Vulcanismo

Cuando se produce una erupción volcánica, lo que ocurre es que el magma de la cámara magmática,

Cono volcánico en Lanzarote

sometido a presiones, se ve forzado a ascender violentamente cuando estas presiones son muy elevadas. Esta presión aumenta cuando aumenta la cantidad de gases y el vapor de agua. Cuando el magma enfría, se separa la parte sólida de la gaseosa. Aumenta la presión hasta que se hace insostenible y los materiales salen expulsados al exterior violentamente.

La cámara magmática es un depósito transitorio, no es el lugar donde el magma se genera. Normalmente se encuentra a entre 3 y 5Km de profundidad. El magma suele provenir de zonas inferiores. En la cámara empieza la separación entre sólidos, líquidos y gases. Una erupción no solo incluye lava en estado líquido, también hay sólidos y gases. Los sólidos son los piroclastos (o tefra).

No obstante, el componente más característico es la lava. Se pueden separar distintos tipos de lava en función de su composición química, encontrando lavas ácidas (o silíceas), intermedias y básicas. Las lavas ácidas tienen más de un 70% de sílice, las intermedias entre un 50 y un 70% y las básicas menos de un 50%.

Las lavas ácidas llegan a la superficie a temperaturas de entre 800 y 1000ºC. Son muy viscosas, fluyen muy mal. Solidifican no muy lejos del foco de emisión. Encierran muchos gases, que se quedan atrapados en el fluido viscoso, lo que hace que su explosividad sea muy alta.

Lava (fluida) por Mbz1

Las lavas básicas llegan a la superficie a tempearaturas de entre 1000 y 1200ºC. Fluyen muy bien. Tienen una viscosidad baja, por lo que pueden solidificar muy lejos del foco de emisión. Su explosividad es baja, ya que la proporción de gases atrapados en su interior también es reducida.

Las lavas intermedias tienen, como su nombre indica, características intermedias. El comportamiento suele ser más cercano al de las lavas ácidas que al de las básicas.

La velocidad de consolidación de la lava influye en la textura. Las que cristalizan más rápido (las lavas ácidas) tienden a dar lugar a vídrios, mientras que las básicas tienen a formar cristales.

En cuanto a la morfología de las lavas, tenemos dos grandes tipos de morfología superficial, que pueden derivar del mismo tipo de lavas y se producen según la temperatura. Se denominan textura aa y textura pahoehoe. La textura aa se denomina también textura mal país, la pahoehoe se denominan lavas cordadas.

Las lavas de textura aa da lugar a superficies irregulares de escorias. Las pahoehoe recuerdan a cuerdas o cordones retorcidos. Estas últimas se originan poruqe l parte exterior de la colada solidifica manteniendo ciertas propiedades plásticas, pero con mayor dureza que la lava que sigue fluyendo por debajo. Esta lava inferior, al fluir, torsiona l apelícula superficial mientras esta se va endureciendo.

Otro aspecto es la morfología interna de la lava. Cuadno la lava se forma en condiciones subacuáticas, se forma una especie de bolas o globos que dan origen a lo que se denomina lavas almohadilladas o pillow-lava. Es debido al enfriamiento repentino de la película externa por el choque de la lava con el agua, mientras que el centro de la lava sigue fluido y tarda en consolidar. Estas lavas forman parte de la zonas de corteza del mar que pueden emerger por movimientos tectónicos, por deformaciones. Las lavas almohadilladas indican siempre erupciones submarinas o al menos subacuáticas.

Lava (poco fluida) por FlickrLickr

Otra estructura típica de lavas basálticas son las columnas basálticas. Cuando una colada es lo bastante espesa como para que la parte interna enfríe lentamente, al enfriar se produce una retracción originándose grietas poligonales, similares a las que aparecen en el barro al secarse. Indican un enfriamiento relativamente lento, por eso las coladas deben ser de un cierto grosor. La erosión puede eliminar la parte superficial que curbre las grietas poligonales, con lo que estas afloran.

Otro rasgo morfológico asociado al vulcanismo son los tubos de lava. Cuando en una colada en forma de lengua aparece la tendencia a que la parte superficial endurezca, solidifique, esa parte endurecida tenderá a mantener el calor de la lava que circula por su interior. Se forma una especie de tubo endurecido por afuera, por donde fluye la lava líquida. Si la emisión cesa, el tubo puede quedar vacío, pues al no enfriarse la lava interna por estar protegida por la capa superficial, esta fluye y vacía el tubo. Se forman de esta forma cuevas volcánicas (en la naturaleza encontramos dos grandes tipos de cuevas fundamentales, las volcánicas y las cálcicas).

From the Sun to the skin, from the hydrogen to the titanium.

The Sun

According to the current Harvard stellar classification, the Sun is a G2 star. In this group we can find yellow colored celestial bodies, with temperatures ranging from 4,500 to 6,000K and around 2x10^30Kg of mass.

The stars are large spherical bodies of plasma. their heat and energy is provided by nuclear fusion that takes place in the core. These nuclear reactions were described by Carl Friedrich von Weizsäcker and Hans Bethe between 1937 and 1939. In this process, two atoms of Hydrogen undergo a transmutation into Helium, releasing great amounts of Energy.

This Energy is mainly released as electromagnetic radiation. Electromagnetic radiation is a type of energy transmitted as a wave. In this wave, its amplitude is related to the intensity of the radiation. The wavelength is related to the type of electromagnetic radiation. The wave transports more energy

Carl Friederich von Weizäcker

when its amplitude is higher and when its wavelength is shorter. So, the electromagnetic wave is more energetic if it has shorter wavelength. In other words, short wavelength waves are more energetic.

The electromagnetic radiation emitted by the Sun is quite complex and has waves with all the range of wavelengths, from less than 10nm (one million billion nanometers equals one meter) to more than one meter. And, as we said, the shortest wavelengths are the most energetic ones.

Of all the radiation produced by the Sun, only a part reaches the Earth’s atmosphere. The most energetic radiations, such as X-rays or Gamma rays are in such low quantity that they have no effects on our planet. The most abundant radiation is Infrared. Around than 55%, to be accurate.

Friedrich Wilhelm Herschel

Infrared are radiations with a wavelength from 800nm to 1mm. They were discovered by Friederich Wilhelm Herschel in 1800. The most important Infrared rays are called near infrared, with wavelengths from 800nm to 1micron (one million microns equals one meter). These radiations are very important, because they are the main way the heat is transmitted from the Sun to the Earth. In fact, these are the main radiations that warm the planet.

Radiations with wavelength from 400nm to 800nm are related to visible light. All the colours we see are electromagnetic waves of these types. The ranges near 800nm are related to colour red, the ranges near 400nm are related to violet colors. Between these two edges, we can find all the variety of colors. Visible light is around the 40% of the total light radiation that reach the Earth.

The rest of radiation that reaches the planet (less than 5%) is mainly ultraviolet radiation.

Ultraviolet rays were discovered in 1800 by a lonely sad fellow called Johann Wilhelm Ritter. Their wavelength are between 200nm to 400nm, so they are more energetic than visible rays and much more than ultraviolet rays.

Johann Wilhelm Ritter

Ultraviolet radiations cause severe damage to living beings. They have the ability to result in chemical changes in DNA, that lead to mutations. DNA mutation could transform regular cells into tumorous ones.

In fact, ultraviolet radiations are related to the most common types of skin cancers. The effect of the rays is not conspicuous thanks to the absorption of a large amount of them by the ozone layer of the atmosphere.

The ozone layer is a part of the stratosphere rich in ozone, a molecular form of oxygen (O3). The ultraviolet rays are absorbed by ozone and its energy is used to transform ozone into molecular oxygen. This keeps us safe, but the thickness of the ozone layer was reduced along the 20th century. It’s easy to prove that reduction of the ozone layer has run parallel to the increase in skin cancer.

To avoid the damage humans have a natural protection: melanin. Melanin is a pigment of our skin that absorbs ultraviolet radiation to preserve our inner tissues. The main problem is that in many people, melanin is only produced in significant amounts after skin damage, and this production is quite slow. So, you are only protected when your body has been exposed to the radiation at the first time, unless your skin has naturally great amounts of melanin. This occurs in dark skinned people.

We have also manufactured products to protect us. They are called solar protectors. A very common component used to solar protection is titanium dioxide. Powdered titanium dioxide is a white dusty substance that can cover our skin. The solar rays shock against the titanium particles and don’t reach our cells.

Titanium is a metal characterized by its great strength weight relation, what it means that is a very strong metal in relation to its weight. It was discovered by William Gregor in 1791 as a component of the mineral called ilmenite and named by Martin Heinrich Klaproth (that found this metal in the mineral called rutilus the same year, a bit later, but was the first to give it an official title).

Titanium can be found in the Sun in low quantities, but it is more frequent in M-type stars. And is abundant in the rocks that the Apollo 17 brought back from the moon.

Histología Vegetal: Floema (Líber)

Características generales.

Tejido conductor (rojo intenso). Por Micropix

Al igual que el xilema, el floema es un tejido complejo en el que aparece esclerénquima, parénquima no especializado y elementos conductores. Dentro de los elementos conductores diferenciaremos dos grandes grupos: células cribosas y elementos cribosos. Además, aparecerán un serie de células de parénquima especializado, denominadas células anexas y células albuminales y que se relacionarán con los elementos conductores.

El esclerénquima y parénquima no especializado del floema es idéntico al ya analizado, no presenta ninguna característica especial ni diferencial.

Células cribosas.

Se trata de células con protoplasto vivo, aunque en su estado adulto carecen de núcleo, presentando un metabolismo extremadamente reducido. Presentan unas especializaciones de la pared celular denominadas cribas. Son plasmodesmos muy desarrollados y muy especializados, con canales más anchos y presentan un componente adicional. Entre la pared y el canal, hay un anillo rico en un polisacárido denominado calosa (se trata de glucosas unidas por enlaces β-1,3).

 

Células Cribosas

El anillo de calosa crece todo el tiempo y llega un momento en el que cierra el plasmodesmo. Entonces se le pasa a denominar callo. Se trata de un sistema de defensa, se produce cuando el tejido conductor deja de ser funcional, asegurándonos de esta forma de que nada puede pasar de una célula a otra o a un tejido que no se está usando.

Pero en general, estas células no tienen tendencia a gruparse.         

Puede suceder que, en estas células las cribas aparezcan en una zona de pared determinada y entonces hablaremos de área cribosa. O puede pasar que las cribas se acumulen en una zona concreta de la célula y entonces hablamos de placas cribosas.

 

Áreas y placas cribosas

Las áreas cribosas aparecen o son características de grandes células cribosas, de morfología alargada, con cribas en toda su superficie y distribuidas de manera uniforme. Se asocian las células unas al lado de las otras generando elementos conductores.

Los elementos cribosos, en cambio, son más anchos y se organizan formando pilas, unos sobre otros, de forma que constituyen vasos cribosos. Tienen dos zonas my distintas, una pared lateral sin apenas cribas y una zona, la placa cribosa, donde se acumulan todas las cribas. Estas placas son de gran tamaño.

 

Células y elementos cribosos

Tanto las células cribosas como los elementos cribosos carecen de núcleo. Conservan un retículo endoplásmico bastante desarrollado, aparato de Golgi y sobre todo mitocondrias y plastidios.

El hecho de carecer de núcleo implica unmetabolismo bajo. Este problema se soluciona gracias a otros grupos celulares. Existe una serie de células alargadas, nucleadas y con protoplasma vivo que se sitúan adyacentes a las células cribosas y establecen plasmodesmos con ellas. Se denominan células anexas.

 

Células anexas

Su origen es común, es decir, a partir del meristemo se forman células de pequeño tamaño, destinadas a dar lugar a las células anexas, y células de gran tamaño destinadas a dar lugar a las cribosas.

Hay una proteína glicosilada que se une a las zonas apicales de los elementos cribosos y se llaman proteínas p. Forman acúmulos en las cercanías de las capas cribosas. Parece que forma un verdadero tapón, denominado tapón mucilaginoso. Es reversible y ás rápido que los depósitos de carbohidrato. Pero no está claro si este tapón impide o no impide el interambio. Al menos, se sabe que disminuye sensiblemente la intensidad del tráfico a través del conducto.

Floema. por Rasbak

Las células albuminosas son similares a las anexos, pero se unen a las células cribosas (en lugar de hacerlo a los elementos cribosos que constituyen los vasos). Tienen grandes cantidades de albúmina, aunque no está clara su función. Son más grandes que las anexas y presentan grandes cantidades de plasmodesmos.

Las células cribosas deben tener mitocondrias, metabolizando productos químicos procedentes de las células anexas y de las células albuminosas.

En el floema, como tejido, podemos distinguir dos grandes elementos. Por una parte, tenemos el floema primario, que aparece en el periodo de crecimiento primario, es decir, crecimiento en longitud de la planta. Dentro del floema primaria encontramos el protofloema y el metafloema.

Floema (flecha) por Clematis

Por otro lado, tenemos el floema secundario, que aparece en los periodos en los que el vegetal incrementa su crecimiento en anchura.

Hay una gran analogía entre el xilema y el floema. De hecho, suelen provenir del mismo meristemo (recordamos, procambium y cambium).

Estructura tridimensional del xilema y el floema.

    Distribución espacial de los tejidos.

Tanto el xilema como el floema se pueden distribuir conforme a dos sistemas básicos, el axial (o longitudinal) y el radial (u horizontal).

El sistema axial está constituido por elementos conductores formados por células alargadas, paralelas al eje principal de la planta formando columnas. El radial está constituido por células de parénquima, formando filas que se organizan en un plano horizontal, poniendo en contacto los sistemas paralelos independientes entre sí (es decir, promueven la interacción de elementos perpendiculares).

Corte longitudinal y tranversal de sistema axial.

En el caso del floema, el eje radial está constituido por células del parénquima normal. Las células anexas y albuminosas aparecen en el parénquima axial.

El xilema y el floema se encuentran siempre adyacentes. Parten de un mismo meristemo, y se diferenciará hacia un lado como células del xilema y hacia otro como células del floema.

Xilema y floema adyacentes

Desde el Universo a Materia y Energía: nuevas presentaciones.

He publicado en mi canal de Youtube las nuevas presentaciones (elaboradas con Keynote) para las clases de Ciencias Naturales de 1º y 2º de ESO, dentro del programa bilingüe.

I have published new keynote videos related to Natural Science (1st and 2nd ESO, bilingual project).

Para primero de ESO.

El Universo (The Universe).

El Planeta Tierra. Planet Earth.

Geosfera. Geosphere.

Para segundo de ESO.

Materia y Energía. Matter and Energy.

Calor y Temperatura. Heat and Temperature.

About asthma, pride and unreasonable men

Asthma is a chronic and quite frequent disease of the respiratory system, characterized by an irregular and reversible constriction of the bronchi called bronchospasm. Bronchospasm leads to a blocking of the airways. For this reason, the main symptoms of asthma are cough, wheezing and a shortness of breath. If these symptoms, and all above the shortness of breath, become very accute, survival can be in serious risk.

 

Salbutamol

Bronchospasm can be a consequence of many different circumstances. In most cases, it is related to allergies. But it can also evolve from other chronic respiratory diseases, such as bronchitis or tuberculosis.

The most common substance used to the treatment of asthmatic crisis is the (RS)-4-[2-(tert-butylamino)-1-hydroxyethyl]-2-(hydroxymethyl)phenol. Obviously, everybody calls this product by its common name, salbutamol, or even by its commercial name, Ventolin. Salbutamol is a selective β2-receptor agonist, that activates the dilation of bronchi. This is, in fact, the most typical way to fight against the grave symptoms of the disease.

Eddie Adam with his famous picture

Ventolin was marketed by Allen and Handburys Company in 1968. This year, Eddie Adams won the Pulitzer Prize. Using his Leica M4 Leica, he had taken the photograph of Police Chief General Nguyen Ngoc Loan shooting a Vietcong prisoner in the middle of the street, in Saigon.

Leica was, at that time, the best rated camera manufacturer. This company has produced not only the most famous cameras in History, but also the first portable model.

This device was developed by a German optical engineer called Oskar Barnack. In 1912 he designed and constructed a 35mm movie camera. Until that time, cameras were huge, heavy devices, quite  difficult to transport and use.

Oskar had been working for Ernest Leitz, the owner of Leica Company, for years. Oskar proposed to Leitz the industrial production this type of camera.

 

Oskar Barnack

In 1925 the first commercial Leica portable camera was released. This year, the Irish writer George Bernard Shaw won the Novel Prize for Literature. One of the most famous quotes of Bernard Shaw says that “The reasonable man adapts himself to the world; the unreasonable one persist in trying to adapt the world to himself. Therefore all progress depends on the unreasonable man”.

Oskar Barnak was, probably, an unreasonable man. He loved taking photos outdoors. But this activity was absolutely exhausting for him, because he was asthmatic, and carrying that heavy machinery was extremely tiring. Instead of changing his hobby and adapting himself to the world, he decided to fight against his fate and invented a device that, literally, changed the world.