El agua
El agua, el
líquido más común de la superficie terrestre, el componente principal en peso
de todos los seres vivos, tiene un número de propiedades destacables. Estas
propiedades son consecuencia de su estructura molecular y son responsables de
la "aptitud" del agua para desempeñar su papel en los sistemas vivos.
La estructura de la molécula de
agua está
dada por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno que se mantienen unidos
por enlaces covalentes. Es una molécula polar y, en consecuencia, forma enlaces
-llamados puentes de hidrógeno- con otras moléculas. Aunque los enlaces
individuales son débiles -se rompen y se vuelven a formar continuamente- la
fuerza total de los enlaces que mantienen a las moléculas juntas es muy grande.
La molécula de
agua es polar, con dos zonas débilmente negativas y dos zonas débilmente
positivas; en consecuencia, entre sus moléculas se forman enlaces débiles. La
molécula de agua (H2O) puede ser representada de varias maneras
distintas. Una de ellas es el modelo compacto y otra el modelo de esferas.
- En el modelo compacto, el átomo de oxígeno está
representado por la esfera roja y los átomos de hidrógeno por las esferas
azules. A raíz de su sencillez, este modelo a menudo se utiliza como un
símbolo conveniente de la molécula de agua.
- El modelo de esferas y varillas remarca que los
átomos están unidos por enlaces covalentes; también da cierta indicación
de la geometría de la molécula. Una descripción más precisa de la forma de
la molécula la proporciona el modelo orbital.
Los puentes de hidrógeno
determinan muchas de las extraordinarias propiedades del agua.
Entre ellas están su gran cohesión, su alta tensión superficial y sus altos
calores específico, de vaporización y de fusión. Los fenómenos de capilaridad e
imbibición están también relacionados con la presencia de puentes de hidrógeno.
La polaridad
de la molécula de agua es, además, responsable de su adhesión a otras sustancias
polares, de ahí, su tendencia al movimiento capilar.
También debido
a su polaridad el agua es un buen solvente
para iones y moléculas polares. Las
moléculas que se disuelven fácilmente en agua se conocen como hidrofílicas. Las
moléculas de agua, a raíz de su polaridad, excluyen activamente de la solución
a las moléculas no polares. Las moléculas excluidas de la solución acuosa se
conocen como hidrofóbicas.
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Estos enlaces, en los que se une
un átomo de hidrógeno con carga positiva débil que forma parte de una
molécula, con un átomo de oxígeno que posee carga negativa débil y que
pertenece a otra molécula, se conocen como puente de hidrógeno. Cada molécula de agua puede formar puentes
de hidrógeno con otras cuatro moléculas de agua. Aunque los enlaces
individuales son débiles y se rompen continuamente, la fuerza total de los
enlaces que mantienen a las moléculas juntas es muy grande.
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El agua tiene una ligera
tendencia a ionizarse, o sea, a separarse en iones H+ (en realidad iones hidronio H3O+)
y en iones OH-. En el agua pura, el número de iones H+ y el número de iones OH- es igual a 10-7mol por
litro. Una solución que contiene más iones H+ que iones OH- es ácida; una solución que contiene
más iones OH- que
iones H+ es básica o
alcalina. La escala de pH refleja la proporción de iones H+ a iones OH-. Una solución
ácida tiene un pH inferior a 7; una solución básica tiene un pH superior a 7.
Casi todas las reacciones químicas de los sistemas vivos tienen lugar en un
estrecho intervalo de pH alrededor de la neutralidad. Los organismos mantienen
este estrecho intervalo de pH por medio de buffers, que son combinaciones de
formas de ácidos débiles o bases débiles; dadores y aceptores de H+.
Los puentes de
hidrógeno son los responsables de las propiedades características del agua;
entre ellas, de la gran cohesión, o atracción mutua, de sus
moléculas. La cohesión trae como consecuencia la alta tensión superficial que permite, por ejemplo, que una hoja
de afeitar colocada delicadamente sobre la superficie del agua flote.
La enorme
cantidad de puentes de hidrógeno que presenta el agua también es responsable de
su resistencia a los cambios de temperatura. El agua tiene un alto calor
específico -o capacidad calorífica- un alto calor de vaporización y un alto calor
de fusión. La acción capilar -o capilaridad
- y la imbibición son también fenómenos relacionados con las uniones entre
moléculas de agua. Si se mantienen dos láminas de vidrio juntas y se sumerge un
extremo en agua, la cohesión y la adhesión combinadas harán que el agua
ascienda entre las dos láminas por capilaridad. De igual modo, la capilaridad
hace que el agua suba por tubos de vidrio muy finos, que ascienda en un papel
secante, o que atraviese lentamente los pequeños espacios entre las partículas
del suelo y, de esta manera, esté disponible para las raíces de las plantas. La
imbibición, por otra parte, es la absorción o penetración capilar de moléculas
de agua en sustancias tales como la madera o la gelatina que, como resultado de
ello, se hinchan. Las presiones desarrolladas por imbibición pueden ser
sorprendentemente grandes.
El agua como solvente
Dentro de los sistemas vivos, muchas sustancias se
encuentran en solución acuosa. Una solución es
una mezcla uniforme de moléculas de dos o más sustancias. La sustancia presente
en mayor cantidad, que es habitualmente líquida, se llama solvente, y las
sustancias presentes en cantidades menores se llaman solutos. La polaridad de
las moléculas de agua es la responsable de la capacidad solvente del agua. Las
moléculas polares de agua tienden a separar sustancias iónicas, como el cloruro
de sodio (NaCl), en sus iones constituyentes. Las moléculas de agua se
aglomeran alrededor de los iones con carga y los separan unos de otros.
Este diagrama muestra al cloruro de sodio (NaCl)
disolviéndose en el agua a medida que las moléculas de ésta se aglomeran
alrededor de los iones individuales sodio y cloruro separándolos unos de otros.
Nótese la diferencia entre el modo en que las moléculas de agua están
dispuestas alrededor de los iones sodio y la manera en que se disponen
alrededor de los iones cloruro.
Muchas de las moléculas importantes en los sistemas
vivos que presentan uniones covalentes, como los azúcares, tienen regiones de
carga parcial positiva o negativa. Estas moléculas, por lo tanto, atraen
moléculas de agua y también se disuelven en agua. Las moléculas polares que se
disuelven rápidamente en agua son llamadas hidrofílicas ("que aman al agua''). Estas moléculas se
disuelven fácilmente en agua porque sus regiones parcialmente cargadas atraen
moléculas de agua tanto o más que lo que se atraen entre sí. Las moléculas
polares de agua compiten de este modo con la atracción existente entre las
moléculas de soluto.
Moléculas tales como las grasas, que carecen de regiones
polares, tienden a ser muy insolubles en el agua. Los puentes de hidrógeno
entre las moléculas de agua actúan como una fuerza que excluye a las moléculas
no polares. Como resultado de esta exclusión, las moléculas no polares tienden
a agruparse en el agua, al igual que las gotitas de grasa tienden a juntarse,
por ejemplo, en la superficie del caldo de gallina. Dichas moléculas son
llamadas hidrofóbicas ("que
tienen aversión por el agua") y los agrupamientos se producen por
interacciones hidrofóbicas.
Ionización
del agua: ácidos y bases
En el agua
líquida hay una leve tendencia a que un átomo de hidrógeno salte del átomo de
oxígeno al que está unido covalentemente, al otro átomo de oxígeno al que se
encuentra unido por un puente de hidrógeno. En esta reacción se producen dos
iones: el ion hidronio (H3O+) y el ion hidróxido (OH-).
En cualquier volumen dado de agua pura se encuentra ionizado de esta forma un
número pequeño, pero constante, de moléculas de agua. El número es constante
porque la tendencia del agua a ionizarse se contrapesa con la tendencia de los
iones a reunirse. Así, aunque algunas moléculas están ionizándose, un número
igual de otras moléculas está formándose; este estado se conoce como equilibrio
dinámico.
Cuando el agua
se ioniza, un núcleo de hidrógeno (o sea, un protón) se desplaza del átomo de
oxígeno al cual se encuentra unido covalentemente, al átomo de oxígeno con el
que establece un puente de hidrógeno. Los iones resultantes son el ion
hidróxido cargado negativamente y el ion hidronio cargado positivamente. En
este diagrama, las esferas grandes representan al oxígeno y las pequeñas al
hidrógeno.
En el agua
pura, el número de iones H+ iguala
exactamente al número de iones OH- ya
que ningún ion puede formarse sin el otro cuando solamente hay moléculas de H2O
presentes. Sin embargo, cuando una sustancia iónica o una sustancia con
moléculas polares se disuelve en el agua, pueden cambiar los números relativos
de los iones H+ y OH-.
Por ejemplo,
cuando el ácido clorhídrico (HCl) se disuelve en agua, se ioniza casi
completamente en iones H+ y
Cl-; como resultado de esto, una solución de HCl (ácido clorhídrico)
contiene más iones H+ que
OH-. De modo inverso, cuando el hidróxido de sodio (NaOH) se
disuelve en agua, forma iones Na+ y
OH-; así, en una solución de hidróxido de sodio en agua hay más
iones OH- que H+.
Una solución
es ácida cuando el número de iones H+ supera al número de iones OH-,
de modo contrario, una solución es básica -o alcalina- cuando el número de
iones OH- supera al número
de iones H+. Así, un ácido es una
sustancia que provoca un incremento en el número relativo de iones H+ en una solución, y una base es una sustancia que provoca un
incremento en el número relativo de iones OH-.
Los ácidos y
bases fuertes son sustancias, tales como el HCl y el NaOH, que se ionizan casi
completamente en agua, dando como resultado incrementos relativamente grandes
en las concentraciones de iones H+ y
OH-, respectivamente. Los ácidos y bases débiles, por contraste, son
aquellos que se ionizan sólo ligeramente, dando como resultado incrementos
relativamente pequeños en la concentración de iones H+ y OH-.
Dada la fuerte
tendencia de los iones H+ y
OH- a combinarse y la
débil tendencia del agua a ionizarse, la concentración de los iones OH- disminuirá siempre a medida que la
concentración de los iones H+ se
incremente (como, por ejemplo, cuando se añade HCl al agua), y viceversa. En
otras palabras, si un ácido y una base de fuerzas comparables se añaden en
cantidades equivalentes, la solución no tendrá un exceso ni de iones H+ ni de OH-.
Muchos de los
ácidos importantes en los sistemas vivos deben sus propiedades ácidas a un
grupo de átomos llamado grupo carboxilo, que incluye un átomo de carbono, dos
átomos de oxígeno y un átomo de hidrógeno (simbolizado como -COOH). Cuando se
disuelve en agua una sustancia que contiene un grupo carboxilo, algunos de los
grupos -COOH se disocian y producen iones hidrógeno. Así, los compuestos que
contienen grupos carboxilo son dadores de iones hidrógeno, o ácidos. Son ácidos
débiles, sin embargo, porque el grupo -COOH se ioniza sólo levemente.
Entre las
bases más importantes de los sistemas vivos se encuentran los compuestos que
contienen al grupo amino (-NH2). Este grupo tiene una tendencia
débil a aceptar iones hidrógeno, formando por lo tanto el grupo -NH3+.
En tanto los iones hidrógeno son eliminados de la solución por el grupo amino,
la concentración relativa de los iones H+ disminuye y la concentración relativa
de los iones OH- aumenta.
Grupos, tales como el -NH2, que son aceptores débiles de iones
hidrógeno son, así, bases débiles.
Los químicos
expresan el grado de acidez por medio de la escala de pH. El símbolo "pH" indica
el logaritmo negativo de la concentración de iones hidrógeno en unidades de
moles por litro. Los números cuyos logaritmos son de interés para nosotros son
las concentraciones de iones hidrógeno en las soluciones, que se expresan en moles por litro.
La ionización
que ocurre en un litro de agua pura da como resultado la formación, en el
equilibrio, de 1/10.000.000 de mol de iones hidrógeno (y, como hemos notado
previamente, exactamente la misma cantidad de iones hidróxido). En forma
decimal, esta concentración de iones hidrógeno se escribe como 0,0000001 mol
por litro o, en forma exponencial, como 10-7 mol por litro. El logaritmo es el
exponente -7 y el logaritmo negativo es 7; con referencia a la escala de pH, se
lo menciona simplemente como pH 7. A pH 7 las concentraciones de H+ y OH- libres son exactamente iguales dado
que están en agua pura. Este es un estado neutro. Cualquier pH por debajo de 7
es ácido y cualquier pH por encima de 7 es básico. Cuanto menor sea el valor
del pH, mayor será la concentración de iones hidrógeno. Dado que la escala de pH
es logarítmica, una diferencia en una unidad de pH implica una diferencia de 10
veces en la concentración de iones hidrógeno. Por ejemplo, una solución de pH 3
tiene 1.000 veces más iones H+ que una solución de pH 6. Una
diferencia de una unidad de pH refleja una diferencia de 10 veces en la
concentración de iones H+. Las bebidas cola, por ejemplo, son 10
veces más ácidas que el jugo de tomate. Los jugos gástricos son 100 veces más
ácidos que las bebidas cola.
Casi toda la
química de los seres vivos tiene lugar a pH entre 6 y 8. Como excepciones
notables podemos mencionar los procesos químicos en el estómago de los humanos
y otros animales, que tienen lugar a pH de aproximadamente 2. La sangre humana,
por ejemplo, mantiene un pH casi constante de 7,4, a pesar del hecho de que es
el vehículo de gran número y variedad de nutrientes y otros compuestos químicos
que reparte entre las células, así como de la eliminación de desechos, muchos
de los cuales son ácidos y bases. El mantenimiento de un pH constante, un ejemplo
de homeostasis, es importante
porque el pH influye en gran medida en la velocidad de las reacciones químicas.
Los organismos resisten cambios fuertes y repentinos en el pH de la sangre y
otros fluidos corporales por medio de amortiguadores o buffers,
que son combinaciones de formas dadoras de H+ y aceptoras de H+ de ácidos o bases débiles. Los buffers
mantienen el pH constante por su tendencia a combinarse con iones H+,
eliminándolos así de la solución cuando la concentración de iones H+ comienza a elevarse y liberándolos
cuando desciende. En los sistemas vivos funciona una gran variedad de buffers,
siendo cada uno de ellos más efectivo al pH particular en el que las
concentraciones del dador y del aceptor de H+ son iguales.
Los ambientes
acuáticos y de transición, y sus habitantes
Los ambientes
acuáticos se pueden clasificar en dos grupos.
Los ambientes acuáticos continentales son
los que se encuentran en la superficie terrestre de los continentes. La mayoría
está formada por agua dulce, es decir, aguas con muy pocas sales disueltas. Se
diferencian dos subtipos: los ambientes
lacustres (por ejemplo, lagos y lagunas), que suelen formarse por el agua
de las lluvias o los deshielos que no corre y se acumula en las depresiones del
relieve; y los ambientes fluviales
(por ejemplo, ríos y arroyos), que se forman cuando el agua corre hacia zonas
más bajas.
Los ambientes acuáticos marinos están fuera
de los continentes. Son ejemplos de estos ambientes los océanos y los mares. En
estos ambientes, el agua es salada, es decir, tiene muchas sales disueltas.
Las diferencias entre
los ambientes acuáticos
Los ambientes
acuáticos se diferencian según las siguientes condiciones: el tipo de agua
(puede ser dulce o salada según la cantidad de sales disueltas que contenga);
el movimiento del agua (puede correr, como en los ríos, o permanecer estancada,
como en los lagos); la luz que pase a través del agua; la temperatura y la
cantidad de oxígeno disponible en el agua, entre otras. La combinación de estos
factores determinará diferentes ambientes y condiciones para la vida de sus
habitantes.
Los seres vivos de
ambientes acuáticos
Para cada ser
vivo, todo lo que lo rodea en el lugar donde habita constituye su ambiente y, a
la vez, él es una parte del ambiente. Cada ambiente acuático y de transición
tiene características que lo distinguen y presenta diferentes dificultades para
la vida de sus habitantes. Los seres vivos que logran subsistir y reproducirse
en esos lugares son los que cuentan con características en sus cuerpos o
comportamientos adecuados, que son parte de sus adaptaciones al ambiente.
En los
ambientes acuáticos habita una gran diversidad de seres vivos: microorganismos
(como bacterias y hongos), que cumplen un importante papel en el reciclado de
sustancias vitales para otras especies que habitan el ecosistema; plantas
acuáticas; algas, peces y grandes mamíferos (como la ballena), entre otros.
De acuerdo con
sus hábitos y requerimientos, la diversidad de seres vivos se puede organizar
en las siguientes cinco categorías.
Plancton: comunidad de seres vivos que viven en la superficie
del agua y tienen una movilidad limitada. Forman parte del plancton: el
fitoplancton (seres vivos microscópicos que realizan fotosíntesis) y el
zooplancton (crustáceos pequeños y larvas de peces).
Neuston: comunidad de seres vivos que se movilizan
activamente muy cerca de la superficie del agua.
Necton: comunidad de seres vivos que se desplazan libremente
en el cuerpo de agua. se trata de nadadores activos.
Perifiton: comunidad de seres vivos que viven sobre o entre las
plantas.
Bentos: comunidad formada por los seres vivos que se
desplazan por el fondo o lecho, o que permanecen fijos a él.
Los ambientes
lacustres y sus orillas
Los ambientes lacustres se desarrollan en
zonas donde hay masas de agua dulce estancada situadas en tierra firme, es
decir, fuera del mar, Los lagos, las lagunas, las charcas y los bañados son
ejemplos de ambientes lacustres, y también se los conoce como ambientes lénticos.
Los lagos son los cuerpos de agua
permanente que se forman por la acumulación de agua en zonas hundidas del
terreno. Son alimentados por las lluvias, por las aguas subterránea y, también,
por el agua que corre por la superficie del terreno.
Los lagos y
las lagunas son importantes reservorios de agua dulce. Esta agua puede
utilizarse para riego, para beber, y también, para obtener energía o realizar
actividades recreativas. Ej, el Lago Nahuel Huapi.
Los ecosistemas
lacustres
Los lagos son
ecosistemas de agua estancada, generalmente dulce, más profundos y fríos que
las lagunas, con zonas profundas oscuras, porque la luz solar no llega. allí
solo viven seres vivos consumidores que se alimentan de lo que cae de la
superficie; por ejemplo, restos de otros seres vivos.
En sus
orillas, hay plantas adaptadas a vivir en el suelo inundado, llamadas palustres. Un ejemplo son los juncos,
que tienen tallos esponjosos por donde circula el aire hasta llegar a las
raíces. De otro modo, las raíces inundadas se ahogarían, morirían y se
pudrirían.
La luz solar es indispensable para la vida
en el agua: gracias a ella, las plantas acuáticas y algunos microorganismos
productores realizan la fotosíntesis. En este proceso, liberan oxígeno y así
oxigenan lo que resulta indispensable para la vida de otros seres vivos, como
por ejemplo, los peces, que respiran el oxígeno disuelto en el agua.
Las zonas más
profundas de los lagos suelen ser oscuras y, por eso, son pocos los seres vivos
que allí pueden vivir. La luz puede llegar hasta casi los cuarenta metros de
profundidad. Además de la profundidad, la llegada de la luz depende de la
turbidez del agua, es decir, de los materiales que se encuentran suspendidos en
ella.
Las aguas de
los lagos suelen ser calmas: se mueven cuando el viento forma olas, pero no se
trasladan de un lugar a otro, como es el caso del agua de los ríos.
Los ambiente
fluviales y sus orillas
Los ríos son
corrientes de agua dulce que nacen en las montañas, por ejemplo, El Atuel, en
la provincia de Mendoza. Si atraviesan pendientes muy inclinadas, sus aguas
corren a gran velocidad. En cambio, cuando pasan por un llano, sus aguas
avanzan lentamente y se crean remansos.
Cuando un río,
en vez de llegar al mar, desemboca en otro río se lo llama afluente. Si es de corta longitud y no tiene afluentes, o
tiene muy pocos, se lo llama
"arroyo", "riacho" o "riachuelo".
En estos
cursos de agua, se encuentran los ambientes
fluviales. Los ríos son uno de los ambientes más valiosos de la naturaleza;
por eso, se debe tener cuidado para no alterarlos al actuar sobre ellos, ya que
una acción poco responsable podría ocasionar efectos desastrosos. Para estudiar
los ríos, se tienen en cuenta tres características: su curso, su cauce y su
caudal.
El cauce (o lecho) de un río es el lugar
por el que corre.
El curso de un río es el camino que
recorre desde su nacimiento hasta su desembocadura.
El caudal es la cantidad de agua que el
río transporta en un momento determinado. En los períodos de mucha lluvia, el
caudal de algunos ríos es abundante. Estos cambios modifican el paisaje.
En su
recorrido, los ríos arrastran y transportan rocas de diferentes tamaños y
arena. El material transportado llamado sedimento, proviene del desgaste
producido por las aguas sobre su cauce. A este fenómeno se lo llama erosión
fluvial.
El material
transportado determina la turbidez del agua, porque impide el paso de la luz. A
medida que el paisaje se hace más llano, las aguas se aquietan y el sedimento
comienza a depositarse en el fondo o en sus orillas.
La vida en las
corrientes de agua
La variedad de
seres vivos típica de los ríos incluye plantas, peces, anfibios, reptiles,
moluscos, crustáceos e insectos. Su distribución y abundancia dependen de la
cantidad de oxígeno, de la temperatura y la velocidad del agua.
En los tramos
del río donde el agua corre más rápido habitan algunos peces que tienen
adaptaciones para nadar en las aguas con movimientos sin ser arrastrados por la
corriente. Algunos, incluso, nadan contra la corriente, como la trucha.
Otros peces
presentan adaptaciones en sus cuerpos que les permiten sujetarse, como espinas
en las aletas a modo de ganchos. Otros tienen formas largas y sinuosas mediante
las cuales pueden enroscarse en los agujeros del fondo rocoso. Este es el caso,
por ejemplo de la anguila.
Todas estas
adaptaciones les brindan más posibilidades al momento de capturar el alimento,
reproducirse, escapar de sus enemigos y protegerse.
En los
remansos, el agua es más transparente (porque los sedimentos decantan). En
estas zonas calmas se desarrolla una gran cantidad de algas microscópicas y un
tipo de vegetación que se fija a las piedras del fondo o al suelo y no es
arrastrada por las corrientes.
También hay
plantas en la orilla, como algunos musgos y helechos, y algunas plantas sumergidas que tienen aspecto de alga,
como la elodea. En la orilla, donde hay gran cantidad de alimento disponible,
habita una diversidad de animales similar a la que existe en las lagunas.
En zonas donde
el agua del río corre muy lentamente o desaparece existen peces con
adaptaciones para sobrevivir durante las sequías, ya que pueden respirar el
oxígeno del aire y tienen una piel que resiste la falta de agua, como el pez
dipnoo.
Los ambientes
oceánicos y sus costas
Los océanos y
los mares ocupan alrededor del setenta por ciento de la superficie del planeta.
Los océanos son las masas de agua
que se encuentran entre los continentes. En tanto, los mares son las zonas de los océanos más cercanas a la costa y de
menor profundidad.
Como todo
ambiente acuático, los ambientes marinos presentan ambientes de transición: las
zonas costeras y el litoral marino. Las zonas
costeras pueden ser grandes extensiones de arena o de rocas que se
desgastan con la acción del mar. El litoral marino abarca desde la zona
continental no sumergida hasta la que se extiende por debajo del agua y se
conoce como plataforma continental.
La temperatura del agua de los océanos y las zonas costeras varía muy
poco a lo largo del año; en cambio, en los continentes la temperatura sufre
grandes variaciones. Este fenómeno se debe a que el agua tarda mucho más en
calentarse que la tierra y, del mismo modo, tarda muco más en enfriarse. Por eso,
las temperaturas se mantienen más o menos constantes. Este fenómeno se produce
en el mar y también en las zonas costeras.
El mar tiene
sales disueltas en el agua. La salinidad es relativamente constante en todos
los océanos y varía, principalmente, por
los aportes de agua dulce provenientes del continente.
En el ambiente
oceánico, la luz solar penetra hasta unos 200 metros como máximo. A mayor
profundidad el agua está en oscuridad absoluta. La zona iluminada del mar se
denomina región fótica y la zona oscura,
región afótica (desde los 200 metros de profundidad hasta los
10.000 metros)
La vida en los mares
y los océanos
En el mar vive
una gran diversidad de seres vivos, distribuidos según sus características.
Todos ellos presentan diferentes adaptaciones.
En la
plataforma continental abundan la luz solar, los nutrientes del fondo cercano y
aquellos que vuelca la desembocadura de los ríos. Por ello, en esta zona se
encuentra gran cantidad de plancton, compuesto por el fitoplancton y el
zooplancton. Esto atrae gran cantidad de peces y aves, que se alimentan de
ellos.
En el litoral
marino viven corales y anémonas de mar, medusas, cangrejos, gran variedad de
peces y, también, lobos marinos. Muchas aves, como los pingüinos, los
cormoranes y las gaviotas, hacen sus nidos en esta región costera y buscan
alimento en las aguas de la plataforma continental.
En las costa,
entre las rocas, pueden formarse charcas. En estos pequeños ambientes más
cálidos habitan algas verdes, mejillones y percebes que viven fijos.
Los seres
vivos de la zona entre mareas, es decir, donde las aguas bajan, a pesar de ser
acuáticos, están adaptados a pasar períodos de desecación. Por ejemplo, las
algas se secan en ese momento, pero recuperan sus características cuando
vuelven a mojarse.
La vida de los
animales en los ambientes acuáticos y de transición
En los
ambientes acuáticos y de transición habitan animales de los más diversos con
características especiales. algunos viven sumergidos constantemente, como los
peces y las aguas vivas; otros viven fuera del agua en las costas, pero
necesitan estar mojados para poder respirar como los cangrejos y los
mejillones. También hay animales que respiran y viven fuera del agua, pero que
pasan mucho tiempo de sus vidas dentro del agua en busca de alimento, como los pingüinos
o las tortugas marinas. Estos son los visitantes del agua: animales con hábitos
de vida anfibios.
Los cuerpos de
todos estos animales tienen características especiales que les permiten
aprovechar los recursos del agua y reproducirse allí. A estos comportamientos
especiales se lo llama adaptaciones.
Los animales
vertebrados e invertebrados
Entre los
animales que dependen del medio acuático o húmedo para reproducirse y
desarrollarse se diferencian los vertebrados de los invertebrados, debido a las
distintas estructuras que sostienen y dan forma a sus cuerpos.
Los animales vertebrados poseen una columna
vertebral formada por vértebras, que son huesos cortos y articulados unos con
otros.
Los animales invertebrados no tienen
esqueleto interno con columna vertebral. Esta es la única característica que
tienen en común entre ellos, pues son muy diversos: algunos viven fijos en las
rocas, enterrados; otros marchan, saltan, se arrastran o nadan, como los
cangrejos o las arañas marinas. Pese a ser invertebrados, todos tienen un
esqueleto; algunos interno y otro externo (también llamado exoesqueleto)
Los animales
vertebrados
Los mamíferos se caracterizan porque sus
crías se gestan dentro de la hembra y, al nacer, son alimentos con la leche
materna. Además, respiran fuera del agua.
Los reptiles tienen sus cuerpos cubiertos
por escamas duras y secas. Un ejemplo es la tortuga marina. Sus extremidades
aplanadas facilitan el desplazamiento en el agua.
Los anfibios tienen el cuerpo cubierto por
una piel desnuda. Al nacer respiran bajo el agua; luego desarrollan pulmones
por los que comienzan a respirar fuera del agua.
Los peces son vertebrados adaptados a vivir
bajo el agua. Están cubiertos por escamas, que facilitan su desplazamiento en
el agua, y poseen branquias, por las que respiran el oxígeno disuelto en el
agua.
Algunos animales
invertebrados
Las esponjas no se desplazan ni tienen
órganos. Sus cuerpos están perforados por poros, por donde filtran las
corrientes de agua y así obtienen su alimento.
Los moluscos habitan
aguas dulces y oceánicas. Entre ellos, los cefalópodos
tienen tentáculos alrededor de la cabeza, como los pulpos, y los bivalvos tienen dos valvas que cubren
su cuerpo, como las almejas y los mejillones.
Los equinodermos, como las estrellas y los
erizos, tienen en común que sus cuerpos están cubiertos por una piel espinosa
Los anélidos segmentados poseen el cuerpo
formado por segmentos dispuestos de forma lineal, que parecen anillos. Un
ejemplo terrestre es la lombriz; un ejemplo acuático, la sanguijuela.
Las medusas y las babosas de mar viven bajo
el agua y no tienen esqueleto rígido externo. Los cuerpos de estos animales son
como una bolsa de músculo llena de agua.
El desplazamiento de
los vertebrados
Algunas aves
marinas pueden bucera. Los pingüinos, por ejemplo, tienen alas en forma de
aletas, lo que posibilita que se impulsen en el agua y pesquen su alimento.
En las
orillas, los yacarés reptan y arrastran su cola por el suelo; pero, en el agua,
su fuerte cola les da un gran impulso que les permite nadar rápido y atrapar a
sus presas.
Muchos
animales acuáticos tienen en el cuerpo aplanado lateralmente y angosto en los
extremos, como el pez ángel, o en forma de torpedo, como los delfines. Esta
forma del cuerpo de los animales que habitan el medio acuático se llama
hidrodinámica: les permite avanzar evitando la gran resistencia que ejerce el
agua.
Algunos peces
también pueden desplazase a través de la columna de agua, porque presentan un
órgano hueco llamado vejiga natatoria.
Cuando está llena de gases, el pez flota y, al vaciarse, el pez desciende. Para
impulsarse horizontalmente, el pez tiene aletas y colas. Las escamas que cubren
su cuerpo facilitan su desplazamiento en el agua.
La respiración de los
animales en el agua
La mayoría de
los invertebrados de ambientes acuáticos y los peces respiran el oxígeno
disuelto en el agua. En cambio, los vertebrados, como los reptiles y los
mamíferos, necesitan salir a la superficie periódicamente para respirar oxígeno
del aire. Dentro de sus cuerpos, los órganos están adaptados de forma distinta.
Los peces, los
moluscos y los crustáceos acuáticos respiran bajo el agua a través de
branquias, que son los órganos respiratorios adaptados para el intercambio
gaseoso en el agua.
En los peces
las branquias son internas y se
localizan dentro de dos cavidades. Cada cavidad se comunica con el exterior por
hendiduras branquiales, generalmente cubiertas por opérculos, una especie de
tapas que se abren y se cierran.
Otros animales
acuáticos no tienen órganos particulares
para la respiración, pues respiran a través de la piel. Por eso, si no tienen
todo su cuerpo cubierto de agua a al menos húmedo, mueren. Ejemplo, los
anélidos.
a) La estructura anatómica de las branquias
determina que la velocidad de difusión sea máxima. b) Los vasos circulatorios
están dispuestos de tal forma que la sangre es bombeada a través de ellos en
dirección opuesta a la del agua que lleva oxígeno. Esta disposición permite
que la sangre que lleva más oxígeno (es decir, la sangre oxigenada que sale
del filamento branquial) contacte con el agua que lleva más oxígeno (el agua
que entra al filamento), y la sangre que lleva menos oxígeno (la sangre
desoxigenada que entra en el filamento branquial) contacte con el agua que
lleva menos oxígeno (el agua que sale del filamento). Como resultado, la
concentración de oxígeno en la sangre en cualquier parte del filamento
branquial es inferior a la concentración de oxígeno del agua que fluye por la
cámara branquial y, así, el oxígeno siempre fluye desde el agua hacia la
sangre.
Algunos peces primitivos tenían branquias y
pulmones. Los anfibios y los reptiles tienen pulmones relativamente simples,
con pequeñas superficies internas y dependen en gran medida de su piel para
el intercambio gaseoso; los reptiles respiran casi enteramente por sus
pulmones
Dado que los fluidos corporales son hipertónicos respecto al medio
exterior, el agua tiende a entrar al cuerpo del pez por ósmosis, a través del
epitelio branquial. El exceso de agua es eliminado del cuerpo por los riñones
y excretada en la orina, que está mucho más diluida que los fluidos
corporales. Aunque los riñones reabsorben el grueso de los solutos
esenciales, algunos se pierden, no obstante, en la orina y otros abandonan el
cuerpo por difusión, a través de las branquias. Estos solutos son
reemplazados principalmente por la acción de células especializadas en la
absorción de sales que se encuentran en las branquias y, en menor grado, por
la dieta.
Como los fluidos
corporales son hipotónicos con respecto al medio externo, el agua deja el
cuerpo del pez por ósmosis, a través de las branquias. También se pierde agua
en la orina en la que se disuelve la urea eliminada de la sangre por los
riñones. El pez mantiene sus niveles de fluidos internos bebiendo agua de
mar, que contiene solutos. Los iones sodio y cloruro en exceso se eliminan de
la sangre y se excretan por acción de células branquiales especializadas; los
iones magnesio y sulfato son eliminados por los riñones y excretados en la
orina.
Cuando algunos peces se trasladaron a los mares se enfrentaron con la
posible pérdida de agua hacia el medio ambiente, principalmente por ósmosis a
través de las superficies respiratorias de las branquias.
Algunos peces mantienen los fluidos corporales con una concentración
de sales similar a la de las aguas oceánicas que los rodean. El exceso de
sales se secreta principalmente por medio de una glándula rectal.
Los peces óseos
tienen fluidos corporales hipotónicos con respecto al medio marino y estarían
en peligro constante de perder tanta agua que sus células podrían morir
deshidratadas.
Los órganos de respiración de los mamíferos y
reptiles de ambientes acuáticos son los pulmones.
Los delfines y las ballenas son ejemplos de mamíferos acuáticos. Estos
animales pueden permanecer bajo el agua largo tiempo, porque acumulan aire en
sus pulmones.
Los pulmones son cavidades internas desde las cuales
el oxígeno contenido en el aire pasa al torrente sanguíneo. Presentan una
ventaja abrumadora a quienes los portan ya que las superficies respiratorias
pueden mantenerse húmedas sin que se produzca una pérdida grande de agua por
evaporación. Los pulmones también se encuentran en algunos invertebrados.
Las algas
y las plantas de ambientes acuáticos
Dentro de los
ríos, los lagos y las lagunas; en sus orillas, en la costa marina y en el mar
abierto, hay vegetación acuática compuesta por una gran diversidad de algas y
de plantas que sirve de alimento y refugio a los animales que allí habitan.
Las algas y las plantas tienen la misma forma de
obtener su alimento, contienen una sustancia verde llamada clorofila, que capta la energía de la
luz. Con esa energía y con materiales abundantes de su ambiente (agua y el
gas dióxido de carbono) producen el alimento que utilizan para mantenerse,
crecer y reproducirse.
Las plantas acuáticas tienen adaptaciones de las
hojas, tallos y raíces, según los diferentes ambientes en que se desarrollan.
Por eso algunas plantas flotan en la superficie, otras permanecen siempre sumergidas
y sin embargo no se pudren, y las de las costas pueden sobrevivir tanto con
el suelo inundado como con el suelo seco.
También hay una gran variedad de algas. Distintas
algas tienen, además de clorofila verde, otros colorantes o pigmentos. Así,
además de algas verdes, hay verdeazuladas, rojas pardas y amarillentas, que
por sus reflejos se denomina algas doradas. Los diversos colores les sirven
para captar la luz de diferentes manera y vivir a distintas profundidades.
Además de diferenciarse por los colores, las algas
pueden ser de distintos tamaños y formas. Algunas son pequeñísimas y solo
pueden verse con el microscopio, que funciona como una lupa de muchísimo
aumento. Estas diminutas algas se denominan microalgas. Otras, las macroalgas,
se ven a simple vista y hasta pueden confundirse con plantas.
El cuerpo de las macroalgas (también llamado talo) puede presentar órganos similares
a los de las plantas terrestres. Así como las plantas se arraigan al suelo
con la raíz, las algas utilizan un soporte.
Además, presentan láminas, que captan la luz, y el estípite, que une las láminas.
Si bien las partes del talo de las macroalgas se
parecen a las partes de las plantas, no tienen estructuras rígidas de sostén.
En casi todos los casos, su cuerpo cae cuando están fuera del agua.
Las macroalgas
presentan varias adaptaciones para sobrevivir en lugares poco favorables. Por
ejemplo, cuando el mar baja y sube con la marea, como en las costas marinas,
las algas quedan descubiertas y se exponen a la pérdida de humedad y al
aumento de la temperatura, ya que al no estar cubiertas por el agua, quedan
desprotegidas del sol. En estas condiciones podrían deshidratarse y morir,
pero esto no ocurre: su consistencia gelatinosa mantiene la humedad durante
el tiempo suficiente hasta que vuelva a subir al agua.
En las zonas costeras de muchos mares existen los
llamados bosques subacuáticos de algas. Por ejemplo, en las costas atlántica
del sur argentino se encuentran gigantes macroalgas pardas que pueden medir
más de cien metros. Cuando baja el agua se las ve tiradas sobre las rocas de
la playa como enormes praderas marrones.
La gran mayoría de las plantas acuáticas viven en
ambientes de agua dulce. Pero no todos los ambientes tienen iguales
condiciones. Por ejemplo, los movimientos del agua y de sustancias
disponibles no son iguales en un río que en un lago, en la costa que en el
centro de la laguna, ni sobre el agua dentro de ella. Hay tres grandes grupos
de plantas adaptadas a las distintas condiciones: las plantas sumergidas, por ejemplo la elodea; las
plantas flotantes, por ejemplo los irupés; y las plantas costeras o
litorales, como las totoras.
Como todas las plantas, las acuáticas tienen
clorofila y producen su propio alimento. Con el gas dióxido de carbono del
aire, el agua y la energía de la luz, las plantas producen un material llamado
glucosa (su alimento). Con la glucosa y las sales minerales que toman con el
agua, hacen los diferentes materiales que componen su organismo. Además, una
cantidad de glucosa la usan como combustible; de ella obtienen la energía que
las mantiene vivas. Para extraer la energía de la glucosa, las plantas, como
todos los seres vivos, necesitan que les llegue el gas oxígeno a todos los
rincones de su cuerpo.
La
nutrición en plantas flotantes y litorales
Estas plantas son semejantes a las terrestres: están
en contacto con el aire y reciben luz del Sol. A través de pequeños poros o estomas
que tienen en las superficies, especialmente de las hojas, transpiran e
incorporan los gases del aire. Las raíces absorben el agua y pequeñísimas
prolongaciones muy permeables denominadas pelos absorbentes. El agua y las sales minerales llegan a todas
las partes por tubitos internos rígidos, que sirven también como sostén. En
las raíces de las flotantes hay tantos pelos absorbentes que el escaso
oxígeno disuelto en el agua puede ser captado en cantidad suficiente para la
respiración. Las plantas litorales toman oxígeno del aire. El oxígeno entra
por los estomas.
La
nutrición en plantas sumergidas
Estas plantas reciben la luz a través del agua; por
eso, no pueden habitar en aguas turbias o en fondos muy profundos o oscuros.
Absorben el agua y las sales minerales por las superficie de sus hojas y
tallos. También absorben oxígeno y dióxido de carbono por la superficie de
las hojas. No tienen estomas ni cutícula
o cubierta impermeable. Por eso, todos los nutrientes entran por toda la
superficie. También perdieron los tubitos rígidos internos para la
distribución de nutrientes y alimentos. El sostén, que en otras plantas dan
los tubitos internos, a las sumergidas, se los da el agua que las rodea. Al
ser flexible y no rígido, el cuerpo de las plantas sumergidas puede acompañar
mejor los movimientos del agua.
La
vegetación en ambientes lacustres y marinos
Las lagunas, los lagos y los pantanos son depósitos
de agua estancada o menos salada y se denominan ambientes lacustres. En las
lagunas saladas, la vegetación de plantas acuáticas es escasa. En cambio, en
las lagunas de agua dulce pueden ser abundantes y diversas.
Ø
Las plantas flotantes forman grandes superficies sobre las que se paran las
aves y se refugian otros animales.
Los camalotes
o jacintos de agua, en primavera presentan hermosas flores azuladas en
espigas.
Los repollitos
de agua retienen aire entre los pequeños pelos de sus hojas que así
resultan livianas e impermeables.
El irupé
tiene sus hojas aplanadas, en forma de plato, arraigadas en el fondo, al
igual que sus hermosas flores blancas.
Las lentejas
de agua tienen un cuerpo esponjoso y aplanado, y además, son muy pequeñas
y livianas.
Ø
Las plantas sumergidas hacen la fotosíntesis debajo del agua; así liberan
oxígeno, que mantiene el agua oxigenada para la respiración de los animales.
La elodea
se puede reproducir por fragmentación (crece una nueva planta de un pedacito
de la original), pero además posee pequeñas flores flotantes que pueden ser
polinizadas y producir sus semillas.
La cola de zorro
siempre posee raíces que la sujetan al fondo, tienen hojas divididas que
parecen delgados hilos.
Ø
Plantas litorales, en conjunto, forman los pajonales. En sus tallos
depositan los huevos los caracoles.
Los juncos poseen
tallos flexibles y hojas largas como cintas. Tienen flores diminutas reunidas
en grupos y crecen al costado de la planta.
Las totoras
tienen el extremo de sus tallos una espiga cilíndrica oscura de flores
pequeñas y apretadas.
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