite la utilización de los recursos informáticos para realizar complejos dibujos técnicos.

matriz o entramado de puntos que contienen, de forma secuencial, los valores codificados de posición, brillo y color de cada punto representado. El segundo modo de representación, de gráficos vectoriales, utiliza tablas de coordenadas, o vectores, que definen los datos geométricos matemáticos de cada objeto básico del dibujo.

Los programas que manejan gráficos binarios dependen totalmente de los sistemas físicos que utilice la computadora o, más exactamente, del dispositivo periférico encargado de representar la información, la pantalla, la impresora o el trazador gráfico. Los gráficos creados con este tipo de tecnología son relativamente difíciles de editar o modificar. Su trazado en papel posee exactamente la misma resolución a la que han sido creados. La mayor parte de los programas CAD de uso profesional manejan gráficos vectoriales, que presentan la ventaja de que, al estar definidos matemáticamente, se pueden editar sin perder exactitud y no dependen del equipo físico. La calidad del trazado en pa-

pel depende sólo de la del trazador o impresora utilizado.

Algunos programas CAD disponen de herramientas para modificar el programa y adaptarlo a las necesidades de cada usuario. En tal caso, se dice que el programa posee una estructura abierta. Por el contrario, si el programa no permite que se modifiquen sus funciones para ajustarse a las necesidades del usuario, se hablará de sistema cerrado.

Para dibujar, los programas CAD utilizan algoritmos capaces de crear figuras geométricas básicas, como puntos, líneas rectas, arcos de circunferencia, líneas curvas, circunferencias o elipses. Por el mismo sistema, también dibujan los textos que se incorporan a un dibujo técnico, pudiendo controlar varios tipos de letras, variar su tamaño, su inclinación, etc. El proceso es muy simple: el usuario activa la opción que le interesa, el programa solicita los datos necesarios para dibujar el objeto gráfico seleccionado y, cuando se introducen, crea la figura que corresponde a dichos datos. Las entidades de

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dibujo se acompañan de características propias e individualizadas, como son el color, el tipo de línea, el espesor de línea, etc. Las funciones de edición utilizan los vectores de los objetos gráficos del dibujo para modificarlos, borrarlos, aumentarlos, reducirlos y moverlos por medio de operaciones matemáticas, manteniendo así la exactitud que exige el dibujo técnico.

Es posible además insertar en el dibujo actual símbolos, bloques, módulos o dibujos predefinidos anteriormente, evitando el trabajo de repetir una y otra vez las figuras que se repiten regularmente.

El dibujo en papel se realiza mediante trazadores gráficos de plumillas, chorro de tinta o electrostáticos; en algunos casos se utilizan sistemas de trabajo diferido (spooler) que liberan a la máquina de la tarea de permanecer al tanto del envío de la información hacia el periférico.

Los primeros programas CAD trabajaban solamente en dos dimensiones, pero la utilización de nuevas tecnologías ha permitido la aplicación de tres dimensiones y técnicas de animación que facilitan la representación de cada pieza o construcción desde todos los puntos de vista. Los diseños así creados se convierten en objetos virtuales que sólo tienen existencia física en la memoria de la computadora, pero que pueden ser observados e incluso “visitados” por su recreación en la pantalla. Mediante estas herramientas, son posibles efectos tan vistosos como pasearse por el interior de un edificio o incluso por una ciudad inexistente.

Fabricación asistida La fabricación asistida por computadora, conocida por las siglas inglesas CAM (computer-aided manufacturing), se relaciona estrechamente con el diseño asistido para dar lugar a un grupo de ciencias y técnicas conocido por las siglas CIM (computer-integrated manufacturing, fabricación integrada por computadora). Este conjunto facilita la labor de los ingenieros en la fabricación de productos industriales.

Las tecnologías CIM se aplican en muy diversos campos de actividad como el diseño y fabricación industrial, el sector textil, la ganadería automatizada y otros muchos ámbitos.

Robótica Reciben el nombre de robots las máquinas manipuladoras que pueden ser controladas mediante un conjunto codificado de instrucciones. Algunos robots disponen de capacidades de aprendizaje mediante dispositivos sensores que les permiten interaccionar con el medio en el que se desenvuelven tomando información en tiempo real y cambiando su forma de reacción conforme a la información recibida.

El primer robot industrial trabajaba en 1961 en una fábrica de automóviles de General Motors. A partir de entonces, se ha utilizado la robótica intensivamente en el sector de la automoción en todo el mundo. Los robots tienen como finalidad facilitar el trabajo de las personas, asumiendo las tareas más fatigosas, peligrosas e

incómodas de un proceso o en las que es necesaria una gran precisión, sin errores, ya que no están afectados por elementos del ambiente como la contaminación o el ruido.

Estos ingenios se aplican también en exploración espacial, energía nuclear, proyectos militares, etc. Precisamente una de las grandes áreas de aplicación de sistemas integrados de diseño y fabricación asistidos por computadora y robots industriales de muy alta precisión es la industria electrónica y la fabricación de las propias computadoras.

En torno a ellos se ha desarrollado una ciencia y una tecnología propias, la robótica, cuyo objetivo es la puesta a punto de sistemas artificiales automatizados y capaces de ejercer una determinada acción física sobre el entorno.

La robótica se considera una ciencia interdisciplinar, ya que utiliza para su desarrollo los resultados obtenidos en otras disciplinas como la computación, la automática, las matemáticas, la inteligencia artificial, la mecánica, la biología o la medicina.

Las características que diferencian a un robot de cualquier otro mecanismo que ejerce una acción sobre el entorno son la automaticidad y, sobre todo, la versatilidad, por su carácter polivalente.

Frente a las ventajas de los robots, que implican un descenso en los accidentes laborales, estas máquinas

Robot artificiero utilizado para desactivar cargas explosivas.

Las cadenas de ensamblaje automatizadas ven optimizado su rendimiento mediante la utilización de la robótica.

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en los que la computadora se emplea para tareas de adiestramiento y desarrollo de estrategias, durante las que representa de forma simulada las características del medio real.

La realidad virtual consigue que una persona pueda observar el crecimiento de una planta, la evolución de una tormenta Imagen ampliada de una parte del cerebro, obtenida por o los efectos sobre un técnicas informáticas, en una resonancia magnética. avión de una avería.

Estas situaciones no desarrollan también su propia pro- se pueden observar por otros medios blemática al influir en la sustitución cómodos y económicos que no sean sistemática de las personas por dis- las computadoras. positivos electromecánicos, provoMediante sistemas informáticos se cando situaciones sociales conflicti- pueden también impartir y recibir envas como el subempleo y el paro. señanzas a través del teléfono y las redes de comunicación, obtener inforEducación e investigación mación de expertos en las más diverasistidas sas materias o formación continuada ajustada al tiempo disponible del Las computadoras entran en el ámbito alumno y a sus capacidades de aprende la educación como una parte de la dizaje, e incluso establecer aulas virutilización de medios audiovisuales, tuales en las que personas separadas pero con la ventaja de que emplean por cientos o miles de kilómetros de tecnología multimedia interactiva, lo distancia intercambian información que permite hacer llegar los conteni- mediante sistemas de teleconferencia dos al alumno en múltiples formas in- como si estuviesen reunidas en una teractivas. misma sala.

Las amplias posibilidades de las Muchos de los avances en investicomputadoras permiten compaginar gación sólo son posibles utilizando lo lúdico con lo formativo, representando mediante el juego situaciones de progresiva dificultad. El usuario puede intervenir en el desarrollo de los programas, plantear interrogantes o solicitar explicaciones, y el sistema se adapta a la velocidad y el ritmo de aprendizaje de cada persona de forma automática.

La capacidad de simulación es utilizada La introducción de la informática y de la tecnología en dispositivos de multimedia interactiva en las escuelas ha revolucionado los aprendizaje, como los sistemas de enseñanza. simuladores de vuelo,

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las capacidades de las computadoras para almacenar y manipular información. Algunas disciplinas científicas, como la física de altas energías o la investigación espacial, serían inviables más allá de sus planteamientos teóricos sin la rapidez y la capacidad de cálculo de las computadoras para adquirir y controlar datos. Por otra parte, a través de las redes de comunicación mundiales, los investigadores y estudiantes pueden acceder a ingentes volúmenes de información y líneas de investigación, combinar datos y localizar y recopilar información que requeriría meses de búsqueda por métodos tradicionales.

Las grandes cantidades de datos accesibles con los nuevos sistemas alimentan otro tipo de investigaciones mediante sistemas expertos, que utilizan la inteligencia artificial para desarrollar la ingeniería del conocimiento.

Medicina asistida Las primeras aplicaciones en medicina de la computación se realizaron para gestionar la información. Por una parte, se crearon grandes bases de datos especializadas e interconectadas entre sí, con las que los médicos consultan datos sobre cualquier dolencia, nuevos tratamientos o sintomatología de enfermedades raras.

Por otra parte, las computadoras almacenan los historiales médicos de los pacientes de forma que sean cómodamente accesibles en cualquier lugar a lo largo de su vida.

Los sistemas informáticos intervienen directamente en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades mediante la utilización combinada de complejos dispositivos sensores que vigilan funciones vitales de un paciente, como la presión sanguínea, la temperatura y el pulso, entre otras, dando la alarma en caso necesario.

Mediante el uso de computadoras es posible asociar y relacionar diversos datos del paciente integrando pruebas de laboratorio e imágenes en color y tres dimensiones producidas por tomografía axial, rayos X, efecto Doppler, resonancia magnética, ultrasonidos, etc. Estas técnicas se asocian en la actualidad a la inteligencia artificial y a la realidad virtual para crear

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La utilización de los recursos informáticos en medicina ha posibilitado el desarrollo de técnicas tan avanzadas como el diagnóstico por imagen, que permite la localización de diversas afecciones a través de la pantalla del monitor.

sistemas de diagnóstico altamente eficaces.

También la investigación se beneficia de las nuevas tecnologías en el desarrollo de nuevos medicamentos mediante biotecnología, procesando la información necesaria en períodos de tiempo muy breves. Proyectos como la secuenciación del genoma humano, que pretende cartografiar los 100.000 genes que constituyen el patrimonio genético del hombre, serían completamente imposibles sin la ayuda de computadoras.

En cirugía plástica y odontología, las computadoras pueden representar, con anterioridad a la intervención, el resultado previsible. Se trabaja así en representaciones virtuales tridimensionales que reconstruyen una imagen matemáticamente partiendo de varias vistas manipulables desde distintos ángulos. Con estas técnicas es posible planificar la mejor manera de abordar una operación.

Los pacientes con minusvalías físicas se benefician de prótesis diseñadas por computadora, en algunos casos manipulables mediante sensores y minúsculas computadoras. Se utilizan así robots accionados mediante órdenes de voz, sistemas de lectura

electrónica para invidentes, dispositivos inteligentes que suministran al paciente la cantidad de medicamento necesaria y muchos otros sistemas adaptados a las necesidades de cada caso.

Herramientas CASE La tecnología que propone la utilización organizada de métodos, procedimientos y herramientas a fin de construir sistemas de información recibe el nombre de CASE (computeraided software engineering, ingeniería de software asistida por computadora). El objetivo es enfocar el desarrollo de estos sistemas a una metodología asistida por computadora y utilizada por los analistas y programadores para agilizar y optimizar múltiples labores en el diseño y mantenimiento de programas.

Las herramientas CASE constituyen una filosofía global de modelización de las actividades empresariales y comerciales, que emplea el soporte de las computadoras como tecnología de diseño y descripción en todas las fases de cada proceso, desde su planificación hasta su aplicación.

Para el desarrollo y mantenimiento de aplicaciones de cierta envergadura se precisa la dedicación de un equipo de profesionales durante meses e incluso años. Las herramientas CASE recogen todo lo relativo al saber hacer o conocimiento práctico (knowhow) de estos equipos y garantizan la coherencia con futuros desarrollos, labores de mantenimiento o modificaciones, protegiendo además las inversiones realizadas en productos y sistemas.

Por medio de gráficos, los entornos CASE determinan los diferentes esquemas de análisis funcional, estructuras de datos y flujos de información utilizados en una aplicación.

El núcleo central de una herramienta CASE se conoce como depósito central de datos, o repositorio, que incluye el diccionario de datos y las tareas fundamentales que intervienen en todas las fases del ciclo de vida del desarrollo, así como en el soporte y mantenimiento. En él residen definiciones y relaciones, especificaciones del sistema como diagramas de flujo, pantallas, menús, esquemas de bases de datos y las claves para identificar y reutilizar posteriormente los códigos.

Redes y autopistas de la información El concepto de autopistas de la información (information superhighway) fue utilizado por primera vez por el que más tarde sería vicepresidente de Estados Unidos, Al Gore, para designar los nuevos servicios de telecomunicación basados en tecnología por cable de fibra óptica. Posteriormente, el concepto se ha generalizado aplicándose a las redes globales, como Internet, soportadas por la red telefónica mundial y en las que solamente algunos usuarios están conectados a través de fibra óptica.

Mediante la utilización de cables de fibra óptica se consigue una mayor capacidad de comunicación, ya que en este soporte se dispone de un ancho de banda muchísimo mayor que en el cable metálico tradicional y es posible transmitir más información

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con mayor velocidad. La fibra óptica puede transmitir 150.000 veces más información que el cable metálico; mientras que en un cable telefónico se transmite una llamada, en uno de fibra viajan de forma simultánea hasta 25.000 llamadas.

La autopista de la información tiende a englobar en un solo ente a las computadoras, el teléfono y el televisor, facilitando diversas actividades en el mundo del ocio, el segmento de las compras desde casa, las comunicaciones interpersonales, las reuniones virtuales y contactos entre usuarios de todo el mundo, el teletrabajo, la educación, etc.

La red Internet se considera lo más aproximado a la idea de autopista de la información, al tratarse de una red global por la que actualmente puede circular información multimedia: texto, conversaciones en tiempo real, sonido digitalizado e incluso vídeo digital, aunque la calidad no es muy buena si en la transmisión intervienen líneas telefónicas convencionales porque el ancho de banda de las líneas empleadas es demasiado limitado.

Las autopistas de la información constituyen, por tanto, una nueva herramienta con más peso cada día como elemento de comunicación. Datos, voz, fax, vídeo, música estereofónica, películas, televisión: toda la información viajará por la fibra óptica y hará posible una interacción total con el usuario.

diante el correo electrónico o dejarse a disposición de toda la red. Internet dota a sus usuarios de un medio para acceder a un fondo mundial enriquecido con los recursos y conocimientos de millones de personas.

Esta red no existe más que en el concepto: no hay un organismo ni un edificio concreto donde se localice. Se crea cada vez que se conectan entre sí dos computadoras. El gobierno y la opinión pública de Estados Unidos, principales usuarios, dominan Internet con sus criterios éticos y comerciales, e imponen las costumbres de la red.

No se conocen los números exactos de las personas conectadas, cuántas computadoras hay entrelazadas o el dinero que se está empleando, pero las cifras estimadas son espectaculares. Se cree que en Internet se vive una progresión de crecimiento exponencial, a un ritmo sólo similar al de algunas poblaciones biológicas.

En 1982 se modificó el protocolo utilizado, adoptándose el TCP/IP (Transfer Control Protocol/Internet Protocol), protocolo de comunicaciones estándar que utilizan todas las computadoras conectadas a la red. Ello hace posible la conexión universal.

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En 1983, el Pentágono estadounidense retiró parte de sus servidores ARPAnet del uso semipúblico y creó su propia red, llamada Milnet. Por su parte, la organización también estadounidense NSF (National Science Foundation) organizó NSFnet, considerada como el embrión real de Internet. En 1992, nació ISOC (Internet Society), una fundación privada con el propósito de coordinar el crecimiento de la red. Pero el detonante del desmesurado crecimiento de la red en todo el mundo fue la creación y desarrollo del concepto de tela de araña mundial (WWW, World Wide Web), en 1989, por parte del inglés Timothy Berners-Lee y la creación, en 1993, del programa Mosaic por Marc Andreessen, un estudiante de la Universidad de Illinois.

Para el acceso a Internet de los usuarios se distinguen cuatro componentes: el operador de comunicaciones, el proveedor de conexión, el proveedor de contenidos y el usuario.

El operador de comunicaciones es la empresa de telecomunicaciones que proporciona la infraestructura telefónica y se encarga de instalar líneas especiales de datos para que se en-

Internet, red entre redes Internet es una red que conecta redes de computadoras, una red entre redes de ámbito mundial que usa un protocolo de comunicaciones común para el intercambio de ficheros entre dos máquinas situadas en cualquier lugar del mundo, sin más limitación que la velocidad de las transmisiones.

Se trata de un medio de comunicación bilateral directa y libre entre individuos e instituciones, más ágil que el teléfono, porque hace posible el intercambio de textos e imágenes de gran complejidad. Además, soporta un tipo de comunicación múltiple: la información que se transmite se puede ofrecer a un solo individuo me-

Las autopistas de la información constituyen redes globales por las que circula información multimedia. En la imagen, usuarios “navegando” por las redes de comunicaciones.

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ganchen entre sí los proveedores, lo que permite a los usuarios conectarse mediante módem a través de las líneas telefónicas normales.

El proveedor de conexión está conectado permanentemente a la red.

A su vez, la computadora está disponible durante las veinticuatro horas del día, para que los usuarios se conecten por teléfono. Es, por así decir, la puerta de entrada a Internet mediante una contraseña.

El proveedor de contenidos deposita información en la red. En esta categoría se incluyen instituciones oficiales, universidades, centros de investigación, medios de prensa, empresas de todo tipo y particulares.

En algunos casos, existe actividad económica: información protegida por contraseñas, por la que es preciso pagar, ofertas de venta directa o información gratuita con contenido publicitario subvencionada por el anunciante.

En Internet cada computadora tiene asignada una dirección IP de cuatro números, donde cada número es un byte cuyo valor oscila entre 0 y 255.

Dentro de la computadora, la dirección se completa con los apellidos de cada documento. Cuando un usuario pide conexión con un lugar determinado del que da un nombre, el sistema consulta la guía de direcciones y

le encamina hacia la máquina y el documento requeridos.

Desde el punto de vista del usuario, su módem marca un teléfono, se conecta y en su computadora empieza a fraguarse un texto, a menudo complementado con imágenes gráficas, en el que algunas palabras subrayadas ocultan tras de sí otros textos relacionados, otros gráficos y nuevas palabras resaltadas. Es el hipertexto HTML (Hypertext Markup Language), el sistema de códigos que envuelve a los mensajes para etiquetar sus contenidos, en el que esas palabras subrayadas, que son sensibles, guardan codificada la referencia del documento con el que se relacionan.

Es posible conectarse a Internet mediante un proveedor especializado, una compañía que se establece como puente entre los usuarios finales y la red, o bien a través de alguna organización gubernamental, científica o universitaria. Según el proveedor, se tendrá acceso a uno o todos los servicios de Internet.

El número de usuarios de Internet ha crecido desde su creación de forma exponencial.

Cada red integrante cuida de sus recursos y de su conexión local a la red, y se hace responsable de sus problemas internos. Este fenómeno se

repite localmente, donde cada máquina conectada directamente es responsable de su conexión hasta el siguiente nodo jerárquico. No existe un único director o responsable de la red, aunque sus redes constituyentes puedan tenerlo. Existe un organismo, denominado InterNIC (Internet Network Information Center), que se encarga de definir los nombres de los nodos, asignar direcciones y dominios y supervisar el funcionamiento de la red.

La conexión de todas estas computadoras y redes de computadoras, muchas de ellas con sistemas operativos diferentes, ha sido posible gracias al protocolo de comunicación TCP/IP, principal lenguaje de comunicación en la red. El inconveniente es que el TCP/IP está pensado para máquinas conectadas físicamente a la estructura de la red. Para dar soporte a los usuarios que se conectan mediante módem, se utiliza el protocolo SLIP, que sirve para emular una conexión TCP/IP a través del puerto serie de una computadora. Otras formas de conexión se realizan mediante programas pasarelas (gateway) que hacen posibles servicios concretos o limitados como el correo electrónico sin necesidad de usar una conexión TCP/IP.

Los servicios que ofrece Internet Telnet. Telnet es una aplicación de terminal para la conexión remota con cualquier computadora de la red, como si se tratara de un terminal propio. Lo que se escribe mediante el teclado es procesado por la máquina remota, y el resultado se envía al monitor del emisor como si el teclado y la pantalla se encontraran físicamente conectados a la computadora. Se pueden iniciar varias conexiones Telnet simultáneamente, ya que la información dirigida a cada máquina va precedida por su dirección gracias al protocolo IP. Algunas empresas crean así una red corpora-

Usuarios de un “cybercafé”, nombre con el que se designa a los establecimientos que, además de consumiciones, ofrecen a sus clientes la posibilidad de utilizar las últimas novedades en tecnología informática.

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Mediante el software Dialpad, a través de internet, es posible realizar llamadas telefónicas que combinan la transmisión de voz con otras capacidades multimedia.

tiva nacional o internacional de bajo coste.

Correo electrónico. Cada usuario de Internet está identificado con una dirección de correo electrónico. La dirección se construye mediante el identificador del usuario, seguido del símbolo “arroba” (@) y por el nombre del dominio. Para enviar correo basta con escribir el texto mediante un programa adecuado e indicar la dirección del destinatario. La transferencia del correo no se produce mediante una conexión en línea con el ordenador del receptor, sino que se transfiere de nodo en nodo, buscando el camino óptimo hacia su destino. El tiempo de demora en la transferencia de los mensajes es muy variable, y depende de las condiciones de tráfico de la red en un momento dado y de las características de la conexión de las computadoras implicadas. En condiciones normales, el tiempo varía desde unos minutos a varias horas. El mensaje quedará almacenado en la máquina destino, y la siguiente vez que acceda el usuario será avisado de que tiene nuevos mensajes sin leer.

Los programas asociados añaden multitud de funciones útiles al correo electrónico, como opciones de encriptado, destino múltiple, reenvío automático a otra dirección o definición de grupos de usuarios que compartan todos los mensajes de un mismo tema. Así mismo, la mayoría de los programas soportan la posibilidad de incluir información binaria (programas ejecutables, documentos de aplicaciones, etc.) en el texto del mensaje.

Es posible enviar correo a usuarios de otras redes o servicios electrónicos que disponen de pasarelas para traducir los diferentes formatos de mensajes.

Transferencia de ficheros. FTP (file transfer protocol, o protocolo de transferencia de ficheros) permite a los usuarios de Internet recibir y enviar ficheros de todas las máquinas conectadas a la red. Así, es posible

transferir en los dos sentidos cualquier fichero disponible. La mayoría de los servidores de ficheros trabajan en sistema operativo Unix, por lo que los ficheros y directorios tendrán nombres con las convenciones Unix, pero que se convierten automáticamente a las convenciones utilizadas en el sistema operativo que se utiliza para la conexión.

Búsqueda de ficheros. Los servidores Archie se ocupan de construir ficheros índice, recabando periódicamente los datos identificativos de cada servidor FTP anónimo de Internet. Se puede acceder a ellos mediante la aplicación Telnet o bien mediante correo electrónico. Los criterios de búsqueda pueden utilizar caracteres comodín y verificarse por nombre o descripción. Existen varios servidores Archie distribuidos por el mundo.

Noticias y listas de distribución.

Las news (noticias) o newsgroups (grupos de noticias) se crearon en 1979 en Usenet como medio para establecer tertulias electrónicas, útiles para intercambiar información sobre los miles de áreas temáticas disponibles. Cualquier usuario de la red puede participar en los debates de los temas preferidos y beneficiarse del conocimiento de los demás. Aun en las áreas más marginales o especializadas se encontrarán usuarios con similares intereses, que pueden limitarse a observar de forma anóni-

ma, participar, discutir, hacer nuevos amigos o defender la tesis más descabellada frente a personas de todo el mundo.

Cada newsgroup recoge todos los mensajes de los usuarios sobre un mismo tema. Cada vez que un usuario accede, puede leer los nuevos mensajes que han llegado al área desde su última conexión y dejar alguno propio. Generalmente existen varios hilos de conversación activos.

Cualquier persona puede adherirse a una de estas conversaciones, respondiendo a un mensaje concreto o proponiendo o preguntando algo totalmente nuevo. La siguiente vez que otros usuarios conecten, verán los nuevos mensajes y podrán enviar sus respuestas. Este proceso, repetido una y otra vez, hace posible mantener debates relativamente fluidos.

Existen dos formas básicas de acceder a las áreas de mensajes: los servidores de noticias y las listas de distribución. Los servidores de noticias guardan los últimos mensajes producidos en las áreas disponibles. A través de programas especializados, es posible conectar con el servidor para leer los mensajes generados acerca de un tema o escribir alguno nuevo, pero sin necesidad de transferirlos físicamente a nuestro ordenador.

Las listas de distribución (mailing lists) envían en forma de correo electrónico todos los mensajes del área

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solicitada, según son producidos por sus autores. Las computadoras que gestionan las listas se limitan a recoger los mensajes que les llegan sobre un tema y a distribuir automáticamente reproducciones a todos los usuarios suscritos. El volumen del tráfico de datos generado por las listas de distribución es obviamente mayor que el de los servidores de noticias.

Gopher. Con el fin de estructurar y homogeneizar el gran volumen de datos distribuido en los nodos de la red, Gopher es un servicio de información sobre los recursos de Internet, organizado en más de 3.000 servidores interconectados. Cada servidor se encarga de organizar una parcela local de la información, pero la creación de referencias cruzadas entre ellos hace que funcionen como una sola entidad. La información se presenta clasificada por tipos y accesible mediante menús jerárquicos. Para acceder al servicio basta con conectar con el servidor Gopher más cercano y navegar por los menús hasta localizar la información deseada.

WAIS (Wide Area Information Server). En la misma línea, el programa WAIS efectúa búsquedas por contenido en grandes documentos textuales o bases de datos. En lugar de navegar por menús de opciones, en este caso sólo es necesario proporcionar una serie de palabras que caractericen el tema concreto por el que se muestra interés. Como resultado, se obtiene la lista de documentos que cumplen con lo solicitado. Existen numerosos servidores WAIS en la red Internet, cada uno de ellos especializado en un asunto concreto. Para acceder a ellos es necesaria una aplicación cliente.

Navegando por los menús de Gopher, puede encontrarse la lista temática de dichos servidores WAIS. WWW (World Wide Web, telaraña mundial). El sistema WWW es un intento de estructurar exhaustivamente toda la información y recursos de la red Internet, basado en una red global de documentos en formato hipertexto conectados entre sí mediante vínculos múltiples, capaz de soportar imágenes, música y vídeo digital e interfaz totalmente gráfica.

Permite viajar a través de la red, de

un documento a otro, mediante referencias cruzadas entre documentos dispersos. La selección de un término en una página puede apuntar a otro servidor que lo desarrolla, situado a miles de kilómetros. WWW es capaz de mostrar gráficos e iconos a todo color e integra en sus páginas la posibilidad de acceso a servidores de información WAIS, Gopher o FTP, además de establecer conexiones Telnet y correo electrónico cuando es necesario. Las enormes posibilidades de esta herramienta acercan a Internet al concepto de autopista de la información.

Existen varios servidores WWW repartidos por Internet, donde se puede consultar la información siempre que se disponga de una aplicación cliente que entienda el formato manejado. El acceso a WWW necesita una conexión TCP/IP completamente funcional. De todas las posibilidades de la red, ésta es la más dependiente de una conexión rápida.

Inteligencia artificial y sistemas expertos Por Inteligencia Artificial (IA) se conoce a la rama de la computación que intenta conseguir que las máquinas simulen la inteligencia humana en lugar de limitarse a realizar operaciones repetitivas de tratamiento. Las técnicas de IA pretenden enseñar a las computadoras a razonar, capacitándolas para resolver una amplia gama de problemas que requerirían el uso típico de inteligencia en caso de ser resueltos por seres humanos.

El término inteligencia artificial fue acuñado por John McCarthy en 1956 en el Darmouth College de Hanover (New Hampshire, Estados Unidos).

El primer programa considerado como inteligencia artificial fue Logic Theorist, que era capaz de demostrar teoremas sustituyendo las cantidades numéricas por símbolos. Utilizaba el llamado IPL (Information Processing Language, lenguaje de proceso de información), que hacía posible el tratamiento de conceptos por computadora.

En general, se consideran dos ten-

dencias dentro de la inteligencia artificial. La primera representa el mundo real mediante símbolos, buscando sistemáticamente los resultados en un espacio de soluciones, como en los sistemas expertos. La segunda pretende obtener la inteligencia mediante la simulación de la estructura del cerebro humano mediante sistemas de aprendizaje llamados redes neuronales.

Sistema experto Un sistema experto es una aplicación de computadora que reúne un gran volumen de conocimientos especializados acerca de una materia determinada y, basándose en ellos, puede resolver problemas complejos y tomar decisiones referidas a esa materia.

Se utilizan sistemas expertos basados en inteligencia artificial en diversas tareas, como reconocimiento óptico de caracteres, diagnóstico de enfermedades, diseño de circuitos electrónicos, control de tráfico aéreo, espectrometría de masas en aplicaciones de energía atómica, análisis y síntesis del ADN, reconocimiento de la voz humana, reconocimiento de imágenes y visión artificial. También se emplea en la resolución general de problemas y en los llamados juegos inteligentes, como el ajedrez o el backgammon. La inteligencia artificial tiene representación en la casi totalidad de las ramas del saber humano.

Lenguaje natural El programa Eliza, desarrollado en 1966 por Joseph Weizenbaum, es capaz de mantener una conversación coherente con una persona asumiendo el papel de un psiquiatra. No comprende realmente el lenguaje ni la materia sobre la que se dialoga, sino que funciona por medio del análisis semántico.

En su mayoría, las personas son incapaces de distinguir a Eliza de un ser humano contestando desde otro terminal.

De entre los lenguajes de programación más utilizados en inteligencia artificial cabe destacar el Lisp (contracción de List processing, o proceso de lis-

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Página Web. El sistema WWW se basa en una red global de documentos en formato hipertexto conectados entre sí, que permite navegar a través de la misma mediante referencias cruzadas entre documentos dispersos.

tas) y el Prolog (Programming Logic, programación lógica). Lisp es un lenguaje dotado de una sintaxis simple para el tratamiento de información expresada mediante listas, que son procesadas recursivamente hasta alcanzar los resultados. Prolog es un lenguaje declarativo en el que los programas están formados por hechos y reglas, conjunto de elementos que pueden crear modelos de la realidad y nuevos elementos a partir de las reglas.

Universidad de Harvard. Otro de los pioneros de los sistemas de realidad virtual concebidos desde el punto de vista artístico es Mort Heilig. Desde entonces, la realidad virtual ha estado muy relacionada con el arte, la

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ciencia-ficción, la simulación y el diseño tridimensional, así como con las aplicaciones en investigación espacial y militar para simular entornos peligrosos para el hombre y experimentar en ellos sin riesgo.

La simulación de un entorno virtual interactivo es la creación y el control de un modelo tridimensional generado por computadora, que hace posible su percepción y manipulación interactiva en tiempo real. La computadora se encarga de recalcular y actualizar constantemente la representación que ofrece, teniendo en cuenta la situación y el punto de vista del usuario y mostrando la imagen que correspondería a la situación si fuera real.

Se denomina mundo virtual a la simulación de entornos en los que el usuario del sistema se encuentra inmerso.

La aplicación más conocida de esta tecnología son los simuladores de vuelo. Utilizada para el aprendizaje o el entrenamiento con todo tipo de vehículos, aviones, barcos, etc., la computadora que maneja el sistema crea un mundo realista virtual de imágenes tridimensionales, sonidos e incluso movimiento mediante el uso de plataformas y émbolos hidráulicos. El usuario interacciona con el mundo virtual a través de una cabina simulada con todos los elementos de que dispondría en la realidad. La computado-

Realidad virtual El concepto de realidad virtual se refiere a la representación de objetos inexistentes mediante una interfaz entre el hombre y la máquina que hace posible la simulación gráfica, interactiva y en tiempo real, de tal forma que tanto el cerebro humano del usuario como el objeto representado aparentan comportarse con parámetros propios del mundo real.

El término realidad virtual fue creado en 1965 por Ivan Sutherland en una tesis sobre la materia para la

Los videojuegos interactivos adaptados al entorno de las computadoras personales constituyen un buen ejemplo de las aplicaciones de la informática en el ámbito de lo lúdico.

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ra recibe, mediante sus sensores, información sobre las acciones que adopta el usuario en cada momento, moviendo palancas o pulsando botones, y recalcula inmediatamente las imágenes correspondientes a la nueva situación, los efectos sonoros (una alarma acústica, por ejemplo) y la nueva ubicación espacial de la cabina de simulación.

Se consideran tres tipos de mundos virtuales: mundo muerto, en el que no existen partes interactivas, como un decorado que se puede explorar; mundo real, en el que existen elementos con los que se puede interaccionar que tienen atributos realistas, y mundo fantástico, aquel en el que es posible realizar tareas irreales, como atravesar una pared o volar.

Para interaccionar con las representaciones creadas por computadora se utilizan muchos tipos diferentes de dispositivos relacionados con los sentidos humanos, que se encargan de facilitar la inmersión del usuario en el entorno virtual.

El dispositivo más elemental es la pantalla o monitor, en el que se pueden visualizar entornos creados con programas de diseño (CAD) en tres dimensiones. Estos sistemas se denominan de realidad virtual de sobremesa (desktop virtual reality), y son herramientas de trabajo habitual en ámbitos como la arquitectura, la ingeniería, el diseño, la educación y el ocio.

Para obtener experiencias virtuales individuales de alto grado de integración se utilizan cascos visualizadores y guantes virtuales, en una tecnología denominada realidad virtual de inmersión. El casco contiene pantallas colocadas delante de cada ojo a las que la computadora envía imágenes ligeramente diferentes para crear el efecto estereoscópico que proporciona al cerebro del usuario la sensación de tridimensionalidad, así como auriculares capaces de proporcionar sonido con efecto tridimensional.

Con el guante virtual, o guante de datos, es posible tocar los objetos virtuales enviando esa información a la computadora, que detecta el grado de flexión de cada dedo y, en algunos modelos, devuelve al usuario una realimentación táctil en forma de pequeñas presiones.

Entre las aplicaciones de esta tecno-

La utilización de computadoras en la industria cinematográfica logra resultados de extraordinario realismo y perfección técnica.

En la imagen, fotograma del filme Toy Story, producido por la Compañía Disney.

logía, destacan las modelizaciones de espacios que permiten, por ejemplo, pasear por una futura vivienda o evaluar cómo va a resultar un diseño de sala acústica. En medicina, por su parte, se estudian modelos virtuales de pacientes para el aprendizaje y la práctica de procedimientos quirúrgicos.

Ocio y tiempo libre por computadora La aplicación de las computadoras a la industria del ocio ha logrado la creación de diversiones computarizadas, desde el videojuego doméstico a complejas tecnologías multimedia, además de la elaboración y animación de películas, la música, el deporte e incluso las relaciones personales virtuales.

Música. La utilización de computadoras para la creación musical hace posible fomentar la creatividad y las ideas, sin que sea necesario un dominio estricto de la técnica instrumental. Las técnicas de muestreo (sampling) permiten digitalizar cualquier sonido, como por ejemplo el de la caída de un objeto al suelo, que posteriormente puede ser manipulado, deformado, acelerado o ralentizado en la computadora para su inclusión en una melodía musical. En este contexto, se utilizan hiperinstrumentos, conjunto de componentes electrónicos dirigidos por una computadora central.

Deporte. En el ámbito del deporte, las computadoras desempeñan un importante papel en la compilación de información estadística, determinando las posibilidades de los depor-

tistas según su historial médico y propiamente deportivo.

Es posible combinar técnicas de la medicina asistida por computadora mediante dispositivos sensores que determinan la potencia, velocidad y consumo de energía del deportista en sus entrenamientos, ayudándole a corregir errores y a optimizar su técnica para lograr los mejores resultados.

Juegos por computadora. Muchos juegos de computadora están dedicados a especialidades deportivas que pueden así practicarse en casa, ante la pantalla del televisor, empleando una microcomputadora. Los videojuegos existentes en gran número para el entorno de las computadoras personales incorporan secuencias de vídeo real digitalizado y bandas sonoras de alta calidad mediante la utilización de dispositivos de almacenamiento óptico, como el CD-ROM. Existe una infinita gama de juegos deportivos, aventuras conversacionales, simuladores de vuelo o espaciales, de estrategia, etc.

La industria de los juegos por computadora tiende a la utilización de la tecnología de realidad virtual para conseguir introducir al usuario en un ambiente generado por la computadora, engañando simultáneamente a los cinco sentidos para llegar a experimentar sensaciones realistas.

El crecimiento de la potencia de las computadoras y las nuevas técnicas de programación y generación de gráficos en tres dimensiones en tiempo real han incrementado la complejidad de los juegos, que cada vez ofrecen animaciones más rápidas y detalladas.

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Cine y computadoras. En la industria cinematográfica se utilizan computadoras que hacen ilimitadas las posibilidades de la posproducción partiendo de la imagen filmada. Es posible, así, clonar a los actores, modificar los escenarios digitalmente y transformar una imagen en otra completamente diferente en una secuencia continua. La utilización de estas técnicas reduce la necesidad de buscar localizaciones o construir decorados, de forma que un solo creador pueda realizar la totalidad de una película equipado con los sistemas de computadoras adecuados.

Prácticamente en todas las películas modernas intervienen las computadoras, facilitando movimientos de cámara imposibles y texturas, colores y vistosos efectos de apariencia fantástica o realista.

El alto grado de realismo conseguido con estos medios provoca también cierta alarma, ya que es posible engañar al público mediante una simple ilusión digital. Las posibilidades abiertas son tales que la utilización de computadoras probablemente dejará obsoleto en un plazo breve el soporte en celuloide y los equipos clásicos de producción cinematográfica.

Nuevos soportes digitales. Con el avance de la industria multimedia aparecieron en el mercado diferentes tipos de soportes ópticos incompatibles entre sí. La industria que combina la computación, la música, el cine, el vídeo y los videojuegos acordó en 1996 crear un único formato digital de alta capacidad denominado DVD (Digital Video Disc). Para ello, 29 grandes compañías fabricantes de todo el mundo en estos sectores formaron una alianza tecnológica para el lanzamiento mundial del DVD. El objetivo del proyecto es crear un estándar común de disco digital utilizable en los equipos fabricados por los asociados manteniendo la compatibilidad con los soportes de CD-ROM, CD-I y CD-audio. Los nuevos discos DVD tienen las mismas dimensiones que todos ellos, pero almacenan de cinco a veinte gigabites de información, con un costo de fabricación similar al de los compactos, y están diseñados de modo que no necesitan ninguna carcasa o caja de protección.

Aplicaciones de la computación

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Los adelantos informáticos han permitido la participación de las computadoras en la composición musical, aumentando así la creatividad y la calidad del sonido.

Con estas prestaciones, en los nuevos discos DVD será posible almacenar todo tipo de contenidos: programas y datos de computadora, videojuegos, música, vídeo, películas de cine, etc.

Es por ello que se los considera el soporte multimedia del futuro.

De hecho, a partir de 1998 comenzó a difundirse el DVD-ROM, formato de disco de video digital en el que la capacidad de almacenamiento alcanza los 47 gigabites, es decir, que prácticamente duplica la capacidad máxima del DVD.

Ética digital y nuevas figuras delictivas La seguridad de los sistemas de computadoras y de comunicaciones requiere técnicas, equipos y procedimientos especializados. Una compañía u organización ha de proteger y salvaguardar sus recursos, incluidos los de origen electrónico, ya que las empresas que utilizan computadoras son muy vulnerables a pérdidas de datos y no podrían funcionar correctamente en caso de desaparición o destrucción de sus elementos de hardware o software.

Cuando una computadora se conecta a una red, ésta ofrece unas puertas para que el resto de las computadoras puedan introducir o extraer información de la misma. Por estas puertas, conocidas como servicios y diseñadas para compartir entre los ordenadores de la red discos, impresoras, UCP, etc., pueden intentar “colarse” intrusos o piratas no deseados.

Cuando un pirata (hacker) ataca a un ordenador conectado a la red, estudia su vulnerabilidad mediante otros programas que se dedican a investigar los distintos servicios de red hasta conseguir entrar. Una vez dentro puede conseguir más direcciones, diseminar virus, dañar datos, etc.

Existen algunos programas diseñados especialmente para ayudar a los administradores de los sistemas a descubrir sus puntos vulnerables, pero ocurre que este tipo de herramientas software son también herramientas ideales para los piratas.

Proteger las redes y datos privados contra los intrusos implica inversiones en recursos humanos y computadoras para alcanzar el equilibrio entre seguridad y costos deseados. Existen también programas capaces de avisar al administrador de un sistema cuando éste está siendo “olfateado” por otros programas para averiguar su grado de vulnerabilidad. Es posible aislar la computadora conectada a una red externa, como Internet, del resto de la red interna mediante un programa “cortafuegos”. De esta forma, sólo se permiten comunicaciones previamente especificadas por un administrador entre la computadora que atiende a la red externa y las de la red interna.

Protección legal de los programas de computadora En la mayoría de los países está expresamente prohibida, sin el consentimiento del autor del programa, la

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INFORMÁTICA

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En la mayoría de los países está prohibida la reproducción total o parcial de un programa informático sin el consentimiento del autor del mismo.

reproducción total o parcial de un programa informático por cualquier medio y bajo cualquier forma, incluida la ingeniería inversa.

Normalmente, no es necesario ningún requisito especial para obtener los derechos de autor de los programas de computadora, y la propiedad intelectual del autor sobre la obra original que ha creado se reconoce inmediatamente desde el momento mismo de su creación.

Las leyes, por lo general, no distinguen con qué instrumentos el creador elabora sus programas, de la misma manera que no diferencian con qué instrumentos se elabora una obra artística o científica, para reconocer su originalidad y ampararla bajo su protección.

Se pueden elaborar programas originales a los que las leyes reconozcan los derechos de autor no sólo a partir de los lenguajes estándar de programación, sino de elaboraciones más complejas que puedan ser personalizadas, e incluso de lenguajes de script, ya sean específicos para la aplicación en concreto o genéricos para diversas aplicaciones.

Emplear cualquier programa implica disponer de la licencia del mis-

mo, al menos para utilizarlo. Es preciso tener en cuenta la necesidad de respetar también las cláusulas concretas que expresan la voluntad del poseedor de la licencia y que se aceptan al adquirir un programa. Por ejemplo, en algunos casos se establece que las posibilidades de personalización de un determinado software sean empleadas exclusivamente en beneficio del usuario, y no con fines de comercialización. En este supuesto, para crear un programa comercial habrá que ponerse de acuerdo con el poseedor de la licencia. En muchos casos no se establece este tipo de cláusulas para facilitar la libertad de los programadores.

La jurisprudencia en Estados Unidos reconoce el concepto de semejanza sustancial, que ha sido también recogido por las directivas de la Unión Europea, entendida como la semejanza de fragmentos de un programa literalmente coincidentes, y semejanzas no literales de carácter global.

Las consecuencias de una reclamación en caso de copia ilegal de programas de ordenador varían según las legislaciones de los diferentes países. Algunas de las exigencias plantea-

bles son las siguientes: el reconocimiento de la autoría sobre el programa y copias distribuidas; la entrega o destrucción de las reproducciones o medios en los que se contenga, tanto el código fuente como los ejecutables; la devolución de los beneficios obtenidos con el programa; indemnizaciones por daños y perjuicios, y otros.

En algunos países existe un registro de la propiedad intelectual donde es posible inscribir los programas de computadora como obras originales, reconociéndose así la autoría y la titularidad de los derechos. En otros países se utiliza el depósito del programa ante notario, en sobre cerrado y con manifestación de la condición de autor. Se acude también a cualquier otro medio de prueba aceptado en la legislación de que se trate.

Sistemas de protección. Se utilizan secuencias de instrucciones, denominadas gusanos, para paralizar las funciones de un programa o de una parte del mismo como medio de defensa contra reproducciones ilegales.

Estas secuencias, que actúan en determinadas condiciones, son técnicamente semejantes a los virus, de los que se diferencian fundamentalmente en que se emplean como medio de protección contra reproducciones ilegales. Algunos paralizan la aplicación en determinada fecha, mientras otros detienen ciertas funciones, con lo que sólo se pueden ejecutar algunas de ellas, al estilo de una demostración.

Existen también gusanos que atacan los datos contenidos en la aplicación o incluso llegan a infectar el disco duro o a causar daños al sistema operativo. En el caso de las secuencias de instrucciones que interfieren en el funcionamiento de otras aplicaciones o del propio sistema operativo, en cuanto sobrepasan los límites de la autodefensa se trataría de auténticos virus.

Otra manera de defensa es el uso de discos llave en el proceso de creación de ejecutables. La protección puede realizarse mediante circuitos de hardware conectables a la computadora, o mediante combinaciones de circuitos de hardware y software. En conjunto, todas las técnicas tienden a ofrecer

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una delimitación cada vez más perfecta de los derechos de propiedad sobre los programas.

Derechos de autor. El anuncio de derechos de autor (copyright) consta de tres elementos de los programas informáticos que le hacen internacionalmente reconocido por los países de la Universal Copyright Convention (Convenio Universal sobre los Derechos de Autor): – La letra “c” encerrada en un círculo (©).

– El año de la primera publicación de la obra.

– El nombre del titular de los derechos de autor.

Debe estar emplazado en un lugar visible de todas las reproducciones publicadas con el consentimiento del autor. En los países anglosajones, la obligación de respetar la obra nace de un contrato que se entiende concluido cuando se recibe un ejemplar de la misma con la condición de que no se efectúe ninguna copia de ella. La condición debía aparecer de manera manifiesta en las reproducciones distribuidas. De esta forma, el autor se reservaba el derecho de copia, el copyright, de la obra. Si no aparecía el aviso se entendía que cualquiera tenía derecho a extraer reproducciones. Así lo entendieron en Estados Unidos hasta 1988. En la tradición continental europea, cualquier persona está obligada a respetar la obra original por el hecho de vivir en esa sociedad, por norma, sin que sea necesario ningún contrato. El autor goza de una verdadera propiedad intelectual sobre su obra, que todos deben respetar como se respetan las demás propiedades.

Estas dos tradiciones han dado origen a dos importantes tratados internacionales: la continental, al Convenio de Berna (1888), y la anglosajona, al Convenio Universal sobre los Derechos de Autor (1952). A raíz de esta última se acordó que los países firmantes admitieran comúnmente la expresión © para indicar la reserva de los derechos de autor. La mayoría de los estados se han ido adhiriendo al Convenio de Berna; sin embargo, se ha continuado utilizando el aviso por dos razones: la primera porque, para distribuir una obra en

los países de tradición anglosajona conservando los derechos de explotación, sigue siendo necesario este aviso; la segunda, porque a la hora de reclamar una indemnización en estos países, la cantidad puede variar según la obra porte o no el aviso de derechos de autor. A pesar de ello, el concepto que ha terminado predominando en el mundo es el de propiedad intelectual. Estados Unidos se incorporó a la Convención de Berna en 1989.

Nuevos delitos La seguridad de entidades como bancos, empresas e instituciones gubernamentales, entre otras, está directamente relacionada con el grado de dependencia de los sistemas de computadoras que utilicen y la calidad de las precauciones que adopten los responsables encargados de esta materia.

Así, por ejemplo, con conocimientos sobre organización bancaria, computación aplicada y la ayuda de una computadora es posible convertirse en un delincuente informático. No obstante, la utilización de las propias computadoras sirve para detectar los delitos y, lo que es más importante, para prevenirlos.

Algunas instituciones cuentan con planes de contingencia que les permi-

Aplicaciones de la computación

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tirían, en caso de desastre, reemplazar su centro de proceso de datos mediante un centro paralelo propio, o bien alquilarlo a alguna empresa que ofrezca este tipo de servicios.

Generalmente, son los sistemas ofimáticos soportados por microcomputadoras los menos protegidos frente a accesos externos no autorizados, fugas de información, desastres o cualquier otro evento. El mejor sistema para prevenir la delincuencia es identificar adecuadamente a las personas que se relacionan con los procedimientos de entrada o captura de datos. Si cada una de las partes que intervienen en un proceso de transacción electrónica es identificada, el fraude puede eliminarse, si no totalmente, al menos sí en parte, y se conocería al culpable de inmediato.

Virus computacionales Los virus computacionales son el fenómeno más llamativo de los años ochenta en el campo de la computación. Las molestias causadas a los usuarios, las pérdidas económicas sufridas por las empresas y la amenaza que representan para la seguridad de las redes internacionales de computadoras, son motivos más que suficientes para tomarlos en serio. Sin embargo, algunas informaciones sensaciona-

Las modernas computadoras suelen ir equipadas de programas de protección contra los “virus”, que detectan y, en muchos casos, eliminan el virus y reparan los daños causados por él. En la imagen, programa antivirus Virex® 6.0 del sistema operativo Macintosh.

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INFORMÁTICA

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listas sólo han servido para confundir aun más a la opinión pública sobre lo que representa esta plaga moderna.

Principales características de este tipo de programas Durante un cierto tiempo, denominado período de latencia o incubación, en el cual los síntomas de la enfermedad no se manifiestan, los virus biológicos que la ocasionan aprovechan para reproducirse muy rápidamente.

De forma parecida, un programa maligno también intenta permanecer oculto durante un cierto tiempo para poder efectuar el mayor número posible de copias de sí mismo en otros discos hasta que se produce un hecho desencadenante (que se llegue a una cierta fecha, por ejemplo). Entonces el virus computacional realiza la acción nociva para la que ha sido programado y que generalmente consiste en destruir la información acumulada durante años en el disco duro de la computadora.

Hay que decir, para tranquilidad del lector, que a pesar de estas semejanzas un virus biológico y un virus computacional son dos cosas muy diferentes y que, por tanto, un virus computacional no puede contagiarse por simple contacto físico de los discos con una computadora infectada y, por supuesto, menos aún de un disco infectado con las personas que lo manejan. El contagio del virus computacional se produce a través de operaciones de lectura o de grabación en disco. Las semejanzas entre ambos tipos de virus son la causa, eso sí, de que este tipo de programas malignos reciban el nombre de virus computacionales.

Aunque cada día se crean virus computacionales diferentes, podemos generalizar diciendo que un virus es un programa computacional maligno cuyas características más sobresalientes son: • Es capaz de producir copias de sí mismo en otra computadora.

• Puede modificar los programas ejecutables una vez que se ha insertado en ellos.

• Sólo puede controlar la computadora si logra llegar a la memoria y acti-

varse. A partir de entonces puede desarrollar sus acciones destructivas.

• El usuario puede activarlo involuntariamente al poner en marcha un programa infectado.

• Generalmente su autor prefiereguardar el anonimato.

Programas infecciosos La gran mayoría de los virus pueden ser de dos tipos: virus del sector de arranque y virus de programa.

• Para que una computadora pueda arrancar correctamente es preciso que siga unas instrucciones que están almacenadas en una zona del disco denominada sector de arranque. Dichas instrucciones se encargan entre otras cosas de trasladar el sistema operativo a la memoria cuando se enciende la computadora. Los virus del sector de arranque se infiltran en esa zona del disco y aprovechan el momento en el que el sistema operativo pasa a la memoria para acceder a ella. De esta forma, como la computadora en apariencia sigue arrancando bien, el usuario no sospecha nada.

• Los virus de programa pueden infiltrarse en los programas ejecutables.

Cuando el usuario pide a la computadora que uno de estos programas se ponga en marcha, la computadora lo traslada, juntamente con el virus que porta, desde el disco a la memoria. El virus permite al programa funcionar con normalidad, con la finalidad de que el usuario no note nada raro. El problema estriba en que el virus permanece en la memoria cuando el usuario deja de trabajar con el programa. Si a continuación se pone en marcha otro programa no contaminado, el virus se adhiere a él y lo contagia. Al cabo de un cierto tiempo, una gran parte de los programas ejecutables estarán contaminados.

Desgraciadamente los virus computacionales no son los únicos programas infecciosos que existen: • Un programa capaz de llenar completamente la memoria a base de colocar en ella copias de sí mismo recibe el nombre de gusano. Un gusano es diferente de un virus, ya que mientras que el segundo necesita infiltrarse en

el código de otros programas para reproducirse, un gusano se reproduce por sí mismo.

• Un programa legítimo en el que se han introducido fraudulentamente algunas instrucciones destructivas se denomina caballo de Troya. Este tipo de programas no es un virus, ya que no pueden reproducirse y, por tanto, sólo puede actuar una vez.

• Otro tipo de programa maligno que sólo puede actuar una vez, al no tener capacidad de reproducirse, es la bomba lógica. Se trata de un programa que actúa en una fecha determinada.

Formas de contagio Los principales medios de contagio de los virus computacionales son los siguientes: • La forma más habitual en que se produce una larga cadena de contagios es a través de las copias piratas de programas que circulan profusamente entre los usuarios.

• Si tenemos en cuenta que más del 65 % de las computadoras están conectadas por hilo telefónico, comprenderemos fácilmente por qué esta es la segunda fuente de contagio.

• La tercera causa más frecuente de contagios son los intercambios de programas entre los socios de los clubes de software de dominio público, a pesar de los esfuerzos que hacen dichos clubes para comprobar el estado de los programas que reciben.

• La utilización de caballos de Troya, es decir, de discos de vistosa presentación que contienen instrucciones destructivas es otra de las fuentes más frecuentes de contagio.

Más vale prevenir Todas las precauciones son pocas cuando se trata de los virus computacionales: • Los creadores de programas destructivos saben, naturalmente, que el sistema operativo es el elemento fundamental de todo el software que se utiliza en la computadora. Por tanto, es su principal objetivo. Siempre hay que preguntarse pues, antes de arrancar la computadora, si el sistema ope-

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rativo está fuera de toda sospecha.

• Hacer siempre copias de seguridad de nuestra información en disquete.

Esta operación no nos llevará mucho tiempo y nos dará la posibilidad de recuperarla en caso de que el disco duro se contamine.

• Lo primero que hay que hacer, tras comprar un programa nuevo, es comprobar que el sistema operativo que tenemos en memoria no está contaminado.

• Una vez hecho esto, se deben hacer copias de seguridad de los discos originales de programa y, a partir de ese momento, trabajar siempre con las copias, de forma que, si éstas se contaminan con un virus, aún dispongamos de los originales.

• Debido a que los programas piratas son la principal causa de contagio, hay que tener mucho cuidado con los disquetes de procedencia ajena.

• Cambiar cada cierto tiempo la contraseña que empleemos para acceder a las redes telemáticas, no empleando nunca nombres como Pato Lucas ni fechas como 1492.

• Si no se es un experto, intentar manejar el virus puede tener consecuencias funestas para nuestra información y nuestros programas.

Síntomas que hay que vigilar Del mismo modo que los virus biológicos producen una serie de síntomas como fiebre, tos, cansancio, etc., los virus computacionales también producen ciertos síntomas en nuestra computadora: • Lo mejor que puede hacerse es usar un programa antivirus de los que existen en el mercado, capaces de proteger a la computadora, detectar si tiene vi-

rus y, en último extremo, reparar los daños ocasionados por estos programas dañinos. Hay que tener en cuenta, sin embargo, que cada día se crean nuevos virus, pensados para que los programas antivirus existentes no puedan detectarlos.

• Una computadora contaminada parece que esté cansada y, sobre todo cuando tiene que acceder al disco duro, trabaja más lentamente.

• También hay que vigilar el tamaño de los ficheros ejecutables. Si los virus se infiltran en ellos, su tamaño aumentará.

• Algunos virus producen anomalías en la pantalla, como pelotas que caen, estrellitas que aparecen, etcétera.

• Los virus y sus posibles reproducciones ocupan un cierto espacio en memoria, con lo que cada vez es menor el espacio disponible para el usuario. Hay que saber cómo obtener información de la computadora sobre la memoria disponible en cada momento.

Cómo eliminar un virus En el caso de que detectemos un virus en nuestra computadora tenemos que dar los siguientes pasos: • Los virus computacionales no son más que programas y, por tanto, no pueden hacer nada mientras la computadora esté desconectada. Así que lo primero que hay que hacer es desenchufarla.

• Arrancar de nuevo la computadora con un sistema operativo no contaminado.

• Hacer copias de seguridad de los ficheros no ejecutables, pues éstos son inmunes a los virus.

• Si disponemos de un programa an-

Aplicaciones de la computación

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tivirus, intentar eliminar el virus de todos los ficheros contaminados. En caso de que no dispongamos de él, será necesario formatear el disco infectado por el virus, aunque entonces eliminaremos, junto con el virus, toda la información que tengamos almacenada en el disco.

• A pesar de todo y con cierta paciencia podremos recomponer toda la información, ya que teníamos guardados los programas originales y hemos hecho copia de los ficheros no ejecutables.

• Finalmente debemos advertir de la posibilidad de infección a todas las personas, clubes o redes telemáticas con las que hayamos mantenido intercambio de información.

_ Preguntas de repaso 1. ¿Qué es un paquete integrado?

2. ¿En qué consiste el diseño asistido por computadora?

3. ¿Qué es una autopista de la información?

4. ¿Qué es un sistema experto?

5. ¿Qué es un virus informático?

GLOSARIO

Agenda electrónica: Computadora de bolsillo que se emplea como asistente de agenda personal.

Antivirus: Programa creado para la detección de virus informáticos. Ocasionalmente, los programas antivirus inhiben la acción del virus y corrigen sus efectos destructivos.

Archivo: Colección ordenada de registros en el marco de un banco o una base de datos. También llamado fichero y, en los modelos relacionales, tabla.

ASCII: Sistema de codificación utilizado para el intercambio de información entre equipos y sistemas informáticos. Existen varias modalidades de códigos ASCII, todas ellas derivadas de una versión original de 7 bits, más un octavo de paridad, definida por el American National Standards Institute (ANSI). El término ASCII es un acrónimo de American Standard Code for Information Interchange (código estándar americano para intercambio de información).

Autoedición: Uso de aplicaciones informáticas especializadas en el contexto de la elaboración y edición de documentos y publicaciones.

Autopista de la información: Concepto teórico aplicado a los sistemas combinados de computadoras y elementos de telecomunicaciones que permiten el intercambio de informaciones de texto, sonido, vídeo e imágenes por usuarios conectados desde cualquier parte del mundo. Internet constituye un sistema de red global próximo a la idea de autopista de la información.

Base de datos: Colección de datos organizados en entidades de diferentes niveles (registros, tablas, archivos, bloques de archivos) y cuya explotación se realiza según los

principios teóricos y operativos de un sistema de administración de bases de datos.

Batch: Ver procesamiento por lotes.

Baudio: Unidad básica de medida de la velocidad de transmisión de señales por los canales de comunicaciones.

Bit: Cada uno de los dos estados posibles que puede tomar una variable dentro de un sistema binario. Contracción de la expresión inglesa binary digit (dígito binario).

Bus: Canal interno de comunicaciones por el cual se realizan los intercambios de información entre un procesador central y sus elementos periféricos dentro de un sistema informático.

Buzón electrónico: En un sistema de correo electrónico, región de un soporte de almacenamiento (disco) donde se reciben y guardan los mensajes dirigidos a un cierto usuario o grupo de usuarios.

Byte: Unidad básica de tratamiento de la información, compuesta por un número de bits predefinido en cada sistema (normalmente ocho dígitos binarios). También se suele llamar multiplete u octeto.

Cable: Soporte físico que interconecta los diversos componentes de un sistema para la transmisión de información. Tipos comunes de cables son el par trenzado, el cable coaxial y la fibra óptica.

CAD: Conjunto de técnicas y dispositivos que permiten una comunicación interactiva entre la computadora y el ingeniero durante la elaboración de un proyecto y/o diseño de productos tecnológicos. Siglas de la expresión inglesa Computer-Aided Design (diseño asistido por computadora).

CAD/CAM: Conjunto de técnicas y equipos utilizado para el diseño y la fabri-

cación automatizados merced al trabajo cooperativo e interactivo entre una computadora y uno o varios operadores humanos. Siglas de la expresión inglesa Computer-Aided Design/Computer-Aided Manufacturing (diseño asistido por computadora/fabricación asistida por computadora).

Campo: Agrupación de caracteres que se trata como una unidad de tratamiento en el contexto de un sistema de información. Ejemplos de campos elementales serían el número de cliente, el nombre de cliente y su dirección postal. Una colección de campos interrelacionados constituye un registro lógico de datos.

Canal: Vía de transmisión para la comunicación de señales.

Carácter: Cada uno de los símbolos utilizados en un alfabeto de códigos. En un registro de datos, equivale a la unidad mínima de información significativa.

CASE: Concepto aplicado a todo método, técnica o herramienta informatizada que permiten optimizar el diseño y la elaboración de sistemas de información. Su nombre proviene de las siglas Computer-Aided Systems Engineering (ingeniería de sistemas asistida por computadora).

CD-ROM: Disco óptico no regrabable utilizado para el almacenamiento de información en sistemas informáticos. Siglas de la expresión inglesa Compact Disc Read-Only Memory (disco compacto de sólo lectura).

Chip: Anglicismo con que se designa al material semiconductor sobre el que se disponen los circuitos integrados de un equipo electrónico. Recibe así mismo el nombre de pastilla o plaqueta.

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Circuito integrado (CI): Conjunto de componentes microelectrónicos que se distribuye ordenadamente sobre una pequeña microplaqueta de material semiconductor. Contiene una altísima densidad de elementos electrónicos básicos: transistores, resistencias, diodos, condensadores, etc.

Clónico: Réplica exacta de un elemento, que imita fielmente las funciones de otro de su especie. En particular, se aplica a las computadoras personales compatibles con el modelo IBM PC. Computadora: Sistema programable integrado por una combinación de elementos físicos (hardware) y lógicos (software) cuyo funcionamiento está regido por una o varias unidades de procesamiento dedicadas a tareas de cómputo, control y resolución de problemas. También llamado computador, ordenador y calculador.

Computadora personal: Sistema informático de uso personal, provisto de un conjunto de funciones limitado en comparación con los grandes sistemas corporativos. En particular, se aplica este término a las microcomputadoras de uso profesional, lúdico o educativo fabricadas por IBM y otros constructores.

Computadora portátil: Computadora personal que, por su pequeño peso y tamaño, puede ser transportada habitualmente por el usuario de un lugar a otro, como un maletín.

Consola: Estación de trabajo desde la cual un operador controla el buen funcionamiento de un sistema informático. También se aplica a los terminales miniaturizados y autónomos usados para la ejecución de juegos y programas lúdicos infantiles.

Copia de seguridad: Reproducción íntegra o parcial del contenido de un sistema de información en soportes de almacenamiento externo, como cintas, discos o disquetes. El objeto de tal operación es conservar una réplica del sistema que evite o minimice las pérdidas en caso de averías o fallos imprevistos.

Correo electrónico: Sistema de envío, recepción y almacenamiento de mensajes por medios electrónicos e informáticos.

Cursor: Símbolo visible que indica la posición activa en la pantalla de visualización.

Datos: Unidades elementales, ya sean en bruto o elaboradas por los usuarios y computadoras, que se procesan en los sistemas de información.

Digital: Dícese de la expresión de la información como combinaciones sucesivas de dos estados significativos posibles. Dichos estados (ausencia/presencia, si/no) suelen codificarse según un sistema binario de numeración basado en el conjunto {0,1}.

Digitalizar: Convertir una señal de información de tipo analógico (p. ej., una onda sonora o una temperatura) en una sucesión codificada de dígitos binarios (bits).

Directorio: Archivo donde se anotan las referencias (nombre y dirección) de los elementos contenidos en un soporte de almacenamiento de datos junto con sus relaciones de interdependencia mutua.

Disco: Soporte externo donde se almacena información (datos e instrucciones de programa). Puede ser de naturaleza magnética, óptica o magnetoóptica.

Disco compacto: Medio externo de almacenamiento de información en soportes grabados y leídos por procedimientos ópticos, normalmente de tecnología láser.

Diseño asistido por computadora: Ver CAD. Escáner: Dispositivo que explora el contenido de una imagen impresa (texto, gráficos, fotografías, etc.) y lo digitaliza para su captura e interpretación por una computadora. Básicamente, cabe distinguir entre escáneres manuales, de mesa y adaptados a impresoras o trazadores gráficos (plotters).

Estación de trabajo: Conjunto de elementos físicos y lógicos, de uso genérico o específico, al servicio de un único usuario u operador dentro de un sistema informático. Por ejemplo, una computadora personal, autónoma o conectada en red, con su dotación de software correspondiente.

Fabricación asistida por computadora: Ver CAD/CAM. Fax módem: Dispositivo moduladordemodulador (módem) adaptado específicamente a la transmisión de facsímiles.

Frecuencia: Número de repeticiones de un fenómeno por unidad de tiempo.

Glosario

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Se mide en ciclos por segundo o hercios (símbolo: Hz).

Hacker: Ver pirata informático.

Hardware: Conjunto de los elementos físicos materiales de un sistema informático, como la pantalla, el teclado, el ratón (mouse), la impresora, los discos ópticos y magnéticos, los trazadores gráficos y los escáneres. También se conoce por equipo físico y soporte físico.

Hercio: Ciclo por segundo, unidad básica de frecuencia en el Sistema Internacional.

Heurística: En análisis de problemas, método aproximativo que busca la solución por la exploración de varias rutas alternativas de investigación.

Concepto opuesto a la lógica algorítmica, tiene una amplia aplicación en sistemas de inteligencia artificial capaces de autoaprendizaje.

Hipertexto: Organización y presentación de textos documentales en soportes informáticos, que permite establecer referencias cruzadas de acceso inmediato entre las palabras que componen el texto mediante la definición de vínculos interactivos entre las mismas.

Hoja de cálculo: Programa especializado en la automatización de cálculos complejos y la resolución de problemas sobre una distribución de datos organizados a modo de tablas de números, fórmulas y texto. La hoja de cálculo, o electrónica, se presenta en pantalla como una matriz de filas y columnas en cuyas intersecciones, llamadas celdas, se anotan los datos. A esta función primordial suelen sumarse capacidades de generación de gráficos asociados a las tablas, de análisis de decisión y de administración de bases de datos de dimensión reducida.

Icono: Representación simbólica y miniaturizada de un objeto (p. ej., una aplicación o un documento) dentro del marco de una interfaz gráfica de usuario.

Impresora: Componente de un sistema informático que imprime en un soporte material (papel, transparencia, etc.) los datos e informaciones resultantes de un proceso. Según la tecnología aplicada cabe distinguir entre impresoras de impacto (matriciales, de aguja) y de no impacto (de inyección o chorro de tinta, térmicas, láser).

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INFORMÁTICA

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Infografía: Tecnología de diseño gráfico basada en el uso de sistemas informáticos.

Informática: Disciplina científica y técnica que estudia las formas de procesamiento de la información mediante sistemas automatizados.

Inteligencia artificial: Disciplina científica cuyo fin último es diseñar y construir sistemas capaces de emular la actividad humana en los diversos campos del saber, la técnica y la industria.

Interfaz: Frontera que comparten dos o más sistemas.

Internet: Red global de comunicaciones, integrada por múltiples servidores y computadoras enlazados en cadena y distribuidos por todo el mundo, a cuyos recursos (bases de datos y programas) pueden acceder los usuarios particulares a través de líneas telefónicas públicas o dedicadas.

Intranet: Red interna que permite compartir archivos, programas y servicios de equipos (impresoras) y comunicaciones en un marco institucional o corporativo.

Lenguaje de programación: Esquema de reglas y símbolos normalizado para la escritura de programas con vistas a su interpretación y ejecución por sistemas informáticos. Los lenguajes de programación pueden ser de bajo nivel (código máquina, ensamblador), destinados a su fácil comprensión por las unidades de procesamiento de las computadoras; o de alto nivel, más próximos a la estructura sintáctica y semántica del lenguaje humano.

Mainframe: Macrocomputadora, sistema informático de gran potencia y avanzadas prestaciones como herramienta de cómputo, organización, almacenamiento y distribución de datos e informaciones entre un número elevado de usuarios. Se usa en entornos corporativos y en grandes instituciones.

Memoria: En los sistemas informáticos, medio para el almacenamiento de datos e instrucciones de programación.

Las memorias pueden ser internas, o asociadas directamente a la acción de las unidades de procesamiento, y externas, en cuyo caso se suelen denominar soportes de almacenamiento de datos en discos ópticos o magnéticos, cintas, casetes, etc.

Menú: Lista de opciones de utilización de una aplicación informática, expre-

sada a modo de texto o de gráficos y botones.

Microcomputadora: Sistema informático de pequeño tamaño y funciones limitadas, configurado para un uso genérico o específico y corrientemente destinado a un entorno personalizado.

Las microcomputadoras pueden actuar en modo autónomo o también conectadas en red con otras estaciones de trabajo, servidores y/o computadoras.

Minicomputadora: Máquina programable de uso genérico, normalmente más potente que una microcomputadora e inferior en prestaciones a los mainframes corporativos. Su marco tradicional de uso es el departamento empresarial o, más modernamente, los grupos de trabajo compuestos por un número de usuarios reducido.

Módem: Modulador-demodulador de señales, interpuesto entre un equipo de configuración digital (típicamente, una computadora) y un sistema de comunicaciones analógicas (como la red telefónica conmutada). Permite convertir las señales digitales emitidas por la computadora en analógicas para su transmisión por la línea de teléfonos, y a la inversa.

Monitor: Pantalla de visualización de un sistema informático.

Mouse: Ver ratón.

Multimedia: Dícese de todo sistema que integra informaciones registradas y manipuladas según diversos medios tecnológicos: vídeo, sonido, gráficos, texto, hipertexto, dibujos, ilustración, etc.

Multiproceso: Dícese del sistema informático provisto de la capacidad de ejecutar simultáneamente varias instrucciones correspondientes a procesos independientes entre sí.

Navegación: Acceso interactivo y dinámico a una red de comunicaciones o una base de datos. Se aplica en particular al acceso a sistemas multimedia o a los recursos disponibles a través de Internet.

Off-line: Dícese de los equipos y sistemas no conectados a la unidad central de procesamiento, que ejecutan las tareas en modo autónomo y/o diferido.

Ofimática: Parte de la informática dedicada a la aplicación de tecnologías de procesamiento digital a las tareas propias de los entornos de oficina. Algunas aplicaciones ofimáticas típicas

son el procesamiento de palabras, las hojas electrónicas, el correo electrónico o la automatización de las telecomunicaciones.

On-line: Dícese de los equipos y sistemas conectados directa e interactivamente con la unidad central de procesamiento.

Pantalla: Monitor de visualización, superficie luminiscente sobre la que se reproducen las imágenes. En los equipos informáticos se utilizan principalmente tubos de rayos catódicos, pantallas de plasma y de cristal líquido.

Paquete: Agrupación de datos informativos y de control que se desplazan como un bloque por los canales de comunicaciones.

Periférico: Dícese de todo componente de un equipo informático distinto de la unidad central de procesamiento y sus dispositivos asociados. Algunos ejemplos son la impresora, el ratón (mouse), el teclado y la pantalla.

Pirata informático: Usuario de los sistemas informáticos y las redes de comunicaciones que accede sin autorización a recursos ajenos para utilizarlos en provecho propio.

Píxel: Punto elemental de una imagen. El término proviene de la contracción de picture element (elemento de imagen).

Procesador: Unidad de procesamiento, dispositivo electrónico especializado que realiza los cómputos y operaciones necesarios sobre los datos de entrada en el contexto de un sistema informático. En las microcomputadoras se trata de un microprocesador.

Procesamiento por lotes: Técnica de tratamiento de datos en forma diferida, basada en la preparación previa de los lotes de informaciones que deben manipularse y su ulterior envío al procesador para su ejecución como un bloque unitario.

Programa: Secuencia estructurada y codificada de instrucciones, que se transmite a la computadora de modo unitario para la ejecución de ciertas tareas sobre los datos de entrada.

Puerto: Elemento de conexión entre el procesador central y sus dispositivos auxiliares (periféricos y líneas de comunicación).

Ratón: Elemento periférico que alcanza su máxima utilidad en entornos operativos gráficos. Es un pequeño dis-

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positivo de forma aplanada cuyo desplazamiento sobre una superficie lisa horizontal se refleja fielmente en el movimiento del cursor en la pantalla de visualización. El ratón, o mouse, contiene varios botones para la realización de acciones concretas.

Realidad virtual: Simulación realista de un mundo artificial creado por las computadoras y otros equipos electrónicos. Mediante una dotación tecnológica muy avanzada de dispositivos multisensoriales (cascos de visión estereoscópica, guantes táctiles con realimentación sensorial, trajes electrónicos), el usuario se sumerge en un entorno virtual de tal forma que percibe sus propios movimientos en el mismo como si fueran reales.

Esta técnica posee aplicaciones tanto lúdicas como industriales.

Reconocimiento óptico de caracteres: Técnica por la cual los sistemas informáticos pueden capturar automáticamente, mediante dispositivos ópticos adecuados (escáneres), la información escrita en soportes físicos. También se conoce por sus siglas en inglés: OCR (optical character recognition).

Red: Interconexión de sistemas informáticos y estaciones de trabajo a través de enlaces de comunicaciones.

Red digital de servicios integrados (RDSI): Servicio suministrado por los operadores de telecomunicaciones digitales que compendia informaciones de voz, vídeo, datos, texto y sonido. Por lo común, ofrece además prestaciones de valor añadido como, por ejemplo, correo electrónico y mensafonía.

Robótica: Disciplina científica dedicada al diseño y aprovechamiento de máquinas inteligentes provistas de habilidades especializadas.

Seguridad informática: Conjunto de métodos y técnicas aplicados para proteger la integridad y conveniencia de los datos y programas que integran un sistema informático.

Servidor: Sistema que administra los recursos y funciones compartidos por varios sistemas clientes. Existen, entre otros, servidores de correo electrónico, de comunicaciones y de impresión.

Sistema de información: Conjunto integrado de recursos humanos, lógicos y materiales cuya finalidad es la cap-

tura, procesamiento y distribución de informaciones dentro de un grupo u organización. Modernamente, se administran mediante sistemas informáticos basados en computadoras.

Sistema experto: Modalidad de sistema de información capaz de imitar el trabajo de personas expertas en ciertas áreas del conocimiento para la resolución de problemas complejos. Los sistemas expertos se basan en técnicas de inteligencia artificial y tienen gran aplicación en el campo de la robótica.

Sistema operativo: Conjunto integrado de programas y datos que rigen el funcionamiento básico de un sistema informático. Ejemplos típicos de sistemas operativos son MS-DOS, en computadoras personales, y Unix, en plataformas de sistemas abiertos.

Software: Conjunto de los elementos lógicos que integran un sistema informático: programas, procedimientos, normas y estándares. También se conoce por equipo lógico y soporte lógico.

Supercomputadora: Sistema informático de gama alta, dotado de una enorme potencia y rapidez de cálculo y gran capacidad de almacenamiento. Se emplea en aplicaciones militares, científicas y meteorológicas, entre otras.

Tarjeta: Placa, soporte de circuitos impresos. Se aplica en particular a las tarjetas de ampliación, gráficas, de sonido, etc., acopladas a los equipos informáticos.

Teclado: Periférico utilizado comúnmente para la introducción de datos en los sistemas de información. Componente esencial de las consolas y terminales, pasivos o inteligentes, con el advenimiento de las interfaces gráficas de usuario ha encontrado un acompañante ideal en el ratón (mouse). Existen diversos tipos de teclados: qwerty, maltron, azerty, dvorak, teclados numéricos, etc.

Teleproceso: Técnica de procesamiento de datos consistente en la centralización de las operaciones lógicas y aritméticas en uno o varios procesadores principales, a los que llegan los datos introducidos por los usuarios desde terminales remotos conectados por enlaces de comunicaciones.

Teletrabajo: Trabajo a distancia, hecho posible gracias a la disponibilidad de

Glosario

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herramientas informáticas (computadoras y sus accesorios) y de telecomunicaciones (teléfono, fax, módem) que permiten al trabajador mantenerse en contacto virtual permanente con la sede de su empresa desde su domicilio u otro lugar convenido.

Unidad aritmética y lógica: Componente de un procesador encargado de realizar los cómputos aritméticos y las operaciones lógicas. También se conoce por sus siglas: UAL. Unidad central de proceso: Procesador principal de un sistema informático.

También conocido por sus siglas: UCP. Unidad de control: Componente de una unidad central de procesamiento provisto de circuitos especializados en el control de la comunicación de informaciones entre el procesador, la memoria central y los periféricos.

Ventana: En interfaces gráficas de usuario, parte de la pantalla en la que se confina la presentación de una aplicación, un documento, un gráfico, etc.

Videoconferencia: Conversación entre dos o más personas transmitida por ondas radioeléctricas o vía satélite, con inclusión de las imágenes de los participantes presentadas en una pantalla de vídeo.

Videojuego: Programa informático especializado de finalidad lúdica o educativa.

Virus: Programa informático ideado voluntariamente con la intención de dañar los equipos informáticos y/o los soportes de almacenamiento externo. Generalmente contamina el sistema de forma inadvertida (como acompañante invisible de un programa o un juego), se autorreplica silenciosamente y se disemina por sus recursos (discos, memoria, etc.) hasta llegar a inutilizarlos. Existen programas especializados en la caza y detección de virus llamados vacunas.

Web: Nombre coloquial por el que se conoce la WorldWide Web (“telaraña mundial”), colección formada por millares de páginas de información multimedia (hipertexto y soporte gráfico) que se difunden a través de Internet por series encadenadas de servidores con cobertura mundial.

También referida comúnmente por sus siglas en inglés: WWW.

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE REPASO

Fundamentos de computación 1. Una física (hardware) constituida por los circuitos y componentes electrónicos y mecánicos; otra lógica (software) compuesta por los programas y los datos.

2. La integración en un solo chip de la unidad aritmético-lógica y la unidad de control.

3. Su función es procesar la información mediante una unidad de control, una unidad aritmético-lógica (UAL) y la memoria central.

4. Es la unidad que parte de la UCP encargada de controlar la ejecución de las instrucciones que contiene el programa.

5. Como un dispositivo capaz de almacenar la información, con objeto de poder consultarla, modificarla o borrarla cuando se necesite.

Aspectos físicos: el hardware 1. Aquél que permite la utilización de una computadora por varias personas a la vez, aprovechando los tiempos muertos del microprocesador.

2. A los sistemas de señales que se envían al microprocesador para que termine el trabajo con la instrucción que procesa en un momento determinado y atienda una petición.

3. Son dispositivos, normalmente electromecánicos, que permiten a la unidad central de proceso comunicarse

con el mundo exterior, como, por ejemplo, el teclado y la pantalla.

4. Cinta magnética, disco magnético y discos ópticos.

5. Es el conjunto de medios, dispositivos y recursos que permiten la transmisión de información entre sistemas distantes físicamente entre sí.

6. Es toda tecnología basada en el empleo de múltiples medios o soportes de almacenamiento y comunicación de la información. Así, las informaciones multimedia pueden expresarse como combinaciones de datos, texto, gráficos, sonidos, imágenes estáticas y animadas, vídeo digital, etc.

Aspectos lógicos: el software 1. Es el software que se encarga de gestionar y asignar los recursos de la computadora, estableciendo una interfaz entre el usuario y la máquina.

2. Es el encargado de configurar la estructura de un sistema informático compuesto por computadoras servidoras (host) y aquéllas que trabajarán como clientes de las servidoras. Éstas comparten servicios de impresoras, ficheros y enlaces de comunicaciones con sus computadoras clientes.

3. Son las herramientas software que permiten al usuario de una computadora la creación de programas ejecutables que posibilitan la realización de diversas tareas.

4. Son lenguajes orientados a la solución de problemas, con los que se es-

criben programas capaces de funcionar en cualquier modelo de computadora. Término opuesto a lenguaje máquina y lenguaje ensamblador.

5. Convertir las instrucciones de un determinado lenguaje de programación en un código binario capaz de ser ejecutado directamente por la computadora.

Aplicaciones de la computación 1. Una aplicación que integra varios programas destinados a diversas funciones o actividades en un ambiente o entorno común.

2. En la realización de dibujos y diagramas de carácter técnico mediante computadoras.

3. Es un sistema de telecomunicaciones que permite acceder instantáneamente, desde un terminal informático, a bancos y bases de datos distribuidos por todo el planeta.

4. Es una aplicación de computadora que reúne un gran volumen de conocimientos especializados acerca de una materia determinada, sobre cuya base puede resolver problemas y tomar decisiones.

5. Es un programa de computadora que “infecta” a otros programas con fines destructivos, sin que el usuario lo sepa. Se propaga a través de los soportes utilizados en el intercambio de información.