¿QUÉ ES LA EXPLOSIÓN CÁMBRICA?

👍 Todo el mundo tranquilo que no es una explosión térmica de esas que hacen mucho daño, porque según la RAE, el concepto de explosión también podría ser un desarrollo vertiginoso de algo, y de eso se trata. Pero vayamos por partes; ¿Qué es el Cámbrico? Creo que todos recordaremos aquello que nos contaban en la escuela de que la historia de la Tierra se divide en eras: PRIMARIA, SECUNDARIA, TERCIARIA Y CUATERNARIA, dándonos a entender que la era Primaria fue el comienzo de todo, pero nada más lejos de la realidad. La Tierra tiene una edad aproximada de 4500 millones de años y la era Primaria o Paleozoica comenzó hace unos 570 millones de años. ¿Qué ocurrió en esos primeros 4000 millones de años? Creemos que una gran cantidad de acontecimientos geológicos, muchos de los cuales desconocemos: la formación de las masas continentales, la formación de la atmosfera e hidrosfera y hace unos 3800 millones de años, la aparición de la vida en el mar. Hecha la aclaración, ya podemos decir que el Cámbrico es la primera parte o primer periodo de la era Paleozoica. No disponemos de mucha información sobre cómo pudo ser la evolución de los seres vivos desde la aparición de la vida, entre otras cosas por la ausencia de registro fósil, pero sí sabemos que a comienzos del Cámbrico parece como si la evolución hiciera un súper esfuerzo creativo que dio como resultado la aparición de una gran cantidad de seres vivos, muchos con partes duras (conchas, caparazones), lo que favorece el proceso de fosilización y en ¡tan solo 5 millones de años! Los mares comenzaron a llenarse de diferentes formas de vida, no así la tierra que empezó a colonizarse mucho después. Se formaron representantes de todos los grupos del reino animal que comparten idéntico diseño básico, como por ejemplo: anélidos (cuerpo dividido en anillos), artrópodos (patas articuladas), equinodermos (estrellas y erizos de mar), moluscos, cordados (antecesores de los vertebrados) etc. A partir de entonces, es como si la evolución se hubiera tomado un descanso y durante los siguientes 500 millones de años no crea nada nuevo, limitándose a modificar lo ya inventado. Este acontecimiento creativo tan repentino es lo que se conoce como EXPLOSIÓN CÁMBRICA.

 Ildefonso Vara García 

(Catedrático de Ciencias Naturales)

La avispa asiática y las abejas

Recientemente hay que añadir a los peligros naturales a que están sometidas las abejas a un gran invasor:  la avispa asiática también denominada "velutina". La Vespa velutina es una especie procedente del sudeste asiático que ya se ha extendido por todo el norte de la Península Ibérica. Se trata de un himenóptero de gran tamaño, ligeramente menor que el de la autóctona Vespa crabro, pero más agresiva con las abejas.

Morfológicamente es muy fácil de distinguir de la especie autóctona pues tiene la cabeza, el tórax y la primera parte del abdomen de color negro. El abdomen es también bastante oscuro a excepción de una fina linea amarilla y un par de bandas de color marrón claro en la mitad posterior del abdomen. La parte proximal de las extremidades (Coxa, trocánter y fémur son negras) la distal (Tibia tarso y pretarso) son amarillentas.

Su cabeza nos recuerda mucho a la de Vespa crabro, como puede observarse en la fotografía.

Debido a su rápida progresión en el norte de la Península y por carecer de enemigos naturales esta especie es una gran amenaza, no solo porque puede ser peligrosa para el hombre por su picadura, sino porque es muy agresiva con las abejas, que por desgracia están sufriendo el impacto que supone este nuevo depredador. Casi el 85% de los insectos que cazan las velutinas son abejas, que utilizan como alimento para sus larvas.

BATES y el mimetismo

Henry Walter Bates (1825-1892) naturalista y explorador británico, sin estudios académicos, pero gran aficionado al estudio y recolección de insectos desde muy joven. Tuvo la suerte de conocer a Alfred Russel Wallace (ver entrada del 1 de febrero de 2013) y después de consultar ambos el libro del entomólogo estadounidense William Henry Edwards, decidieron emprender una expedición al Amazonas por su cuenta. Tras su expedición amazónica Wallace regresó a los cuatro años y su colección se perdió en un naufragio, Bates por el contrario no regresó hasta 1859 trayendo una colección de insectos de unas 14.000 especies diferentes, más de la mitad de las cuales eran nuevas para la ciencia. Bates estudió el enorme parecido de especies diferentes, una tóxica y otra no, que hoy se conoce como mimetismo batesiano en su honor.

Fue Miembro de la Royal Society, de la Sociedad Lineana y de la Sociedad geológica de Londres.

El Kevlar

Bajo el nombre comercial de Kevlar se esconde el poliparafenileno tereftalamida una poliamida sintetizada por Stephanie Kwolek en 1965 para la firma DuPont que comenzó a comercializarse en el año 1972. Por su gran ligereza y por su extrema resistencia es hoy una de las fibras más utilizadas y gracias a ella se han conseguido salvar muchas vidas.

En los años sesenta se buscaba una fibra más resistente que el nailon y por entonces las soluciones para la formación de fibras que no eran transparentes se desechaban, pero Kwolek, a pesar de la opalescencia de la solución con la que trabajaba, se decidió a hilar el producto de dicha disolución, obteniendo una fibra más resistente que el nailon, a partir de una solución de cristal líquido. Posteriormente se ha comprobado que la seda que utilizan las arañas para construir sus telas se obtiene de forma natural a partir de una solución de cristal líquido de distinta composición.

El Kevlar es casi la mitad de rígido que el acero y mas resistente que él y alrededor de 8 veces más tenaz.

En la actualidad el Kevlar es una de las fibras sintéticas mas utilizadas, con Kevlar se fabrican cables, ropa de protección, velas para barcos de competición, material deportivo, altavoces, cascos para motos y para fórmula 1, tanques de combustible, blindajes antiexplosivos, neumáticos que ruedan desinflados, tablas de esquí, raquetas de tenis, cascos para veleros de alta competición, trajes espaciales y sobre todo chalecos antibalas.

Distribución de las algas en el medio marino

El factor más determinante en la distribución de las algas en el medio marino es la luz. En mares de aguas transparentes la luz puede llegar hasta los 200m, alrededor de esa profundidad se encuentra el nivel eufótico (solo llega ya el 1% de la luz que incide en la superficie) más abajo de ese nivel la fotosíntesis no es posible. Es por tanto en la zona fótica donde pueden medrar las algas.

Al incidir la luz en el agua, no todos los colores de su espectro penetran a la misma profundidad, la radiación roja solo traspasa los primeros metros, la radiación azul es la que consigue una mayor profundidad.

Dependiendo de los pigmentos fotosintéticos que posee cada especie de alga, podrán captar luz a diferentes profundidades:

• Las algas verdes solo pueden vivir muy cerca de la superficie por que la clorofila que poseen capta sobre todo el color rojo.
• Las algas pardas debido a sus pigmentos mayoritarios fucoxantina pueden realizar la fotosíntesis sin usar las radiaciones rojas.
• Las algas rojas por poseer ficoeritrina captan mejor la luz azul y son las que alcanzan mayor profundidad.

Se establece así una zonación de la vegetación del fondo marino, en la que los diferentes tipos de algas están ordenados según la profundidad.

Enemigos naturales de las abejas: Vespa crabro

El Avispón europeo Vespa crabro es una avispa de gran tamaño de 2,5 a 3,5cm (similar al de la avispa asiática de la que se diferencia claramente). El avispón europeo tiene parte de la cabeza, del tórax y el comienzo del abdomen rojizos, las alas también tienen esa tonalidad. Más de la mitad posterior del abdomen es de color amarillo vivo con dibujos negros muy característicos.

El avispón europeo es bastante pacífico, basa su dieta en todo tipo de insectos, esencialmente dípteros, por lo que resulta muy beneficioso, ocasionalmente puede comer abejas pero solo si están cansadas o aturdidas.

El avispón europeo y la avispa asiática, no suelen picar al hombre, prefieren huir antes de hacerlo, pero en ocasiones, cuando ven amenazado su nido, pueden atacar al "intruso" y picarle con su aguijón. Su picadura, como la de los demás himenópteros, no suele ser muy peligrosa, salvo para personas sensibles o alérgicas, que deben acudir de inmediato a un centro médico, pues las picaduras pueden ocasionarle la muerte.

KWOLEK y el Kevlar

Stephanie Kwolek (1923-2014) química estadounidense de origen polaco, realizó sus estudios superiores en el Instituto Tecnológico de Carniegie en Pittsburgh (Pensilvania), graduándose en el año 1946. posteriormente comenzó a trabajar en la empresa de productos químicos DuPont en Buffalo (New York) y más tarde en Delaware en la misma empresa. Kwolek es conocida por haber descubierto la poliparafenileno-tereftalamida más conocida por su nombre comercial Kevlar^®.  Este nuevo material, una fibra amarillenta más resistente que el acero, por sus excelentes propiedades tiene cientos de aplicaciones en la actualidad, entre otras la fabricación de chalecos antibalas, que tantas vidas han salvado.

Por sus descubrimientos Kwolek ha recibido diversos premios entre los que destaca la National Medal of Technology en el año 1996.

El grafeno

En el año 1949 Philip Russell calculó su estructura y varias décadas después los científicos A. Geim y K. Novosiólov utilizando la cinta adhesiva geco, que ellos mismos habían fabricado, consiguieron aislar el grafeno a partir del grafito en el año 2004. 

En el grafito hay dos tipos de enlace: el covalente a marcado en azul y los enlaces por fuerzas de Van der Waals verticales b de color granate, estos últimos se rompen al tirar de la cinta adhesiva geco, pero los enlaces covalentes más fuertes se mantienen intactos.

(Como hemos visto en la entrada anterior el diamante y el grafito son formas alótropas, los dos  están formados por átomos de carbono, pero están unidos por medio de distintos enlaces químicos y eso hace que sus propiedades sean tan diferentes). 

El grafeno, al igual que diamante y grafito, también está constituido por átomos de carbono, pero en este caso esos átomos forman una red hexagonal plana, es por tanto una estructura bidimensional (en la imagen aparece en azul), es una molécula cuyos átomos están unidos por enlaces covalentes muy fuertes y tiene un grosor mínimo (del tamaño del átomo de carbono).

Este nuevo material ha demostrado unas cualidades sorprendentes; su grosor nanométrico lo hace transparente, ligero y muy flexible, es a la vez duro y resistente (alrededor de 100 veces más resistente que el acero), los transistores de grafeno son el doble de rápidos que los de silicio, es un material con una conductividad térmica mayor que muchos metales y conduce la corriente eléctrica como el cobre por lo que se calienta menos. El grafeno además es un excelente multiplicador de frecuencias, lo que permite aumentar la velocidad de intercambio de información en procesadores y tiene posibilidades de auto-reparación si por accidente pierde alguno de sus átomos de carbono, restaurándose los huecos con la participación de los átomos vecinos. Por todo ello el grafeno es un material que se utiliza en la fabricación de teléfonos móviles, ordenadores, televisores, drones, automóviles, aviones, satélites artificiales, etc.

Geim y Nosiólov recibieron el Premio Nobel de Física en el año 2010 por la trascendencia de su descubrimiento.

Algas marinas comestibles

Las algas bentónicas marinas se han utilizado en muchos países desde la antigüedad, para la alimentación por su contenido en fibra, proteínas, vitaminas y sales minerales. Pero en la actualidad el consumo de estos vegetales es muy minoritario, si bien están surgiendo nuevas empresas que se dedican al cultivo, recolección y preparación de algas para el consumo alimentario y muchos restaurantes ya las usan en sus menús.

Entre las especies más utilizadas en la alimentación humana tenemos:

WAKAME.- Es el alga Undaria pinnatifida utilizada desde la antigüedad en Japón y Corea para preparar la "sopa de miso" y en ensaladas. Esta especie es considerada como muy invasora en el Litoral Atlántico donde ha sufrido una enorme expansión, encontrándose abundante en las rías gallegas.

NORI- Es una alga roja del género Porphira, (P. yezoensis y P. tenera), conocida como "alga del sushi" por su utilización para envolver estos preparados

KOMBU.- Alga parda del género Laminaria de gran tamaño que se emplea en Japón para el caldo de pescado y el Seitán (carne vegetariana) es un alga rica en I.

ARAME.- Alga filamentosa de la especie Eisenia bicyclis  muy usada en Japón en ensaladas

DULSE.- Alga roja de la especie Palmaria palmata muy usada en Islandia y Canadá rica en Fe y Na.

CODIUM.- Alga verde autóctona de la especie Codium tomentosum que se puede consumir hervida o en ensaladas rica en Fe, minerales y vitaminas.

LECHUGA DE MAR.- Alga verde autóctona de la especie Ulva lactuca  con alto contenido en Fe y vitaminas A y C.

ESPAGUETI DE MAR.- Alga parda autóctona de la especie Himanthalia elongata que se puede comer en ensaladas, arroces, revueltos, etc. Es rica en Fe y Ca.

Enemigos naturales de las abejas, Abejarucos

El abejaruco europeo Merops apiaster es un ave de unos 29cm de longitud y una envergadura de alrededor de 40cm que llama la atención por su vistoso colorido (es una de las aves europeas de más policromía en su plumaje, junto al martín pescador, la carraca y la oropéndola) y por su característico e inconfundible canto. Con su largo pico curvo está  especializada en la captura al vuelo de todo tipo de insectos, especialmente abejas que constituyen hasta el 70% de su dieta. Es por tanto uno de los enemigos naturales de las abejas que contribuyen al control de sus poblaciones.

Los abejarucos son aves migradoras y visitan  casi toda la península ibérica (excepto la franja norte) desde finales de marzo hasta el fin del verano, invernando en África tropical.

El nido lo sitúan en galerías de hasta 2m de longitud, que excavan en taludes o cortados en las laderas, en su parte final las hembras ponen de 4 a 6 huevos de color blanco.

El abejaruco puede ser una baza muy importante en España para el control de un peligroso himenóptero invasor: la avispa asiática.

Estas fantásticas imágenes han sido captadas por mi gran amigo y colega Ildefonso Vara García.

GEIM y NOVOSIÓLOV, el grafeno

Andre Konstantinovich Geim (1958) físico neerlandés nacido en Rusia, realizó sus estudios superiores en el Instituto de Ingeniería y Física de Moscú  y en el Instituto Tecnológico de Fisica de Moscú (Phystech), estudió las propiedades electrónicas de los metales, doctorándose en el año 1987. En 1990 Geim trabajó en las Universidades de Bath y Nottingham del Reino Unido y más tarde en la de Copenhague, consiguiendo posteriormente un puesto de profesor asociado en la Universidad de Nimega. Geim fue el tutor de la tesis de Konstantin Novosiólov, y juntos desarrollaron la cinta adhesiva geco basándose en la estructura microscópica de las patas de este animal.

Konstantin Serguéilevich Novosiólov (1974), físico ruso-británico, ingresó en la Facultad de Electrónica y Física Cuántica del Phystech en 1991 y más tarde en el Instituto de Microelectrónica de Chernogolovka, donde se dedicó al estudio de la física del estado sólido y la nanotecnología. posteriormente viajó a Nimega y allí comenzó su tesis doctoral dirigido por Geim. En el año 2001 Geim y Novosiólov se incorporaron a la Universidad de Manchester como profesores y en el 2004 Novosiólov se doctoró por la Universidad de Nimega.

Geim y Novosiólov siendo ya profesores en la Universidad de Manchester utilizaron la cinta adhesiva geco para separar a partir del grafito una lámina del grosor de un átomo de carbono y comprobaron que ese material denominado posteriormente grafeno era muy delgado, flexible, muy fuerte, resistente al calor, muy denso y buen conductor de la electricidad, sus trabajos se publicaron en la revista Science en octubre de 2004.

Andre Geim y Konstantin Novosiólov recibieron el Premio Nobel de Física en el año 2010 por el descubrimiento del grafeno.

¿TIENEN EL DIAMANTE Y EL GRAFITO ALGO EN COMÚN?

👍  Dicho así, y para personas que no traten habitualmente con este tipo de materiales, podría parecer que no tienen nada en común, pero si lo tienen, es más, yo diría que mucho. ¿Pero cómo es posible que la reina de las piedras preciosas y el grafito, que sirve para hacer las humildes minas de los lápices o los electrodos de las antiguas pilas se parezcan en algo? La respuesta es que ambos materiales están formados por los mismos componentes; átomos de carbono, además, si fuéramos capaces de observar esos átomos con nuestros ojos, nos sorprendería verlos perfectamente ordenados, es lo que en geología se conoce como estructura cristalina. Entonces, ¿Dónde está la diferencia? Bien, se trata de cómo esos átomos se coloquen dentro de la estructura. Si cada átomo se une a otros cuatro en todas las direcciones del espacio, es decir, como en los vértices de un cubo, cuya unidad se repite en todas las direcciones, tendríamos diamante. Pero si cada átomo se une a otros tres conformando redes hexagonales planas, tendremos grafito.

El resultado son dos minerales con propiedades muy diferentes. Mientras que el diamante es el mineral más duro (resistencia a ser rayado) y mal conductor de la electricidad; el grafito es, por el contrario, de los más blandos y muy buen conductor de la electricidad, de ahí, su utilización en aparatos eléctricos. Las razones de estas diferencias hay que buscarlas en las condiciones de formación, mientras que el diamante se forma en condiciones de presión y temperaturas muy elevadas, el grafito lo hace en condiciones mucho menores, lo cual lo hace más débil que el diamante.

 El grafito puede tiznar los dedos al tocarlo o marcar cuando lo apretamos sobre un papel al escribir, siendo la causa de esto la rotura de los enlaces de carbono por la debilidad de esas uniones. No aconsejo que intentéis escribir con un diamante, mejor dejarlo para otros menesteres. Ya lo decía mi abuelo, en esta vida es cuestión de estar bien colocado. 

Ildefonso Vara García 

(Catedrático de Ciencias Naturales)