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Certificado del curso Principios de Biología



Actualmente existen varias posibilidades para realizar y obtener un certificado, gratis y por Internet, de un curso de Biología General. No obstante, la mayoría de ellos se imparte en inglés. Hoy día, el traductor de Google facilita muchísimo la traducción de las webs, aunque frecuentemente las traducciones son deficientes, que sólo se puede solucionar de dos formas, en el caso de no dominar por completo el inglés: 1) Poseer unas bases sólidas en idioma inglés que nos faciliten la labor, y 2) Dominar la materia, aunque se te escapen características propias del idioma, vas a saber que están diciendo o que te están preguntando.

Estos son algunos de los cursos que se pueden encontrar en Internet de Biología general, abiertos, gratuitos y con certificado:


Biología

De la plataforma Khan Academy. Originariamente en inglés, pero muchas partes del curso están traducidas al español. Se tratan temas de bioquímica, biología celular, biología humana, evolución, etc. Tras superar el curso puedes obtener una insignia o badge, que puede ser reconocida en el proyecto Open Badges, de Mozilla.


Biología

De la plataforma EDUTIN, trata de los principios básicos de la ciencia biológica, como son grupos funcionales y bioelementos (hidratos de carbono, lípidos, proteínas, enzimas, vitaminas, minerales y ácidos nucleicos), centrándose fundamentalmente en los aspectos bioquímicos de la Biología.


Fundamentos de Biología (ALISON)

De la plataforma ALISON, trata sobre organismos, células, nutrientes (carbohidratos, proteínas, vitaminas y minerales) y el proceso de digestión. En inglés.


Introduction to Biology - The secret of life

Es un curso que se ya se ha celebrado, pero puede contar con posteriores ediciones, aunque está abierta la inscripción para consultar los materiales. Organizado por el profesor Eric Lander, uno de los líderes del Proyecto Genoma Humano. El contenido del curso refleja los temas que se enseñan en los cursos de introducción a la biología del MIT y muchos cursos de biología en todo el mundo. Se tocan aspectos como estructura y función de macromoléculas tales como ADN, ARN y proteínas; comprensión de la herencia y el flujo de información dentro de las células para la salud humana.


Introduction to Molecular and Cellular Biology

Curso de la plataforma Saylor Academy, en inglés. Su temario coincide en gran medida con el curso Principios de Biología de CUVSI. El material didáctico es de uso libre en la Red. La superación de un examen con al menos el 70 % de las respuestas correctas otorga un certificado. Si no se supera el examen, éste se puede repetir pasadas dos semanas.


Principios de Biología

Curso de CUVSI en español. El curso trata de las bases de la Biología, abordando aspectos bioquímicos, celulares y genéticos, entre otros, en ocho temas, con diez prácticas virtuales. Por la superación de un examen online se puede obtener un certificado y una insignia digital.


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El microscopio óptico y la lupa binocular. Práctica virtual

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Microscopio virtual

La invención del microscopio, hace más de cuatro siglos, revolucionó por completo las ciencias biológicas y todas las ciencias en general. Poder ver con detalle lo que no vemos a simple vista llevó a la Humanidad a conocer un mundo que desconocía por completo.

El primer microscopio fue el óptico, con él se han hecho los más revolucionarios descubrimientos en varias ciencias, principalmente en Biología. Y gracias a él aumentó la supervivencia de la Humanidad, pues su aplicación en Medicina ha sido decisiva a la hora a la hora de luchar contra todas las enfermedades. Su límite visual llega a unos 2.000 aumentos. Después llegó el microscopio electrónico, que utiliza haces de electrones en lugar de luz y gracias a ello se superó la barrera de los aumentos del microscopio óptico, pudiéndose observar el mundo submicroscópico, como los virus.

Un microscopio de pocos aumentos con oculares u objetivos para ambos ojos es la lupa binocular, microscopio estereoscópico o estereomicroscopio. Consta de dos microscopios completos, cada uno con sus objetivos y ocular, en los que al no coincidir sus ejes ópticos, las imágenes formadas en los oculares son distintas, como ocurre con la visión ocular estereoscópica, por lo que se ve una imagen en tres dimensiones. La diferencia con el microscopio binocular es que en este la imagen formada en un único objetivo es desdoblada en dos imágenes idénticas por un prisma situado entre el objetivo y los dos oculares. Con este se pueden observar especímenes diminutos, tales como insectos, partes de las plantas, plancton, etc. Tiene además aplicaciones en otros campos, como la observación de la textura de las rocas, daños en elementos o la determinación de falsificaciones en piezas valiosas.

El microscopio óptico y la lupa binocular son instrumentos esenciales en el laboratorio de biología, por lo que para trabajar en el mismo es fundamental conocer bien su manejo.


1. Introducción

- Lectura: Elórtegui. La lupa binocular
- Lectura: Joaquín de Juan Herrero-UA. Fundamentos y manejo del microscopio óptico


2. Guión de la práctica

La práctica consiste en aprender bien el fundamento y el manejo del microscopio óptico y la lupa binocular.

- Lectura: Biogeocascales. Manejo de la lupa binocular y el microscopio óptico


3. Forma de realizar la práctica

1. En laboratorio.

2. En laboratorio casero.

En principio, la práctica se puede hacer perfectamente en casa, ya que en principio no tiene peligrosidad y la adquisición o préstamos de un microscopio óptico y una lupa binocular puede estar al alcance de una economía modesta.

En todo caso conviene que los instrumentos, aunque su calidad no sea de laboratorio profesional, no sean simples juguetes. Puede ser de utilidad consultar el siguiente enlace:


3. De manera virtual.

Para ello, se puede utilizar los siguientes sitios web que simulan todo el experimento. Para la lupa binocular:


Para el microscopio óptico:

Para ver una panorámica interesante del entorno de un laboratorio virtual de microscopía, es interesante la siguiente aplicación descargable:


4. Preguntas y actividades

1.- Señalar las partes del microscopio óptico sobre uno real, un dibujo, fotografía o captura de imagen en Internet.

2.- Realizar dibujos de las muestras vistas a través del microscopio y de la lupa binocular.

3.- Cambiar el número de aumentos y comprobar lo que afecta a la calidad de la imagen.


Para saber más y ampliar conocimientos

- Lectura: Elórtegui. Uso del microscopio óptico
- Lectura. López de Mendoza. La lupa binocular y el microscopio
- Web: Sociedad de Microscopía de España


Principios de Biología
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Como montar un laboratorio de microscopia de bajo coste (low cost)

Laboratorio casero de microscopía

¿Por qué montar un laboratorio de microscopia de bajo coste?

Las razones pueden ser infinitas y variadas, pero entre tantas, unas de ellas pueden ser las siguientes:

- La microscopia es una actividad fascinante, que nos puede proporcionar momentos maravillosos contemplando lo que se esconde detrás de lo que no vemos a simple vista.

- Es una opción interesante para centros de enseñanza con escasos recursos y pequeñas comunidades rurales.

- Es una opción para pequeñas empresas que necesitan un mínimo control de calidad, o comprobar defectos en materiales y productos, sin elevadas exigencias.

- Se pueden realizar investigaciones o estudios.

- La fotografía microscópica o micrografía es una apasionante afición o hobby que combina ciencia, fotografía y arte.

- Aunque siempre son útiles, no se precisan conocimientos avanzados para iniciarse en la microscopia.

- Puede ser una ayuda en casos de melancolía o depresión, ya que descubre un mundo increíble que ayuda a olvidar los problemas y los agobios de la vida cotidiana.


¿Qué material sería preciso para empezar?

En primer lugar habrá que establecer para que queremos nuestro laboratorio, ya que no es lo mismo un laboratorio microscópico orientado a la biología, que un laboratorio microscópico orientado a la geología o metalurgia que exige una mayor inversión (por la necesidad de un microscopio polarizante y la creación de láminas de rocas).

En principio, orientando nuestro laboratorio a la biología, aunque también se puede usar para otros fines (microquímica, micropalentología, examen de muestras como textiles, etc.), una configuración básica, pero suficiente, podía ser la siguiente:

- Un microscopio, de buena calidad, que sea más que un simple juguete.

- Un microtomo, para realizar secciones y cortes histológicos.

- Una lupa binocular, para poder observar muestras y especímenes que no llegan al tamaño microscópico, y sin necesidad de transparencia para su observación.

- Un equipo de fotografía, para realizar nuestras fotos. Hoy día la fotografía usada es la digital.

- Material y reactivos de laboratorio.


El microscopio

El precio de un microscopio depende fundamentalmente de su óptica. Hace unas décadas, un buen microscopio era muy caro, pero actualmente los precios han caído por la automatización de sus procesos de fabricación.

El problema de una mala óptica es que al aumentar una imagen esta sufre aberración óptica, la imagen se distorsiona y los colores se alteran. De poco nos sirve que el microscopio tenga muchos aumentos si la imagen se ve muy mal. Es preferible elegir uno de menos aumentos, pero que la imagen tenga cierta calidad.

El límite de resolución de un microscopio óptico (por las limitaciones del espectro visible) viene a ser de unos 2000 aumentos. Hay que tener en cuenta que cuando nos vamos acercando a ese límite hay que usar un objetivo de inmersión, que requiere una técnica especial, que requiere una gota de aceite entre el objetivo y el portaobjetos. En la práctica, para un laboratorio de bajo coste, objetivos no muy exigentes, pero con calidad de imagen, un microscopio con unos 1000 aumentos puede ser suficiente.

¿Binocular o monocular? Lo ideal es binocular ya que causa menos fatiga visual, pero su precio se encarece notablemente. Esto tampoco es un fuerte inconveniente. La mayoría de los microscopios del mundo son monoculares y la mayoría de los descubrimientos e investigaciones científicas se han hecho con microscopios monoculares. No obstante, el microscopio se puede modificar o tunear, como veremos posteriormente.


El microtomo

El microtomo permite hacer rebanadas muy finas de material. Básicamente existen de dos tipos, el de mano, en el que se aprisiona la muestra, mediante un tornillo giratorio se asoma un pequeño fragmente sobre una plataforma, deslizando en esta una cuchilla de afeitar, obteniéndose una fina lámina, y el de rotación, en el que mediante un mecanismo rotatorio, la pieza de aproxima a la cuchilla, cortándola en una lámina fina.

Si en el laboratorio queremos hacer nuestras propias preparaciones histológicas necesitaremos un microtomo. Los microtomos nos desequilibran un poco el presupuesto, ya que el más barato cuesta más de 100 euros.

Pero tenemos la opción de hacer un microtomo casero. El procedimiento no es tan complicado, como se puede ver en este artículo. Se puede fabricar uno hasta con piezas de Lego.


En todo caso, el microtomo se puede fácilmente sustituir por un corte fino a mano con una cuchilla afilada y cierta habilidad.


La lupa binocular

Para especímenes grandes podemos usar una lupa de mano o un cuentahilos, pero en ningún modo es comparable con la lupa binocular, siendo esta un accesorio imprescindible, por lo menos a cierto plazo.

Las exigencias de una lupa binocular son menores que las de un microscopio, ya que requiere menores aumentos. Al igual que estos, hace unos años eran muy caras, pero en los últimos tiempos, su precio ha disminuido mucho.

Por supuesto que ha de ser binocular porque, al contrario del microscopio binocular (no hay visión tridimensional y los dos oculares van a una misma trayectoria), en la lupa binocular sí disfrutamos de la visión estereoscópica.

Los aumentos tampoco son una gran exigencia. Con unos simples 20 aumentos y la visión estereoscópica, ya podemos sacar un buen partido a nuestra lupa binocular.


Equipo de fotografía

Si tenemos nuestros microscopio y lupa binocular, pero no podemos hacer fotografías del mundo microscópico, llamadas micrografías, nos faltará algo, la capacidad de hacer fotos científicas y asombrarnos y asombrar a los demás con su belleza.

Aquí las posibilidades son gigantescas, desde instrumentos para los microscopios, adaptaciones para cámaras fotográficas, o adaptaciones para teléfonos móviles o smartphones. Se pueden fabricar muchas de ellas de forma sencilla.

En el siguiente vídeo se puede ver un adaptador para smartphone:



Material y reactivos de laboratorio

Entre el material y reactivos de laboratorio serían imprescindibles:

- Portaobjetos y cubreobjetos.

- Material de microscopia: aguja enmangada, pinzas, lanceta, bisturía, etc.

- Reactivos para microscopia: necesario para realizar tinciones, como azul de metileno, violeta de genciana, etc.

Las opciones para obtenerlos son muy variadas, desde ir comprándolos poco a poco en Internet, tiendas de productos científicos (en algunas ortopedias también los venden) o comprar el material en un lote, que suele salir más barato.


Un ejemplo de laboratorio de altas prestaciones a bajo coste

El microscopio Optus es ideal por su relación calidad/precio:

Microscopio optus

La óptica es excelente, tiene platina con carro móvil y un excelente acabado metálico. Se puede comprar en Amazon, por algo más de 100 euros. Este otro microscopio, también de la casa Bresser, es prácticamente igual y no llega a 90 euros, que es por que hemos optado.

Sus limitaciones son las siguientes: mala regulación de la luz, ausencia de tornillo micrométrico y ser monocular (los microscopios binoculares se van a más de 250 euros).

El tornillo micrométrico no es gran inconveniente, ni mucho menos. Tampoco lo es que sea monocular. Lo de la luz es más interesante de corregir, pero no es difícil.

El microscopio lo hemos mejoramos de esta manera: para transformarlo en binocular es tan simple, como sustituir el objetivo monocular por uno binocular. Se puede comprar en ebay, pero nosotros lo hemos decidido sustituir por objetivo binocular de uno de juguete, pero de buena calidad. Tampoco sería muy difícil conseguirlo de primera o segunda mano. Al fin y al cabo es mucho más importante la óptica de los objetivos que la de los oculares.

Para el tema de la luz, hemos comprado un condensador para microscopio en ebay que no llega 20 €. Otra opción es construir y regular la propia fuente de luz mediante un potenciómetro.

Microscopio modificado
El microscopio Optus modificado, con objetivo binocular y condensador

El tema del microtomo lo hemos resuelto de una manera un poco basta, pero efectiva, comprando un tornillo con una tuerca muy gorda, intruciendo las muestras apretadas con corcho blanco o porexpan. Moviendo un poco el tornillo se pueden hacer cortes finos. Microtomos de este tipo también vienen con algunos microscopios de juguete.

Para la lupa binocular hemos elegido la lupa binocular Bresser:


Es una lupa binocular excelente, que incluso tiene su sistema de iluminación incorporado. Su precio en Amazon es algo más de 70 €.

El equipo de fotografía no nos ha supuesto ningún coste, ya que viene incorporado con el microscopio Optus, para ordenador y puerto USB. Y lo mejor de todo es que es compatible con la lupa binocular, ya que se adapta a ella perfectamente (no dejan de ser del mismo fabricante, Bresser). En la siguiente vemos el microscopio con el accesorio de vídeo fotografía:

Accesorio fotográfico para vídeo

Otra posible opción, es hacer fotos o vídeos con un smartphone, para ello existen adaptadores como este:

Su precio en Amazon no llega a los 20 euros.

En cuanto a los materiales de laboratorio, la opción más económica es comprarles juntos. Vienen parte con el microscopio Optus, pero se se puede comprar. Un opción básica es la de la propia casa Bresser, que cuesta unos 20 euros en Amazon:

En resumen, este ha sido el coste aproximado de nuestro laboratorio de microscopia:

- Microscopio: 90 €

- Mejoras del microscopio: 20 €

- Lupa binocular: 70 €

- Equipo de fotografía: incluído en el microscopio

- Material de laboratorio: 10 € (hemos optado por comprar material suelto, ya que venía parte con el microscopio)

- TOTAL: 190 €

Por menos de 200 €, hemos conseguido montar un laboratorio de microscopia decente.

Laboratorio de microscopía de bajo coste

Es simplemente una posibilidad de infinitas. Habrá personas que prefieran otras opciones, como no tener lupa binocular y gastar más dinero en el microscopio o viceversa, o centrarse más en la fotografía digital. Pero como iniciación general es un buen modelo de laboratorio microscópico para varios usos y actividades.


Fotografía microscópica

Hace unos años, la fotografía microscópica sólo era accesible a laboratorios o a los muy aficionados, ya que tanto el equipo de microscopia, como el de fotografía eran caros, y ya por no hablar de la fotografía en papel.

Pero todo eso ha cambiado hoy en día, gracias a la fotografía y al descenso de precio de microscopios y cámaras digitales. ¡Con un buen teléfono móvil se pueden realizar excelentes fotografías!

Dos aspectos muy importantes para realizar fotografía microscópica: la luz y el equipo fotográfico. Si la calidad del microscopio no es muy buena, se pueden bajar los aumentos o jugar con la luz, pero con una mala cámara es muy difícil obtener una buena fotografía.

Para cualquier tipo de fotografía la luz y su tratamiento es esencial. Cuando se hace una foto con la lupa binocular, la luz es reflejada, por lo que hay que tener especial cuidado que no deslumbre "quemando" la foto, ni que la estropee haciendo sombras. En el microscopio, la muestra es transparente por lo que manejas adecuadamente la abertura de la luz, por esto es muy importante colocar un condensador en el microscopio o al menos controlar la intensidad de la luz.

A veces, con paciencia y malos medios se pueden conseguir fotografías, que ya es algo. Veamos un ejemplo. Se trató de fotografiar la pata de una mosca con la lupa binocular y el microscopio usando el equipo de fotografía que viene con el microscopio Optus. Hay que decir que no es un equipo de buena calidad (si el microscopìo es decente y barato, si además viene con equipo fotográfico no esperemos que sea una maravilla).

Se hizo la siguiente foto con la lupa binocular a 20 aumentos:

Pata de mosca a 20 aumentos

Observando con la lupa binocular se aprecian todos los detalles de la pata (fémur, tibia, tarsos y uñas) y con buena imagen, pero no se obtiene una buena foto. Al ser tridimensional se observan sombras que impiden ver con nitidez los detalles.

Parecería que con el microscopio saldría peor al ser a más aumentos, pero con un adecuado manejo de la luz se obtiene un fotografía mejor a 40 aumentos, el doble:


Lo que indica la importancia de saber manejar bien la luz. Además de ello, una excelente opción, para quien posea un teléfono móvil que tenga una cámara de calidad es un adaptador para el mismo, como hemos visto anteriormente.


Y esto no acaba aquí...

Las opciones de "bricolaje" microscópico son infinitas. Basta rastrear en la Red para darte cuenta de la imaginación y la meticulosidad del trabajo de ciertos entusiastas de las cosas muy diminutas.

Para muestra un botón, César Guazzaroni "tunea" un microscópico creando un condensador de campo oscuro, usa fluorescencia y mejora la iluminación, además de mostrarnos como crea un microtomo casero.


Enlaces interesantes

- Foro de vida invisible: foro dedicado a la microscopia.

Espacio de César (biología): espacio de biología de  César Guazzaroni.

- Científicos aficionados: foro de microscopía.

- Microscopio Mania: tienda online con especificaciones y artículos técnicos.


Enseñanza en la Red

Misterios de la Naturaleza
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Difracción de rayos X en la identificación mineralógica. Práctica virtual

La difracción de rayos X se emplea para la identificación de los minerales y es uno de los métodos más fiable en los materiales de estructura cristalina. Además es de gran ayuda en la identificación de los componentes de una roca, aunque en este último caso no sustituye al análisis petrográfico, ya que este no sólo permite conocer la composición de una roca, sino también su textura; se puede decir que lo complementa.

La técnica se basa en la interferencia de un haz de rayos X con la red cristalina del mineral dando lugar a una dispersión con interferencias, tanto constructivas como destructivas, originando un patrón característico del ordenamiento interno de la sustancia cristalina.


Introducción

- Lectura: Wikipedia. Cristalografía de rayos X



Guión de la práctica

Esta práctica está basada, más que en la preparación, ensayo y obtención del difractograma, en la interpretación de este último mediante el procedimiento de identificación mineralógica en difracción de rayos X.

En el siguiente enlace se muestra el procedimiento, junto con una extensa introducción:


Este vídeo muestra el material de laboratorio y el procedimiento a seguir en la difracción de rayos X. El sonido y la calidad son deficientes, pero da una idea de la práctica experimental.

Similar es el siguiente vídeo, con mejor calidad de imagen y audio, en inglés.



Formas de realizar la práctica

La difracción de rayos X exige un material de laboratorio complejo y costoso, además de una formación para la realización de los difractogramas. Por otra parte, los rayos X son peligrosos para el cuerpo humano y sus células, por su capacidad mutagénica y cancerígeno, por lo que su uso está regulado mediante la legislación y sus instalaciones deben estar autorizadas y controladas. Su uso irregular puede tener consecuencias catastróficas, como ocurrió en el accidente radiactivo de Goiania.

Obviando el proceso previo o mejor, observándolo en los vídeos anteriores, a partir de un difractograma, estas serían las etapas en la caracterización de un mineral (también se explican en el documento previo del procedimiento experimental):

1. Diferenciar picos de la línea de base y numerarlos.

 2. Con una regla medir la posición de los picos en la escala horizontal, obteniendo el ángulo 2θ.

3. Con el ángulo 2θ/d, espaciado en Å, convertir ángulos en espaciados calculándolos mediante la ley de Bragg (2dsenθ = nλ). También se puede hacer con esta calculadora online.

4. Con una regla medir la altura de los picos utilizando como referencia la línea de base del diagrama (no es mala idea trazar una recta sobre la misma). Este valor representa la intensidad del pico, I. Para obtener la intensidad relativo (I/Io), recalcular la altura de todos los picos, adjudicando al más intenso el valor 100.

5. Se ordenan los picos por densidades y se comparan los datos obtenidos con los registrados en las bases de datos de minerales. Si hay coincidencia en los valores de los espaciados y en el orden de las intensidades relativas se habrá identificado el mineral.

Se puedan consultar estas fichas ASTM en este documento (Anexo I). La forma de interpretarlas se puede leer en este documento (Elena Vindel. Prácticas de Mineralogía. Silicatos (págs. 48-49).

Una identificación más fina, con el uso de programas e interpretación detallada del difractograma se puede ver en esta práctica de la UPV/EHU.

Haciendo la práctica de forma virtual, se pueden usar los siguientes dos difractogramas, para trabajar sobre ellos e identificar correctamente la materia cristalina de la que se trata.






Preguntas y actividades

1. Establecer una pauta detallada en forma de esquema de los pasos necesarios para interpretar un difractograma.

2. Con una hoja de cálculo, como Excel o Calc, construir un documento que ayude a simplificar el proceso de interpretación de un difractograma.

3. ¿Cómo se interpretan los difractogramas de mezclas de sustancias cristalinas? Buscar información en Internet.

4. Construir unos difractogramas característicos de los minerales más comunes.

 5. Buscar en la bibliografía y en Internet difractogramas y trabajar sobre los mismos.


Para saber más y ampliar conocimientos

- Lectura: Dpto. de Mineralogía y Petrología de la UPV/EHU. Identificación de Materiales Cristalinos. Práctica Guiada
- Lectura: UNIZAR. Difracción con rayos X (pdf)
- Lectura: UPCT. Difracción de rayos X (pdf)
- Lectura: UPV. Estructura de los materiales (pdf)


Introducción a la Geología, Mineralogía y Petrología
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Plan de estudios de Ciencias de la Tierra - CUVSI


PRIMER CURSO

Primer cuatrimestre

Matemáticas I (Algebra Lineal)
Física I
Química I (Principios de Química y Estructura de la Materia)
Biología I (Principios de Biología)
Geología I (Introducción a la Geología, Mineralogía y Petrología)

Segundo cuatrimestre

Matemáticas II (Cálculo Diferencial e Integral)
Física II
Química II (Reacciones Químicas)
Biología II (Fisiología Vegetal y Animal)
Geología II (Geodinámica Interna y Externa)


SEGUNDO CURSO

Primer cuatrimestre

Sistemas de información geográfica
Cristalografía y Mineralogía
Geodinámica interna y Geofísica
Química de los elementos no metálicos
Estadística

Segundo cuatrimestre

Topografía
Petrología y Geoquímica
Geodinámica externa y Geomorfología
Química de los elementos metálicos
Geología Histórica (Historia de la Tierra y de la Vida)


TERCER CURSO

Primer cuatrimestre

Estratigrafía y Sedimentología
Geología Regional
Recursos geológicos
Optativa I
Optativa II

Segundo cuatrimestre

Geología de la Península Ibérica
Paleontología
Planetología
Optativa III
Optativa IV


CUARTO CURSO

Primer cuatrimestre

Paleontología Estratigráfica
Meteorología y Climatología
Geología Estructural
Optativa V
Optativa VI

Segundo cuatrimestre

Paleontología Humana
Edafología
Riesgos geológicos
Optativa VII
Optativa VIII


Asignaturas optativas

Biogeografía y Paleobiogeografía
Economía ambiental
Medio ambiente y sociedad
Derecho geológico
Hidrología
Astronomía General
Química del estado sólido
Ordenación del territorio y medio ambiente
Introducción a la Programación
Tecnología energética
Gestión de residuos
Entomología
Tratamiento de aguas

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Plan de estudios de Ciencias de la Vida - CUVSI


Biología

Las Ciencias de la Vida o Biología en sentido amplio, son las ciencias que estudian a los seres vivos, tanto su origen, evolución, características y relaciones entre ellos, así como las aplicaciones prácticas de su estudio en otras ciencias como las ciencias agronómicas, médicas, ambientales, etc.

El trabajo del biólogo, en un sentido amplio y práctico, abarca desde la enseñanza de la Biología a su investigación en campos relacionados con la misma, pasando por actividades relacionadas con la conservación del Medio Ambiente y aspectos de divulgación de la vida en la Tierra y turismo ambiental. Otros posibles ámbitos de actuación son investigación en ciencias biomédicas, ingeniería genética, conservación de flora y fauna, etc.

La formación del biólogo contribuye a conocer los seres vivos, incluyendo el ser humano, tanto en conocimientos puros como en aplicados, con interés en ciencias aplicadas como la Medicina o la Agronomía, así como garantizar su conservación para las generaciones futuras.


PRIMER CURSO

Primer cuatrimestre

Matemáticas I (Algebra Lineal)
Física I
Química I (Principios de Química y Estructura de la Materia)
Biología I (Principios de Biología)
Geología I (Introducción a la Geología, Mineralogía y Petrología)

Segundo cuatrimestre

Matemáticas II (Cálculo Diferencial e Integral)
Física II
Química II
Biología II (Fisiología Vegetal y Animal)
Geología II (Geodinámica Interna y Externa)


SEGUNDO CURSO

Primer cuatrimestre

Citología
Ecología I (Organismos y poblaciones)
Estadística
Genética
Zoología

Segundo cuatrimestre

Histología
Ecología II (Comunidades y ecosistemas)
Bioquímica
Microbiología
Botánica


TERCER CURSO

Primer cuatrimestre

Biología Evolutiva
Entomología
Biología Celular
Optativa I
Optativa II

Segundo cuatrimestre

Biología Molecular
Biotecnología
Biología Marina
Optativa III
Optativa IV


CUARTO CURSO

Primer cuatrimestre

Paleontología
Fitopatología
Antropología
Optativa V
Optativa VI

Segundo cuatrimestre

Paleontología Humana
Biogeografía
Gestión y conservación de flora y fauna
Optativa VII
Optativa VIII


Asignaturas optativas

Medio ambiente y sociedad
Etología
Fitotecnia
Zootecnia General
Geología Histórica (Historia de la Tierra y de la Vida)
Edafología
Toxicología
Parasitología
Anatomía Humana
Biología del Desarrollo
Patobiología
Biología del Cáncer
Fisiología Humana
Neurobiología
Inmunología
Psicología
Bioinformática
Química Orgánica I
Química Orgánica II
Meteorología y Climatología
Evaluación del Impacto Ambiental I
Evaluación del Impacto Ambiental II
Administración y Legislación Ambiental
Gestión de residuos
Tratamiento de aguas
Química del medio ambiente
Gestión y conservación de aguas y suelos
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Plan de estudios de Ciencias Ambientales - CUVSI

Naturaleza

Las Ciencias Ambientales son las ciencias que estudian a los seres vivos en relación con el medio en el que viven, la Ecología, y en un sentido amplio, como Ciencias Ambientales, estudiarían además de las interacciones ambientales, la corrección de los problemas ambientales. Son tanto ciencias básicas como aplicadas, requiriendo de numerosas disciplinas, como la Biología, la Química, la Meteorología, la Ecología, la Ingeniería, la Economía, etc. De las aplicaciones prácticas de su estudio se derivan conocimientos útiles en otras ciencias, como las ciencias agronómicas, médicas, etc.

El trabajo del ambientólogo, en un sentido amplio y práctico, abarca desde la enseñanza de las Ciencias Ambientales a su investigación en campos relacionados con la misma, pasando por actividades relacionadas con la conservación del Medio Ambiente, gestión de espacios naturales, protección de la flora y fauna, y lucha contra la contaminación. Su enfoque multidisciplinar en Ciencias Naturales es idóneo para la docencia en enseñanzas medias.  Otros posibles ámbitos de actuación son investigación en ciencias biomédicas, estudiando la toxicología de los contaminantes en los humanos; estudio de flora y fauna; ingeniería genética; valoración de riesgos, estudiando riesgos ambientales y geológicos; paleobiología, investigando las extinciones en épocas pasadas, sus causas y forma de contribuir a evitarlas actualmente, etc.

La formación del ambientólogo contribuye a cuidar nuestro bello planeta, conservar la Naturaleza y sus seres vivos, disfrutar de una mejor calidad de vida, contribuyendo a nuestra salud y bienestar físico y emocional, así como garantizar su conservación para las generaciones futuras.


PRIMER CURSO

Primer cuatrimestre

Matemáticas I (Algebra Lineal)
Física I (Mecánica y Ondas)
Química I (Introducción a la Química y Estructura de la Materia)
Biología I (Principios de Biología)
Geología I (Introducción a la Geología, Mineralogía y Petrología)

Segundo cuatrimestre

Matemáticas II (Cálculo Diferencial e Integral)
Física II (Electromagnetismo y Óptica)
Química II (Reacciones Químicas)
Biología II (Fisiología Vegetal y Animal)
Geología II (Geodinámica Interna y Externa)


SEGUNDO CURSO

Primer cuatrimestre

Sistemas de información geográfica
Ecología I (Organismos y poblaciones)
Administración y Legislación Ambiental
Genética
Zoología

Segundo cuatrimestre

Estadística
Ecología II (Comunidades y Ecosistemas)
Bases de la Ingeniería Ambiental
Microbiología
Botánica


TERCER CURSO

Primer cuatrimestre

Meteorología y climatología
Evaluación del Impacto Ambiental I (Conceptos básicos)
Ordenación del Territorio I (Marco y metodología)
Optativa I
Optativa II

Segundo cuatrimestre

Contaminación atmosférica
Evaluación del Impacto Ambiental II (Evaluación de impactos)
Ordenación del Territorio II (Análisis, diagnóstico, planificación y ordenación)
Optativa III
Optativa IV


CUARTO CURSO

Primer cuatrimestre

Economía ambiental
Gestión y conservación de aguas y suelos
Medio Ambiente y Sociedad
Optativa V
Optativa VI

Segundo cuatrimestre

Energía y Medio Ambiente (Tecnología energética)
Gestión y conservación de flora y fauna
Gestión y tratamiento de residuos
Optativa VII
Optativa VIII


Asignaturas optativas

Organización y gestión de proyectos
Topografía y Cartografía
Entomología
Toxicología
Riesgos geológicos
Biogeografía
Historia de la Tierra y de la Vida
Paleontología
Paleontología Humana
Parasitología
Geografía Física de España
Bioquímica
Biotecnología
Biología Molecular
Radioquímica
Estadística
Oceanografía


Facultad de Ciencias Naturales
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Toxicidad reproductiva, respiratoria y efectos en el comportamiento de los contaminantes


Toxicidad reproductiva

Al igual que el resto de sistemas de un organismo, el sistema reproductor puede verse afectado por los tóxicos. La toxicidad sobre el aparato reproductor afecta a la descendencia, ejerciendo su acción sobre toda la población y sobre la futura viabilidad de la misma, al producir un descenso en la fertilidad y en la fecundación.

Son muchos los tóxicos que ejercen su acción sobre el sistema reproductor de los animales. Los primeros indicios de la toxicidad del DDT se observaron en el sistema reproductor de gaviotas y otros animales salvajes. Los insecticidas organoclorados afectan a la reproducción de peces en el Báltico y el Mar del Norte, efecto que también se ha observado en las focas de la misma zona.

A los efectos directos que se ejercen sobre el sistema reproductor hay que añadir los que se producen como consecuencia de la alteración del sistema endocrino causado por los disruptores o interruptores endocrinos. Entre estos productos tenemos los insecticidas organoclorados, las dioxinas, los pesticidas carbamatos, triazinas y piretroides, los metales pesados y los compuestos organobromados.

La acción de un tóxico sobre el sistema reproductor puede ser a nivel del proceso de reproducción (afectando también a las gónadas) o a nivel de la fecundación. Además, también se pueden incluir alteraciones en el comportamiento sexual como la disminución de la libido, impotencia, infertilidad, interrupción del embarazo (incluyendo aborto, muerte fetal o parto prematuro), muerte infantil, nacimientos múltiples, alteración de la distribución de sexos, anormalidades cromosómicas, defectos de nacimiento, cáncer infantil, etc.

Los efectos se pueden manifestar desde el nivel molecular al nivel poblacional, incluyendo los distintos niveles intermedios que aparecen en los seres vivos, como se puede observar en las alteraciones que afectan a las puestas y los huevos, las modificaciones en los comportamientos de cortejo o los cambios en el desarrollo sexual.

Además el sistema reproductor también puede verse indirectamente afectado por los daños que sufren otros sistemas o porque el control de su funcionamiento se vea modificado, como ocurre cuando disruptores del sistema endocrino afectan al desarrollo sexual y la supervivencia de los animales.

El descenso de las poblaciones de focas del Mar Báltico debido a la dificultad de las hembras para reproducirse, incluso después de detener la caza de estos animales, se debe a que muchas de ellas son estériles por daños en la pared uterina, además de presentar alteraciones metabólicas, inmunosupresión y desequilibrio hormonal. Aunque la causa no se ha establecido de manera clara, se relaciona con la alta concentración de compuestos organohalogenados y las posibles acciones sinérgicas que pueden tener con otros productos.

El sistema reproductor tiene la función de perpetuar de la especie y el mantenimiento de una especie depende de la integridad de su aparato reproductor. Sin embargo, el aparato
reproductor no solo produce las células germinales sino que presenta también una función endocrina, relacionada con la reproducción, que afecta a otros órganos; en muchos organismos vivos la reproducción y la producción de gametos dependen de control hormonal.

A nivel celular, son las células germinales quienes transmiten la información a los descendientes, y su contenido genético programa la diferenciación celular, la organogénesis y su control. Por tanto, también se pueden incluir en la toxicidad reproductiva los daños que sufren estas células ya que a pesar de que pudieran no manifestar efectos o problemas en el individuo si lo pueden hacer en su descendencia.

Incluso en condiciones fisiológicas normales, la reproducción es un proceso difícil y poco frecuente. En el ser humano, se estima que más del 33% de los embriones tempranos fallece y alrededor del 15% de los embarazos conocidos termina en aborto espontáneo. Entre los fetos supervivientes, casi el 3% tiene defectos al nacer vinculados con el desarrollo (no siempre anatómicos) y, al crecer, se detectan defectos con casi el doble de esa frecuencia. Si a esto se añade el efecto de los tóxicos y sus consecuencias, se puede comprender la importancia de conocer la toxicidad sobre el aparato.

Las distintas estructuras implicadas y todo lo que sucede durante la reproducción son dianas para los productos tóxicos, siendo los efectos muy diversos en los distintos grupos de organismos. En los seres vivos y en función de la especie, existen diversas formas de determinar el sexo del individuo, dependiendo en algunos casos de un gen específico, en otros de la relación entre los cromosomas sexuales y autosómicos, etc. En el caso de mamíferos, concretamente el ser humano, el programa de desarrollo por defecto lleva a la formación de gónadas femeninas y es la expresión de un gen que se encuentra en el cromosoma Y lo que determina el desarrollo del testículo, que posteriormente producirá el factor inhibidor del conducto de Müller (MIF) y la testosterona para completar la diferenciación masculina. Durante las primeras etapas del desarrollo fetal se requiere la presencia de testosterona para la formación de los conductos genitales y de los genitales externos masculinos. Toda sustancia que modifique el metabolismo o la función de la testosterona puede afectar al desarrollo de la diferenciación sexual del embrión. De esta forma, fallos en la síntesis de la hormona, los receptores o la interferencia en su interacción hacen que se desarrollen gónadas anormales o que se produzcan diferentes malformaciones.

A nivel funcional, los testículos secretan esteroides sexuaIes masculinos, entre ellos testosterona y dihidrotestosterona, y pequeñas cantidades de estrógenos. Por su parte, los ovarios secretan cantidades variables de estrógenos y progesterona según el momento del ciclo sexual, siendo el estradiol el principal estrógeno en casi todas las especies de mamíferos. En ambos casos la producción se encuentra bajo control hormonal del eje hipotálamo-hipófisis existiendo un proceso de retroalimentación. Este sistema hipotalámico-hipofisario-gonadal se encuentra muy controlado y puede verse alterado por diferentes sustancias químicas en distintos puntos. Por lo tanto, los agentes gonadotóxicos pueden tener su lugar de actuación en los procesos neuroendocrinos del cerebro o sobre la gónada. Además, es posible que tóxicos que alteran la producción o modifican la biotransformación hepática o renal del esteroide sexual endógeno interfieran también con el sistema de retroalimentación hipofisario.

En los mamíferos existen reguladores locales que incluyen factores del crecimiento, péptidos, neuropéptidos y esteroides, que afectan también a otros tipos celulares y aumentan el número de dianas potenciales para las distintas sustancias químicas del ambiente. Por ejemplo, se ha observado que agentes que pueden afectar a la espermatogénesis, la oogénesis o la esteroidogénesis también suelen producir alteraciones en leucocitos y factores reguladores producidos por las células del sistema inmune.

La espermatogénesis y la oogénesis son los procesos que dan lugar a espermatozoides y óvulos respectivamente. En ambos casos se produce una división que reduce el contenido genético a la mitad, la meiosis. Este tipo de división implica procesos de recombinación génica, que se pueden ver afectados por la presencia de productos químicos.

La producción de los gametos da paso a la segunda parte del proceso reproductivo, la fecundación e inicio del desarrollo de un nuevo individuo. La entrada del espermatozoide en el óvulo y la combinación de los núcleos conforman el proceso de fecundación. Según la especie, el proceso varia siendo el caso mejor conocido el de los vertebrados y, concretamente, mamíferos. La entrada del espermatozoide en el núcleo solo requiere de unos minutos mientras que el tiempo requerido hasta la primera división regularmente es de alrededor de doce horas en animales de laboratorio. A partir de esa célula fecundada única, el cigoto, las células van a proliferar y diferenciarse hasta dar un individuo entero con millones de células y una gran variedad de tipos celulares.

El acceso de los productos químicos a las estructuras del aparato reproductor, principalmente las gónadas, se realiza normalmente a través de la irrigación sanguínea. En el caso de la mujer no parece haber ningún tipo de barrera que impida el acceso de los productos químicos a los ovarios pero en los testículos, sin embargo, si existe una barrera hemato-testicular situada entre la luz de un capilar intersticial y la de un túbulo seminífero. Las sustancias de bajo peso molecular, como el agua o la urea, cruzan con facilidad la barrera hemato-testicular; obstaculizándose el paso de las sustancias más grandes, como la inulina. El paso de las sustancias a través de la barrera viene determinado tanto por las propiedades químicas y físicas de las sustancias, como la liposolubilidad o la ionización, como por la integridad de la barrera.

Una vez que la sustancia potencialmente tóxica alcanza las gónadas, puede ser metabolizada y, como ocurre en otros sistemas y órganos, tanto el compuesto original como sus metabolitos pueden actuar de manera adversa. El mecanismo de toxicidad, por tanto, muestra mucha variabilidad pudiendo afectar tanto a nivel estructural como funcional a las células de las gónadas. Sin embargo, aunque no son tan efectivos como en el hígado, hay mecanismos de detoxificación como oxidasas de función mixta o enzimas que desintegran epóxidos.

Existen distintas clases de agentes tóxicos que pueden afectar al aparato reproductor. Algunos de estos compuestos actúan sobre el componente neural del sistema endocrino, mientras que otros lo hacen de manera directa sobre la gónada. Al mismo tiempo, las diferentes poblaciones celulares de los testículos de mamíferos muestran umbrales ligeramente distintos de sensibilidad a cada uno de ellos. Así, las células germinales son las más sensibles, las células de Sertoli muestran una sensibilidad intermedia y las células de Leydig presentan la resistencia más alta a los tóxicos ambientales.

La amplia variedad de tóxicos ambientales que actúan sobre el aparato reproductor añade más dificultad a la hora de intentar valorar su toxicidad para la reproducción. No solo hay una gran diversidad en las propiedades químicas de los tóxicos, sino que también presentan lugares y mecanismos de acción muy variables. A esto hay que añadir que la valoración de los procesos reproductivos en hembras de mamífero es mucho más compleja que en el caso de los machos.

Los procesos reproductivos femeninos incluyen oogénesis, ovulación, desarrollo de receptividad sexual, coito, transporte de gametos y de cigoto, fecundación e implantación del cigoto. Todos estos procesos son dianas potenciales de acción. Aunque algunas agencias reguladoras han adoptado pruebas toxicológicas estándar para fármacos, aditivos para alimentos y plaguicidas, los criterios para catalogar sustancias con potencial tóxico reproductor son muy difíciles de establecer.

Entre los efectos que los tóxicos ambientales producen en las células de las gónadas está el daño al DNA, cuya capacidad de reparación varía según la especie y, además, depende de la dosis y del tiempo de exposición. Los mecanismos de reparación del DNA proporcionan cierta protección pero la capacidad de reparar el daño sufrido por las células que darán los gametos varía según el momento de la gametogénesis. Por ejemplo, mientras los oocitos maduros mantienen su capacidad para reparar DNA esto no ocurre con los espermatozoides maduros, aunque esta capacidad de los oocitos disminuye en el momento de la maduración meiótica.

En el caso de los disruptores endocrinos, también conocidos como estrógenos ambientales o xenoestrógenos, se ha descrito que ocasionan alteraciones en la función tiroidea de aves y peces, descenso de la fecundidad en aves, peces, artrópodos y otros animales o desmasculinización y desfeminización en peces, gastrópodos y aves. En la actualidad se desconoce la extensión de los efectos que estas sustancias químicas pueden llegar a producir.

Los mecanismos implicados son diversos. Por ejemplo, el TBT (tributilo de estaño o tributilin) provoca una situación denominada imposex en moluscos, donde las hembras desarrollan características masculinas que pueden llevar a la esterilidad de la hembra mientras que el DDE (2,2 – (clorofenil) – 1,1 dicloroetileno) provoca un adelgazamiento de la cáscara del huevo de tal forma que es más susceptible a la rotura.

El hígado y los riñones tienen sistemas enzimáticos que afectan la vida media biológica de esteroides y otras hormonas, por lo que se puede esperar que los xenobióticos que interfieren con procesos excretores alteren a su vez el sistema endocrino. Por ejemplo, los plaguicidas organofosfatos y organoclorados pueden inducir varias hidroxilasas esteroides. Estas reacciones de hidroxilación es posible que hagan más polares a los esteroides endógenos y, por lo tanto, se excreten con mayor facilidad por los riñones.

Existen otros muchos compuestos que tienen toxicidad sobre el aparato reproductor a muy diversos niveles. El dietilhexilftalato y otros plastificantes pueden influir de manera adversa sobre la espermatogénesis. La epiclorohidrina, un electrófilo muy reactivo que se utiliza en la elaboración de glicerol y resinas epoxi, produce lesiones metabólicas de los espermatozoides.

El tri-o-cresil fosfato, una sustancia química industrial utilizada como plastificante en lacas y barnices, disminuye la motilidad de los espermatozoides en el epidídimo y la densidad de los mismos. El 2-meloxielanol, un solvente industrial, es tóxico para el aparato reproductor tanto masculino como femenino. La toxicidad en el testículo se debe a un metabolito, el ácido 2- metoxiacético, producido por la acción de alcohol y aldehido deshidrogenasas. Todas las etapas del desarrollo de espermatocitos, y algunas etapas del desarrollo de espermátidas pueden quedar afectadas.

El DBCP (dibromocloropropano) un plaguicida, actualmente prohibido, causa infertilidad en el hombre al actuar sobre las células de Sertolí e inhibir el metabolismo de carbohidratos de los espermatozoides en el paso de la NADH deshidrogenasa en la cadena de transporte de electrones mitocondrial. Las células de Sertoli también parecen ser un blanco primario para los efectos tóxicos del dinitrobenceno, el mono - (2 etilexil) ftalato, y el dinitrotolueno.

La mayor parte de los seres humanos se expone a un gran número de sustancias químicas que pueden ser peligrosas para su capacidad reproductiva. Muchas de ellas se han identificado como peligrosas en estudios en animales de laboratorio, aunque la extrapolación es inexacta, si se ha demostrado su efecto nocivo en estudios poblacionales. La lista incluye fármacos, en especial hormonas esteroides y quimioterápicos, metales y oligoelementos, plaguicidas, aditivos para alimentos y contaminantes de estos últimos, sustancias químicas industriales y productos de consumo.

Actualmente, la infertilidad es un problema social que genera cada vez más preocupación en los países industrializados y apoya una inversión en la evaluación de las distintas sustancias y su potencial peligro. Si una población se expone a una sustancia química, o si el uso de cierta sustancia química supone una preocupación, pueden utilizarse estudios epidemiológicos para identificar posibles efectos sobre la reproducción. Estos estudios necesitan una recolección retrospectiva o prospectiva de datos potente, un tamaño de muestra adecuado y un nivel y magnitud de importancia del efecto. Por lo tanto, la epidemiología adquiere una especial relevancia para establecer las relaciones de causa-efecto entre la exposición a determinados productos y los efectos sobre el aparato reproductor ya que se encuentra íntimamente ligada a la valoración del riesgo. Así, la vigilancia de la exposición de individuos a tóxicos industriales y ambientales ayuda a establecer condiciones más seguras para la manipulación de dichos
productos.


Toxicidad respiratoria

El papel principal del sistema respiratorio es el intercambio de gases, de tal forma que en los organismos terrestres el oxígeno pasa en dirección a la sangre mientras que el dióxido de carbono se elimina hacia la atmósfera y en los acuáticos el intercambio se produce entre el agua y las branquias. Como ocurre con otros sistemas, se conoce mejor el efecto que tienen los tóxicos en los mamíferos. Los daños que se pueden producir son variados, incluyendo irritación pulmonar, asma, bronquitis, enfisema, alveolitis alérgica, cáncer de pulmón, fibrosis, etc. Además, cuando un organismo no es capaz de captar oxígeno emplea rutas anaeróbicas que proporcionan menos de la décima parte de la energía que se obtiene en las rutas aerobias con lo que eso conlleva.

El sistema respiratorio tiene otras funciones como participar en el equilibrio ácido-base, en la defensa frente a patógenos y en la producción del habla. Por tanto, los efectos de los tóxicos que afectan al sistema respiratorio pueden manifestarse de muy diversas maneras.

El intercambio de gases entre la atmósfera y la sangre se produce en los alvéolos, que son estructuras formadas por cuatro tipos de células:

- células epiteliales alveolares: responsables del intercambio de gases
- células endoteliales: tienen función protectora
- células alveolares grandes: realizan procesos oxidativos y de síntesis que protegen
los pulmones frente a materiales orgánicos e inorgánicos
- macrófagos alveolares: participan en los procesos oxidativos y de síntesis que protegen los pulmones frente a materiales orgánicos e inorgánicos y eliminan
microorganismos y partículas por fagocitosis

En los animales pulmonados, el intercambio de gases se produce en los pulmones por medio de un proceso de ventilación que intercambia el aire entre los pulmones y la atmósfera. El transporte de oxígeno hasta los alvéolos, sin embargo, solo es uno de los pasos de la oxigenación de la sangre ya que el oxígeno es insoluble en la sangre y necesita la presencia de glóbulos rojos para alcanzar los tejidos y órganos.

Debido a su conexión con el exterior, el tracto respiratorio es uno de los puntos de entrada principales para los contaminantes aéreos por lo que los seres vivos han desarrollado mecanismos que impiden el paso de tóxicos o mitigan el daño que puede producir, entre los que se incluyen la filtración, la inactivación y la eliminación de los posibles contaminantes.

A través de los pulmones entran dos tipos de sustancias: partículas y gases. Las partículas tienen mayor tamaño que los gases y se encuentran en suspensión, a diferencia de lo que ocurre con los gases que aparecen disueltos. Esto tiene gran importancia ya que determina hasta dónde puede llegar el tóxico y cómo se va a eliminar. Así, un gas que sea soluble en agua puede inhalarse con el aire pero al mismo tiempo puede disolverse en el material acuoso de las zonas superiores del sistema y no llegar hasta el pulmón. Esto, en cambio, no ocurriría con un gas insoluble que llegaría a las vías respiratorias inferiores.

El aire con partículas es una mezcla heterogénea de tamaños y formas y distribución no uniforme, a diferencia de lo que ocurre por ejemplo con el oxígeno o el nitrógeno. El tamaño de las partículas es importante porque determina hasta que profundidad del sistema respiratorio pueden llegar, de tal forma que las que superan las cinco micras no suelen pasar de las vías superiores mientras que las que están entre una y cinco micras llegan a la tráquea, donde el aire se mueve lentamente y van depositándose en las paredes. Las menores de una micra alcanzan los alvéolos.

En la respiración, el aire que entra se calienta y humedece en la nariz y la zona superior de la garganta conforme se mueve hacia los pulmones, lo mismo que las partículas que transporta. Para eliminar esas partículas intervienen mecanismos de filtración. Los pelos que se encuentran a la entrada de la nariz eliminan las partículas de gran tamaño mientras que las de menor tamaño, como el polvo, el carbón o el polen, se lavan con ayuda del moco. Cuando el aire llega a la zona traqueobronquial, la contracción de los músculos reduce el lumen de los bronquios, ayudando a que las partículas de más de cinco micras queden atrapadas y se eliminen. Esto, sin embargo, también produce estrés respiratorio. En la traquea es fundamental el papel de los cilios, que actúan como cepillos para eliminar agentes externos atrapando las partículas y, por medio de un movimiento de batido, las dirigen hacia las zonas superiores donde se pueden eliminar junto con el moco por la tos. Por su parte, las partículas menores de una micra pueden llegar hasta los alvéolos, donde los macrófagos las eliminan. Además de estos mecanismos principales existen otros mecanismos adicionales, como células que producen enzimas para la biotransformación y la inactivación de tóxicos o células productoras de anticuerpos.

Algunos tóxicos, como los contenidos en el humo del tabaco, son dañinos tanto por el efecto directo que producen como por el efecto indirecto que tienen al disminuir la capacidad de los mecanismos de defensa, como por ejemplo afectando la viscosidad del moco o inhibiendo la acción de los cilios.

La toxicidad aguda pulmonar puede ser diversa. Algunos tóxicos solo producen irritación, caracterizada por la tos y un incremento en la secreción de moco. A menudo los irritantes también producen la contracción del músculo liso de los bronquiolos produciendo broncoconstricción, que puede verse acompañada de hinchazón. El resultado es un estrechamiento de las vías respiratorias y, por tanto, una menor disposición de aire.

La bronquitis es una inflamación de las principales vías aéreas hacia los pulmones, comenzando en la nariz y extendiéndose a través de los bronquiolos. La bronquitis aguda puede producirse por la inhalación de sustancias irritantes, como el humo, el polvo o productos químicos, pero también debido a la alergia.

Otro efecto, a veces más severo, es la inflamación en la zona de los pulmones por un daño que hace que los vasos sanguíneos que rodean los pulmones aumenten su permeabilidad y se congreguen células inmunes en la zona. La salida del líquido desde los vasos hace que se vaya hacia los pulmones, produciendo un edema pulmonar incrementando el trabajo para la respiración ya que constituye una barrera para el paso de gases a través de la membrana del alvéolo. En casos extremos, puede producir asfixia.

El edema se debe a una pérdida de la permeabilidad celular o un incremento en la presión pulmonar, por lo que cualquier tóxico que afecte a estos parámetros puede provocarlo.

Finalmente, existen tóxicos que producen necrosis o activan la apoptosis originando un daño celular. El ozono, por ejemplo, es un oxidante muy fuerte que produce necrosis celular y edema pulmonar. La pérdida de células también afecta a la función respiratoria.

La exposición crónica, por su parte, origina daños similares pero de manera más lenta. Al igual que ocurre en el resto de sistemas y órganos, el cáncer en el sistema respiratorio es un efecto a largo plazo de muchos productos tóxicos. Por ejemplo, el humo del tabaco es un agente cancerígeno que no solo afecta a los individuos que fuman sino que también puede tener efecto sobre los individuos expuestos repetidamente al mismo.

La exposición continuada a un tóxico puede producir procesos de obstrucción pulmonar o disminución de la eficiencia pulmonar. El asma, por ejemplo, se puede originar ante el contacto continuo con distintos tóxicos. Otro efecto es la hipersensibilidad que se traduce en neumonitis y se manifiesta como disnea, fiebre y resfriados. La exposición a irritantes puede producir una respuesta inmune en las vías inferiores, que al cabo de los años puede dar lugar a una fibrosis.

La bronquitis crónica se desarrolla generalmente de manera lenta, dándose aproximadamente cuatro veces más a menudo en hombres que en mujeres y más entre residentes urbanos frente a residentes rurales. El síntoma más significativo es la tos crónica, con o sin moco, que puede ser intermitente o constante.

Cuando la exposición crónica da lugar a un enfisema, los bronquiolos y los sacos aéreos se encuentran hipertrofiados y pierden elasticidad, de tal manera que el aire entra en el sistema fácilmente pero no puede salir de igual manera por el estrecho diámetro de los bronquiolos. El individuo puede inspirar pero no espirar de manera eficiente, por lo que la mayor parte del aire inspirado permanece en los pulmones. La presión se incrementa en los alvéolos produciendo que se rompa la pared de las células, dando lugar a que varios espacios se comuniquen entre sí y se reduzca el área donde se produce el intercambio gaseoso. Este estado puede verse agravado por la secreción de moco que obstruya los bronquiolos, de tal forma que el individuo incrementa su frecuencia respiratoria para compensar dando lugar a un sobreesfuerzo cardiaco que puede llevar a fatales consecuencias. Entre los tóxicos que producen este efecto encontramos el
ozono, el óxido nitroso, el anhídrido sulfuroso y el tabaquismo.

También se ha estudiado la respuesta respiratoria en peces e invertebrados. Las respuestas agudas, al ser rápidas, son útiles en la identificación de eventos contaminantes a corto plazo. Se miden varios parámetros, como la frecuencia de ventilación, el volumen de intercambio, etc. Las tasas de consumo de oxígeno muestran una relación clara de dosis-respuesta en muchos organismos expuestos a químicos y se pueden usar como sustitutos de la tasa metabólica.

Muchos estudios epidemiológicos y en animales han demostrado que los contaminantes aéreos se encuentran comúnmente en el medio ambiente urbano en concentraciones lo suficientemente altas para tener efectos adversos en los pulmones. Durante las últimas cinco décadas, la bronquitis crónica, el enfisema y el cáncer de pulmón se han convertido en problemas importantes de salud pública en los países industrializados.

Todo esto hace necesario conocer los potenciales efectos de aquellos productos que emitimos a la atmósfera, ya que en caso contrario el número de afectados aumentará.


Efectos en el comportamiento

Los efectos de la contaminación sobre el comportamiento son muy variados, ya que pueden verse afectados múltiples sistemas que influyen en el comportamiento del individuo. La mayor parte de los estudios en animales se han dirigido a analizar variaciones en la adquisición de recursos, donde un desequilibrio en la vigilancia lleva a un incremento en la vulnerabilidad frente a los predadores y, por tanto, a un aumento en la tasa de mortalidad. Por otro lado, los cambios en la capacidad de búsqueda de recursos llevan a que se produzca una menor captación de los mismos y, por tanto, a un descenso en la productividad del grupo.

Incluso niveles pequeños de contaminantes pueden tener importantes consecuencias. En poblaciones humanas con unos niveles de ciertos contaminantes muy por debajo del máximo permitido en la legislación, pero de olor desagradable, se han comprobado importantes alteraciones del comportamiento y una gran disminución de la calidad de vida.

La búsqueda de recursos depende de varias cosas. Los efectos de los tóxicos sobre el apetito lleva a que el animal deje de alimentarse. En los predadores, la tasa de obtención de presas depende de muchos factores, incluyendo la estrategia de búsqueda, el aprendizaje y los sistemas sensoriales. Los contaminantes ambientales pueden afectar a estos parámetros y a otros que, indirectamente, hacen que el organismo tenga más difícil obtener recursos de su entorno. Los insecticidas neurotóxicos, por ejemplo, pueden afectar la búsqueda de alimentos de las abejas al alterar su capacidad de volver a la colmena y a su capacidad de bailar, que usan para comunicarse.




Los insecticidas neurotóxicos afectan al baile de las abejas, y por tanto, a su supervivencia


La disminución en los niveles de acetilcolinesterasa puede producir una gran variedad de cambios en el comportamiento. En las lombrices de tierra Pheretima posthuma su capacidad de cavar en el suelo disminuye ante la exposición a carbamatos, haciéndolas más vulnerables.

En el caso de vertebrados, se ha observado que su capacidad de coordinación se modifica dependiendo del grado de inhibición que se produzca.

Extrapolar los estudios en el laboratorio a lo que ocurre en el campo es difícil debido a que los animales puedan detectar y evitar ciertos tóxicos en la dieta. Por otro lado, pueden compensar su acción retirándose a lugares seguros hasta que pasa el efecto. Sin embargo, es evidente que hay una influencia de muchos tóxicos sobre el comportamiento de los animales que afecta a su capacidad de supervivencia y reproducción pero que dependen en gran medida de las dosis recibidas y el tiempo de exposición.


Curso de Salud pública y contaminación:

http://cuvsi.blogspot.com.es/2012/08/curso-de-salup-publlica-y-contaminacion.html

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El sistema de Koeppen


El sistema de Köppen o Koeppen es un sistema puramente empírico, que se basa en observaciones de temperatura y precipitaciones.

Fue propuesto a principios del siglo XX por el meteorólogo Ruso Vladimir Peter Köppen y completado por otros meteorólogos como Geiger y Pohl.

Es el sistema más utilizado, ya que clasifica diferenciando todos los climas de la Tierra y tiene en cuenta su influencia en la vegetación.


 Mapa mundial de la clasificación climática de Koeppen


Clima A – Tropical lluvioso

Se caracteriza porque todos los meses tienen una temperatura media superior a los 18 °C y las precipitaciones anuales son superiores a la evaporación. Bajo estas condiciones se da el bosque tropical.

La segunda letra hace referencia al régimen de precipitaciones:

f: precipitaciones constantes. ("falta la sequía")

m: precipitaciones constantes excepto algún mes seco y precipitaciones exageradas algunos meses.

s: periodo seco en verano (sommer en alemán)

w: periodo seco en invierno (winter en alemán)


Clima tropical húmedo (Af) o Ecuatorial

Las lluvias están repartidas a lo largo del año por lo que no hay una estación seca, ya que todos los meses superan los 60 mm.

Este clima se caracteriza por ser un clima de gran vegetación, además de ser uno de los más húmedos, cuenta con distintas plantas y especies vegetales. Permite el desarrollo de la selva o bosque tropical húmedo.


Clima tropical monzónico (Am)

Con algún mes por debajo de 60 mm y si la precipitación del mes más seco es superior a la fórmula [100-(Precipitación anual/25)].

Con algún mes por debajo de 60 mm y si la precipitación del mes más seco es inferior a la fórmula [100-(Precipitación anual/25)]. El periodo seco se da en verano.

Con algún mes por debajo de 60 mm y si la precipitación del mes más seco es inferior a la fórmula [100-(Precipitación anual/25)]. El periodo seco se da en invierno.


Clima tropical con estación seca o de sabana tropical (Aw)

Existe una estación seca en invierno y una estación húmeda en verano, por precipitación por debajo de 60 mm en el mes más seco.

La vegetación típica es la de la sabana.


Clima B – Climas secos, o áridos y semiáridos

Se caracterizan porque las precipitaciones anuales son inferiores a la evaporación. Para el cálculo hay que multiplicar la temperatura media anual por los doce meses y duplicarla, pues se considera un mes húmedo aquel en el que la precipitación en mm es más del doble la temperatura en °C, de modo que para un año habrá de multiplicarse la temperatura media anual por veinticuatro. Esta es la fórmula más utilizada aunque hay otras formas de calcular la aridez más complejas.

En este tipo de climas la segunda letra explica el grado de aridez:

S: las lluvias medias anuales están entre un 50% y un 100% de la temperatura media anual multiplicada por veinticuatro.

W: las lluvias medias anuales están entre un 0% y un 50% de la temperatura media anual multiplicada por veinticuatro.

La tercera letra explica las temperaturas:

h: temperatura media anual por encima de 18 °C.

k: temperatura media anual por debajo de 18 °C.


Clima BS - Estepario

Las precipitaciones están entre un 50% y un 100% de la temperatura media anual multiplicada por veinticuatro. Bajo estas condiciones la vegetación es escasa. Este clima es conocido en algunas regiones como mediterráneo seco pues es, en muchas ocasiones, un clima de transición entre el Csa (mediterráneo) y el BW (desértico).

BSh - Estepario cálido

La temperatura media anual está por encima de los 18 °C.

BSk - Estepario frío

La temperatura media anual está por debajo de los 18 °C.
Damasco, El Alto, La Serena (Chile), Los Ángeles, Murcia, Río Gallegos, Samarcanda,


Clima BW – Desértico

Las precipitaciones están entre un 0% y un 50% de la temperatura media anual multiplicada por veinticuatro. Bajo estas condiciones la vegetación es muy escasa o nula.

BWh - Desértico cálido

La temperatura media anual está por encima de los 18 °C.

BWk - Desértico frío

La temperatura media anual está por debajo de los 18° C.


Clima C – Templado

Se caracteriza porque la temperatura media del mes más frío es menor de 18 °C y superior a -3 °C y la del mes más cálido es superior a 10 °C. Las precipitaciones exceden a la evaporación. Es clima donde se dan los bosques mesotérmicos.

En esta clasificación la segunda letra explica el régimen de lluvias:

f: precipitaciones constantes a lo largo del año, por lo que no podemos hablar de un periodo seco.

s: el verano es seco por lo que el mínimo de precipitaciones está bastante marcado y coincide con el periodo de temperaturas más altas. La estación más lluviosa no tiene porque ser el invierno.

w: el invierno es seco por lo que el mínimo de precipitaciones está bastante marcado y coincide con el periodo de temperaturas más bajas. La estación más lluviosa no tiene porque ser el verano.

La tercera letra explica el comportamiento de las temperaturas:

a: Subtropical. El verano es caluroso pues se superan los 22 °C de media en el mes más cálido. Las temperaturas medias superan los 10 °C al menos cuatro meses al año.

b: Templado. El verano es suave pues no se alcanzan los 22 °C de media en el mes más cálido. Las temperaturas medias superan los 10 °C al menos cuatro meses al año.

c: El verano es suave pues no se alcanzan los 22 °C de media en el mes más cálido. Las temperaturas medias mayores de 10 °C se dan en menos de cuatro meses al año.


Clima templado sin estación seca (Cf)

Las lluvias están repartidas a lo largo del año por lo que no hay una estación seca.


Cfa - Verano cálido

La temperatura media del mes más cálido supera los 22 °C. Es el llamado clima subtropical chino o clima pampeano. Se da en las regiones orientales de las grandes masas continentales.


Cfb - Verano suave

La temperatura media del mes más cálido no llega a los 22 °C pero se superan los 10 °C durante cuatro o más meses al año. Es llamado clima oceánico o atlántico, templado y húmedo, y se da en las regiones occidentales de las grandes masas continentales: Europa Occidental, sur de Chile y sur de Australia.


Cfc - Verano frío

Los meses con temperatura media superior a 10 °C son menos de cuatro al año. Es el clima oceánico frío, próximo a las zonas polares, con una oscilación anual muy escasa, temperaturas siempre por encima de −3 °C y lluvias abundantes.


Cs - Verano seco

Se da una disminución considerable de las precipitaciones en verano.


Csa - Verano cálido

La temperatura media del mes más cálido supera los 22 °C. Es el clima mediterráneo, con lluvias estacionales y temperaturas cálidas en verano. Se da, además de en la cuenca mediterránea, en zonas de Chile, Australia, California y Asia central.


Csb - Verano suave

La temperatura media del mes más cálido no llega a los 22 °C pero se superan los 10 °C durante cuatro o más meses al año. Este clima es muchas veces de transición entre el Csa (mediterráneo) y el Cfb (oceánico), y se da en las mismas regiones que ambos. A diferencia del mediterráneo presenta un verano más suave, pero al contrario que en el oceánico hay estación seca y esta es en los meses más cálidos.


Csc - Verano frío

Los meses con temperatura media superior a 10 °C son menos de cuatro al año.


Cw - Invierno seco

Se da una disminución considerable de las precipitaciones en invierno.


Cwa - Verano cálido

La temperatura media del mes más cálido supera los 22 °C. Este clima es una variación del monzónico y se da en regiones más alejadas del mar que no reciben tantas precipitaciones por lo que la estación menos lluviosa aquí es bastante seca. Es el propio del interior de China, Argentina y Sudáfrica y se diferencia del mediterráneo en que la estación lluviosa es la más cálida. También se puede dar como transición al clima tropical, con lluvias abundantes, debido a los monzones del verano, pero un invierno seco, y donde las temperaturas descienden ligeramente de los 18 °C.


Cwb - Verano suave

La temperatura media del mes más cálido no llega a los 22 °C pero se superan los 10 °C durante cuatro o más meses al año. Se da normalmente en ciudades de mucha altura en zonas templadas y es la variación de climas tipo Cwa.


Cwc - Verano frío

Los meses con temperatura media superior a 10 °C son menos de cuatro al año.


Clima D - Frío

Se caracteriza porque la temperatura media del mes más frío es menor de -3 °C y la del mes más cálido es superior a 10 °C. Las precipitaciones exceden a la evaporación. Es el clima donde se dan los bosques microtérmicos.

En esta clasificación la segunda letra explica el régimen de lluvias:

f: precipitaciones constantes a lo largo del año, por lo que no podemos hablar de un periodo seco.

s: el verano es seco por lo que el mínimo de precipitaciones está bastante marcado y coincide con el periodo de temperaturas más altas. La estación más lluviosa no tiene porque ser el invierno.

w: el invierno es seco por lo que el mínimo de precipitaciones está bastante marcado y coincide con el periodo de temperaturas más bajas. La estación más lluviosa no tiene porque ser el verano.

La tercera letra explica el comportamiento de las temperaturas:

a: el verano es caluroso pues se superan los 22 °C de media en el mes más cálido. Las temperaturas medias superan los 10 °C al menos cuatro meses al año.

b: el verano es suave pues no se alcanzan los 22 °C de media en el mes más cálido. Las temperaturas medias superan los 10 °C al menos cuatro meses al año.

c: el verano es suave pues no se alcanzan los 22 °C de media en el mes más cálido. Las temperaturas medias mayores de 10 °C se dan en menos de cuatro meses al año.

d: el verano es suave pues no se alcanzan los 22 °C de media en el mes más cálido. Las temperaturas medias mayores de 10 °C se dan en menos de cuatro meses al año. El mes más frío tiene una temperatura media inferior a -38 °C.

Clima Df – Frío con precipitaciones constantes

Las lluvias están repartidas a lo largo del año por lo que no hay una estación seca.


Dfa - Verano cálido

La temperatura media del mes más cálido supera los 22 °C. Se da en las regiones orientales de las grandes masas continentales y es una variación del clima monzónico. Es propio del sur de Rusia y Ucrania, Noreste de EEUU y Canadá.


Dfb - Verano suave

La temperatura media del mes más cálido no llega a los 22 °C pero se superan los 10 °C durante cuatro o más meses al año. Se da, bien en las zonas occidentales de los continentes como variación del clima oceánico o Cfb, al presentar inviernos más fríos que este; o en las zonas orientales de los continentes como variación del clima Dfa, al presentar temperaturas más bajas en verano.


Dfc - Verano frío

Los meses con temperatura media superior a 10 °C son menos de cuatro al año y el mes más frío está por encima de -38 °C.


Dfd - Invierno muy frío

Los meses con temperatura media superior a 10 °C son menos de cuatro al año y el mes más frío está por debajo de -38 °C.


Clima Ds – Frío con verano seco

Se da una disminución considerable de las precipitaciones en verano. Este clima suele ser la variación en altura del mediterráneo o Csa y se da en regiones limítrofes con dicho clima, normalmente en mesetas y valles montañosos.


Dsa - Verano cálido

La temperatura media del mes más cálido supera los 22 °C.


Dsb - Verano suave

La temperatura media del mes más cálido no llega a los 22 °C pero se superan los 10 °C durante cuatro o más meses al año.

Dsc - Verano frío

Los meses con temperatura media superior a 10 °C son menos de cuatro al año y el mes más frío está por encima de -38 °C.


Dsd - Verano muy frío

Los meses con temperatura media superior a 10 °C son menos de cuatro al año y el mes más frío está por debajo de -38 °C.


Clima Dw – Frío con invierno seco

Se da una disminución considerable de las precipitaciones en invierno. Es una variación de los climas Cw, ya que a mayores latitudes las temperaturas son más bajas. Se da en el norte de China, en Corea y en la región del Medio Oeste (EEUU y Canadá). Se caracteriza por una gran continentalidad.


Dwa - Verano cálido

La temperatura media del mes más cálido supera los 22 °C.


Dwb - Verano suave

La temperatura media del mes más cálido no llega a los 22 °C pero se superan los 10 °C durante cuatro o más meses al año.


Dwc - Verano frío

Los meses con temperatura media superior a 10 °C son menos de cuatro al año y el mes más frío está por encima de -38 °C.


Dwd - Verano muy frío

Los meses con temperatura media superior a 10 °C son menos de cuatro al año y el mes más frío está por debajo de -38 °C.


Clima E - Polar y de alta montaña

Se caracteriza porque la temperatura media del mes más cálido es inferior a 10 °C. Es un clima excesivamente frío por lo que las estaciones desaparecen.


Clima ET - Tundra

La temperatura media del mes más cálido está entre 0 °C y 10 °C. La vegetación es únicamente de hierbas en estos meses donde se superan los 0 °C.


Clima EF – De hielo perpetuo

La temperatura media del mes más cálido es inferior a 0 °C. No existe ningún tipo de vegetación.


Clima EB - Alta montaña

Son climas condicionados por la altura, superior a 1500 m y que pueden encuadrarse en las clasificaciones anteriores ya que suponen la modificación del clima local originada por la altitud.


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