Quinta semana del tercer periodo grado séptimo

El ciclo del agua

Puntos más importantes

• La mayor parte del agua de la Tierra es el agua salada de los océanos, solo una pequeña fracción es agua dulce de fácil acceso, que es lo que necesitamos los humanos.
• El agua que se encuentra en la superficie de la tierra circula rápidamente, pero mucha del agua del planeta se encuentra en el hielo, los océanos y los depósitos subterráneos, y esta circula lentamente.
• El ciclo del agua es complejo. Involucra cambios en el estado físico del agua así como el movimiento de la misma a través de los ecosistemas y entre ellos.
• El agua subterránea se encuentra entre las partículas del suelo y en las grietas de las rocas. Los mantos acuíferos son depósitos de agua subterránea que a menudo se aprovechan por medio de pozos.

El agua: ¿por qué es importante?

El agua es extremadamente importante para los seres vivos. Más de la mitad de tu cuerpo es agua y, si analizáramos tus células, ¡encontraríamos que están compuestas por más del 70% de agua! Así que tú, como la mayoría de los animales terrestres, necesitas una fuente confiable de agua dulce para sobrevivir.

El 97,5% del agua de la Tierra es salada. Más del 99% del agua restante está en depósitos subterráneos o en forma de hielo. Así que menos del 1% del agua dulce se encuentra en lagos, ríos y otras formas superficiales disponibles.

Muchos seres vivos dependen de este pequeño suministro de agua dulce superficial y la falta de agua puede tener efectos severos en los ecosistemas. Por supuesto, los humanos han desarrollado tecnologías que aumentan la disponibilidad de agua, entre ellas se encuentran la construcción de pozos para llegar al agua subterránea, el acopio de agua de lluvia y la desalinación (remover la sal) para obtener agua dulce del océano. Aun así, hoy en día no siempre hay agua potable y segura disponible en muchas partes del mundo.

La mayor parte del agua de la tierra no circula (se mueve de un lugar a otro) muy rápido. Podemos verlo en la imagen siguiente, en la que se muestra el tiempo promedio que pasa una molécula de agua en cada uno de los principales depósitos de agua del planeta, una medida conocida como tiempo de residencia. El agua de los océanos, el agua subterránea y la que se encuentra en forma de hielo tiende a circular muy lentamente. Solo el agua superficial circula con rapidez.

El ciclo del agua es impulsado por la energía solar. El sol calienta la superficie del océano y otras aguas superficiales, lo que evapora el agua líquida y sublima el hielo, convirtiéndolo directamente de sólido a gas. Estos procesos impulsados por el sol mueven el agua hacia la atmósfera en forma de vapor de agua.

Con el tiempo, el vapor de agua en la atmósfera se condensa en nubes y finalmente cae como precipitación, en forma de lluvia o nieve. Cuando la precipitación llega a la superficie de la tierra, tiene pocas opciones: puede evaporarse de nuevo, fluir sobre la superficie o percolarse, filtrarse, en el suelo.

En los ecosistemas terrestres (que se encuentran sobre la tierra) en su estado natural, la lluvia generalmente golpea las hojas y otras superficies de las plantas antes de caer al suelo. Parte de esa agua se evapora rápidamente de la superficie de las plantas. El agua restante cae al suelo y, en la mayoría de los casos, es absorbida por este.

En general, el agua se mueve sobre la superficie de la tierra como escurrimiento solo cuando el suelo está saturado con agua, cuando la lluvia es muy fuerte o cuando la superficie no puede absorber mucha agua. Una superficie que no absorbe el agua podría ser la roca en un ecosistema natural o el asfalto y el cemento en un ecosistema urbano o suburbano.

El agua en los niveles superiores del suelo puede ser absorbida por las raíces de las plantas. Estas usan una parte del agua para su propio metabolismo y el agua que se encuentra sus tejidos puede pasar al cuerpo de los animales cuando estos se comen a las plantas. Sin embargo, la mayor parte del agua que entra en el cuerpo de una planta se pierde hacia la atmósfera mediante un proceso llamado transpiración. En la transpiración, el agua entra a través de las raíces, viaja hacia arriba por tubos vasculares formados por células muertas y se evapora a través de poros llamados estomas, que se encuentran en las hojas.

Si el agua no es absorbida por las raíces de las plantas, puede percolarse hacia el subsuelo y el lecho de roca, convirtiéndose en agua subterránea. El agua subterránea es la que se encuentra en los poros entre las partículas de arena y grava o en las grietas de las rocas, y es un depósito importante de agua dulce. El agua subterránea poco profunda fluye lentamente a través de los poros y fisuras, y puede encontrar su camino hasta un arroyo o lago, donde se convierte nuevamente en agua superficial.

Parte del agua subterránea se encuentra muy profundo en el lecho de roca y puede permanecer ahí durante milenios. Estos depósitos de agua o acuíferos, generalmente se explotan como fuente de agua potable o de riego mediante la excavación de pozos. Hoy en día, muchos acuíferos están siendo utilizados más rápido de lo que pueden renovarse por la filtración de agua superficial.

El ciclo del agua impulsa otros ciclos.

El ciclo del agua es importante por sí mismo y los patrones de circulación del agua y la precipitación tienen grandes efectos en los ecosistemas de la tierra. Sin embargo, la lluvia y el escurrimiento superficial también tienen una función en la circulación de varios elementos, entre estos el carbono, el nitrógeno, el fósforo y el azufre. En particular, el escurrimiento superficial ayuda a estos elementos a moverse de los ecosistemas terrestres a los acuáticos.

Cuarta semana del tercer periodo grado séptimo

Cuarta semana del tercer periodo grado séptimo

Introducción a los ciclos biogeoquímicos

Puntos más importantes

• La energía fluye a través de un ecosistema y se disipa como calor, pero los elementos químicos se reciclan.

• La manera como un elemento, o un compuesto como el agua, se mueve entre sus diversas lugares y formas vivas y no vivas en la biósfera se llama ciclo biogeoquímico.

• Los ciclos biogeoquímicos importantes para los seres vivos son el del agua, el carbono, el nitrógeno, el fósforo y el azufre.

¿De qué está hecho tu cuerpo? Para decirlo de una manera directa: de átomos. Muchísimos de ellos; unos 7000 000 000 000 000 000 000 000 000 para ser precisos.start superscript, 1, end superscript ¿De dónde salieron todos esos átomos?

Si nos vamos realmente hacia atrás, la mayoría de los elementos que conforman nuestros cuerpos (y aquellos de todos los demás seres vivos) nacieron dentro de estrellas que estaban muriendo hace miles de millones de años. Eso está genial, pero no pinta el panorama completo. ¿Qué han estado haciendo los átomos de tu cuerpo más recientemente durante su tiempo en la Tierra?

La energía fluye, pero la materia se recicla.

La energía fluye direccionalmente a través de los ecosistemas de la Tierra; generalmente entra en forma de luz solar y sale en forma de calor. Sin embargo, los componentes químicos que forman a los seres vivos son diferentes: se reciclan.

¿Qué significa eso? Por una parte, que los átomos de tu cuerpo no son nuevecitos. Por el contrario, han estado reciclándose a través de la biósfera por mucho, mucho tiempo, y han formado parte de muchos organismos y compuestos no vivos en el trayecto. Puedes creer o no en la reencarnación como concepto espiritual, ¡pero no hay duda que los átomos de tu cuerpo han sido parte de una enorme cantidad de cosas vivas y no vivas a lo largo de los años!

Los seis elementos más comunes en las moléculas orgánicas -carbono, nitrógeno, hidrógeno, oxígeno, fósforo y azufre- toman una variedad de formas químicas. Se pueden almacenar por periodos largos o cortos en la atmósfera, en la tierra, en el agua o por debajo de la superficie terrestre, así como en los cuerpos de los seres vivos. Los procesos geológicos, como el desgaste de las rocas, la erosión, el escurrimiento de agua y la subducción de las placas continentales, juegan un papel en este reciclaje de materiales, así como la interacción entre los organismos.

La forma como un elemento, o en algunos casos un compuesto como el agua, se mueve entre sus diversas formas y lugares vivos y no vivos, se conoce como un ciclo biogeoquímico. Este nombre refleja la importancia de la química y la geología, así como la biología, en ayudarnos a entender estos ciclos.

¿Por qué los ciclos biogeoquímicos son fundamentales para la vida?

El agua, que contiene hidrógeno y oxígeno, es esencial para los seres vivos. ¡Eso pone al ciclo del agua muy alto en la lista de los ciclos que nos interesan!

La hidrósfera, el conjunto de lugares donde se puede encontrar el agua conforme sigue su ciclo en la Tierra, es grande y diversa. El agua se presenta como un líquido en la superficie terrestre y por debajo de ella, como hielo en los casquetes polares y glaciares, y como vapor de agua en la atmósfera. Para más información sobre cómo el agua se mueve entre estas formas, revisa el artículo sobre el ciclo del agua.

El agua compone más de la mitad de nuestros cuerpos, pero los humanos no podemos vivir solo de agua. Hay otros elementos esenciales que mantienen en funcionamiento a nuestros cuerpos y son parte de los ciclos biogeoquímicos:

• El carbono se encuentra en todas las macromoléculas orgánicas y es también un componente fundamental de los combustibles fósiles. Consulta el artículo sobre el ciclo del carbono para más información.

• El nitrógeno es necesario para nuestro $\text{ADN}$start text, A, D, N, end text, $\text{ARN}$start text, A, R, N, end text y nuestras proteínas, y es fundamental para la agricultura humana. Consulta el artículo sobre el ciclo del nitrógeno para más información.

• El fósforo es un componente clave para el $\text{ADN}$start text, A, D, N, end text y $\text{ARN}$start text, A, R, N, end text y es uno de los ingredientes principales, junto con el nitrógeno, en los fertilizantes artificiales que se usan en la agricultura. Consulta el artículo sobre el ciclo del fósforo para más información.

• El azufre es fundamental en la estructura de las proteínas y se libera a la atmósfera al quemar combustibles fósiles.

Estos ciclos no suceden de forma aislada, y el ciclo del agua es un promotor particularmente importante de los demás ciclos biogeoquímicos. Por ejemplo, el movimiento del agua es esencial para la filtración del nitrógeno y los fosfatos hacia los ríos, lagos y océanos. El océano además es un depósito importante de carbono.

Aunque cada elemento o compuesto tiene su propia ruta, todos estos nutrientes químicos esenciales circulan a través de la biósfera, y se mueven entre el mundo biótico (vivo) y el abiótico (sin vida), y de un ser vivo a otro.

Tercera semana del tercer periodo grado séptimo

Redes tróficas

Las cadenas alimentarias nos dan una imagen clara de quién se come a quién. Sin embargo, surgen algunos problemas cuando tratamos de usarlas para describir comunidades ecológicas completas.

Por ejemplo, un organismo a veces puede comer muchos tipos de presa diferentes o ser consumido por varios depredadores, incluyendo aquellos que se encuentran en distintos niveles tróficos. ¡Eso es lo que sucede cuando te comes una hamburguesa! La vaca es un consumidor primario y la hoja de lechuga es un productor primario.

Para representar estas relaciones con más precisión, podemos usar una red trófica, una gráfica que muestra todas las interacciones tróficas (asociadas a la alimentación) entre las diferentes especies de un ecosistema. El diagrama de abajo muestra un ejemplo de una red trófica del Lago Ontario. Los productores primarios están marcados en verde, los consumidores primarios en naranja, los consumidores secundarios en azul y los consumidores terciarios en morado.

En las redes tróficas, las flechas apuntan desde un organismo que es devorado hacia el que se lo come. Como muestra la red trófica de arriba, algunas especies pueden comer organismos de más de un nivel trófico. Por ejemplo, los camarones misidáceos comen tanto productores primarios como consumidores primarios.

Redes tróficas de pastoreo contra redes tróficas de detritos

Las redes tróficas normalmente no muestran a los descomponedores, puede que hayas notado que la red trófica del Lago Ontario que vimos anteriormente no lo hace. No obstante, todos los ecosistemas necesitan formas de reciclar la materia muerta y los desechos. Esto significa que los descomponedores en realidad están ahí, aunque no se los mencione mucho.

Por ejemplo, en el ecosistema de pradera que se muestra abajo, hay una red trófica de pastoreo de plantas y animales que alimentan la red trófica de detritos de bacterias, hongos y detritívoros. La red de detritos se muestra en forma simplificada en la banda café que se encuentra en la parte inferior del diagrama. En realidad, consiste de varias especies relacionadas mediante interacciones de alimentación específicas, conectadas por flechas, como sucede con la red de pastoreo en la parte superior. Las redes de detritos pueden proveer de energía a las redes de pastoreo, como cuando un petirrojo come una lombriz de tierra.

La eficiencia en la transferencia de energía limita la longitud de las cadenas alimentarias

La energía se transfiere entre los niveles tróficos cuando un organismo se come a otro y obtiene las moléculas ricas en energía del cuerpo de su presa. Sin embargo, esta transferencia es ineficiente y esta ineficacia limita la longitud de las cadenas alimentarias.

Cuando la energía entra en un nivel trófico, parte de ella es almacenada como biomasa, pasa a formar parte del cuerpo del organismo. Esta es la energía que queda disponible para el siguiente nivel trófico, ya que solo la energía almacenada como biomasa puede ser consumida. Por regla general, solo alrededor del 10% de la energía almacenada como biomasa en un nivel trófico, por unidad de tiempo, termina como biomasa en el siguiente nivel trófico, en la misma unidad de tiempo. Es bueno tener en mente esta regla del 10% de transferencia de energía.

Como ejemplo, supongamos que los productores primarios de un ecosistema almacenan 20 000 kcal/m$^2$squared/año de energía en biomasa. Esta es también la cantidad de energía disponible por año para los consumidores primarios que se comen a los productores. La regla del 10% predice que los consumidores primarios solo almacenarán 2000 kcal/m$^2$square/año de energía en sus cuerpos, lo que reduce la tasa a la que los depredadores (consumidores secundarios) pueden disponer de energía.

Este patrón de transferencia parcial limita la longitud de las cadenas alimentarias; después de cierto número de niveles tróficos, por lo general entre tres y seis, la energía que fluye es muy poca para mantener una población de un nivel superior.

¿Por qué sale tanta energía entre un nivel trófico y el siguiente? Estas son algunas de las razones principales que explican la transferencia de energía ineficiente:

• En cada nivel trófico, una cantidad significativa de energía se disipa como calor a medida que los organismos llevan a cabo la respiración celular y realizan sus vidas diarias.

• Parte de las moléculas orgánicas que consume un organismo no son digeridas y salen del cuerpo como heces, excrementos, en lugar de ser utilizadas.

• No todos los organismos individuales en un nivel trófico serán devorados por los organismos del siguiente nivel, algunos morirán sin haber sido consumidos.

Las heces y los organismos muertos no consumidos se convierten en alimento para los descomponedores, quienes los metabolizan y convierten su energía en calor mediante la respiración celular. Así que, la energía no desaparece en realidad, al final toda termina como calor.

Segunda semana del tercer periodo grado séptimo

Cadenas alimentarias

Ahora, podemos echar un vistazo a cómo se mueven la energía y los nutrientes a través de una comunidad ecológica. Empecemos con algunas relaciones de quién se come a quién en una cadena alimentaria.

Una cadena alimentaria es una secuencia lineal de organismos a través de la cual la energía y los nutrientes se transfieren cuando un organismo se come a otro. Veamos las partes de una cadena alimentaria típica, comenzando desde la base (los productores) y moviéndonos hacia arriba (los consumidores).

• En la base de la cadena alimentaria se encuentran los productores primarios. Los productores primarios son autótrofos y por lo general son plantas, algas o cianobacterias.

• Los organismos que comen productores primarios se llaman consumidores primarios. Los consumidores primarios usualmente son herbívoros que comen plantas, aunque también pueden ser consumidores de algas o bacterias.

• Los organismos que se comen a los consumidores primarios se llaman consumidores secundarios. Los consumidores secundarios por lo general comen carne: son carnívoros.

• Los organismos que comen consumidores secundarios se llaman consumidores terciarios y son carnívoros que comen carnívoros, como las águilas o los peces grandes.

• Algunas cadenas alimentarias tienen niveles adicionales, como los consumidores cuaternarios: carnívoros que comen consumidores terciarios. Los organismos que se encuentran hasta arriba en la cadena alimentaria se llaman superdepredadores.

Podemos ver ejemplos de estos niveles en el diagrama siguiente. Las algas verdes son productores primarios que son consumidas por moluscos, los consumidores primarios. Luego los moluscos se convierten en el almuerzo del Cottus cognatus, un pez que es un consumidor secundario y la comida de un pez más grande: el salmón real, un consumidor terciario.

Cada una de las categorías anteriores se denomina nivel trófico y refleja cuántas transferencias de energía y nutrientes (cuántos pasos de consumo) separan a un organismo de la fuente original de la cadena alimenticia, la luz por ejemplo. Como veremos más adelante, asignar los organismos a los niveles tróficos no siempre es obvio; los humanos, por ejemplo, son omnívoros que pueden comer plantas y animales.

Descomponedores

Hay otro grupo que vale la pena mencionar, aunque no siempre aparece en los diagramas de cadenas alimentarias. Este grupo es el de los descomponedores, organismos que degradan la materia orgánica muerta y los desechos.

A veces se considera a los descomponedores como un nivel trófico en sí mismo. Como grupo, consumen la materia muerta y los productos de desecho que provienen de los demás niveles tróficos; por ejemplo, consumen materia vegetal en descomposición, el cuerpo a medio comer de una ardilla o los restos de un águila muerta. En cierto sentido, el nivel de los descomponedores es paralelo a los de la jerarquía estándar de los consumidores primarios, secundarios y terciarios.

Los hongos y bacterias son los descomponedores clave de muchos ecosistemas: usan la energía química en la materia muerta y los desechos para sus propios procesos metabólicos. Otros descomponedores son los detritívoros: consumidores de desechos y consumidores de residuos. Estos generalmente son animales multicelulares como las lombrices de tierra, los cangrejos, las babosas o los buitres. No solo se alimentan de materia orgánica muerta sino que la fragmentan también, lo que la pone a disposición de las bacterias y los hongos descomponedores.

Los descomponedores como grupo juegan un papel crítico en el mantenimiento de la salud de los ecosistemas. Cuando descomponen la materia muerta y los desechos, liberan nutrientes que pueden ser reciclados y utilizados por los productores primarios.

Primera semana del tercer periodo grado séptimo

Cadenas alimenticias y redes tróficas

Cómo representan el flujo de materia y energía las cadenas alimenticias y las redes tróficas. Los niveles tróficos y la eficiencia de la transferencia de energía.

Puntos más importantes:

• Los productores, o autótrofos, fabrican su propias moléculas orgánicas. Los consumidores, o heterótrofos, obtienen las moléculas orgánicas al comer a otros organismos.
• Una cadena alimentaria es una secuencia lineal de organismos a través de la cual los nutrientes y la energía pasan de un organismo a otro mediante consumo.
• En una cadena alimentaria, cada organismo ocupa un nivel trófico diferente, definido por cuántas transferencias de energía lo separan de la entrada en la base de la cadena.
• Las redes tróficas consisten de varias cadenas alimentarias interconectadas y son una representación más realista de las relaciones de consumo en los ecosistemas.
• La transferencia de energía entre niveles tróficos es ineficiente, con una eficiencia típica de alrededor del 10%. Esta ineficacia limita la longitud de las cadenas alimentarias.

Introducción

Los organismos de diferentes especies interactúan de muchas maneras. Pueden competir o ser simbiontes, compañeros a largo plazo con una asociación muy cercana. Por supuesto, pueden hacer lo que a menudo vemos en los programas de la naturaleza: uno se come a otro: ¡ñam! Esto es, pueden formar uno de los eslabones de la cadena alimentaria.

En ecología, una cadena alimentaria o cadena trófica es una serie de organismos que se comen entre ellos de forma que la energía y los nutrientes fluyan de uno al otro. Por ejemplo, si comiste una hamburguesa en el almuerzo, eres parte de una cadena alimentaria que se ve así: pasto $\rightarrow$right arrow vaca $\rightarrow$right arrow humano. Pero, ¿qué pasa si tu hamburguesa llevaba lechuga? En ese caso, también eres parte de una cadena alimentaria como esta: lechuga $\rightarrow$right arrow humano.

Como ilustra este ejemplo, no siempre podemos describir completamente lo que come un organismo, como el humano, mediante una vía lineal. Para situaciones como la de arriba, preferiríamos utilizar una red trófica, que está conformada por muchas cadenas alimentarias que se intersecan y que representan las diferentes cosas que un organismo puede comer, así como de qué otros organismos puede ser alimento.

En este artículo, estudiaremos más de cerca las cadenas alimentarias y redes tróficas para ver cómo representan el flujo de energía y nutrientes a través de los ecosistemas.

Autótrofos contra heterótrofos

¿Qué estrategias básicas usan los organismos para obtener comida? Algunos organismos, llamados autótrofos, también conocidos como "los que se alimentan a sí mismos", pueden producir su propia comida, esto es, fabrican sus propios compuestos orgánicos a partir de moléculas sencillas como el dióxido de carbono. Hay dos tipos básicos de autótrofos:

• Los fotoautótrofos, como las plantas, usan la energía solar para producir compuestos orgánicos (azúcares) a partir del dióxido de carbono mediante la fotosíntesis. Otros ejemplos de fotoautótrofos son las algas y las cianobacterias.
• Los quimioautótrofos usan la energía de sustancias químicas para producir compuestos orgánicos a partir de dióxido de carbono o moléculas similares. Este proceso se conoce como quimiosíntesis. Como ejemplo, hay bacterias quimioautótrofas que oxidan el ácido sulfhídrico que se encuentra en las comunidades de las fuentes hidrotermales en el fondo del mar, donde no llega la luz.

Los autótrofos son la base de todos los ecosistemas del planeta. Esto puede sonar muy dramático, ¡pero no es ninguna exageración! Los autótrofos forman la base de las cadenas alimentarias y las redes tróficas, y la energía que obtienen de la luz o las sustancias químicas sostiene a los demás organismos en la comunidad. Cuando hablamos de la función de los autótrofos dentro de las cadenas alimentarias, los llamamos productores.

Los heterótrofos, también conocidos como "los que se alimentan de otros", no pueden capturar la energía luminosa o química para fabricar su propia comida a partir de dióxido de carbono. Los humanos somos heterótrofos. Los heterótrofos obtenemos las moléculas orgánicas comiendo a otros organismos o sus productos. Los animales, los hongos y muchas bacterias son heterótrofos. Cuando hablamos de la función de los heterótrofos en las cadenas alimentarias, los llamamos consumidores. Como veremos enseguida, hay muchos tipos diferentes de consumidores con distintas funciones ecológicas, de los insectos que comen plantas, a los animales que comen carne, a los hongos que se alimentan de los residuos y desechos.

Sexta semana de clase de biología grado séptimo

Excreción en los seres humanos

La excreción humana es una estrategia evolutiva que permite que los organismos eliminen las sustancias de desecho, manteniendo la composición de la sangre y otros fluidos corporales en equilibrio.  La excreción en el ser humano se lleva a cabo por varias vías: 

Pulmones: a nivel de pulmón específicamente en los alvéolos pulmonares ocurre el intercambio de gaseoso donde el alvéolo capta oxígeno (O2) y excreta dióxido de carbono (CO2) proveniente del metabolismo celular. 

Glándulas sudoríparas: Estas glándulas distribuidas por toda la piel se encargan de la excreción del sudor.  Son más abundantes en la planta del pie, la palma de la mano, la frente y las axilas.  El sudor es un líquido transparente constituido por agua, sales minerales y otras sustancias que contribuyen a la regulación de la temperatura corporal.  Puede activarse por diversos estímulos, tanto nerviosos como endocrinos  y cardíacos. 

Existen tres tipos de glándulas sudoríparas: ecrinas, apocrinas y apoecrinas.

Las glándulas ecrinas: participan en la regulación de la temperatura.  Están distribuidas por toda la piel, excepto en los labios menores, clítoris, labios y conductos auditivos externos.  Las glándulas apocrinas se localizan en  axilas, pezones, periné, alrededor del ano y en el conducto auditivo externo.  Son las responsables del olor corporal.  Las glándulas apoecrinas tienen características intermedias entre las dos anteriores y están presentes en las axilas.

Glándulas lacrimales: allí se producen lágrimas compuestas por agua, cloruro de sodio y albúminas, cuya función es lubricar los ojos, protegerlo de agentes lesivos, nutrir la córnea y limpiar la superficie del ojo.  Las lágrimas desembocan por el conducto lagrimo-nasal a la nariz donde se evaporan. 

Sistema digestivo: a través de este sistema, y específicamente  a nivel del intestino, se excreta la materia fecal que es un conjunto de productos de desecho proveniente de la digestión de los alimentos, microorganismos y otras sustancias que no logran ser absorbidos en el epitelio intestinal. 

Componentes del sistema urinario

El sistema urinario está constituido por los riñones, los uréteres. Vejiga, y en conjunto permite la evacuación de la orina que se forma en los riñones.  La orina es un líquido que contiene  los desechos del trabajo o metabolismo celular.  Cuando el sistema urinario está afectado y no puede cumplir su función, los productos de desecho se acumulan en la sangre y puede alcanzar niveles  tóxicos que ponen en riesgo la salud o la vida de la persona.  Los riñones también regulan muchas funciones corporales importantes como el equilibrio de agua, para garantizar que los tejidos reciban la cantidad suficiente para funcionar de manera adecuada.

Los riñones son dos órganos en forma de fríjol ubicados en la región lumbar: Cada riñón tiene el tamaño aproximado de una mano cerrada que en promedio corresponde a unos 10 a 12 cm de longitud; de 5 a 6 cm ancho y 3 a 4 cm de espesor en los adultos.  Es un órgano encargado de filtrar la sangre a una velocidad de 1.200 a 1.300 mililitros de sangre por minuto, y a partir de esta filtración, se producen aproximadamente 1 o 2 mililitros de orina por minuto.

Los uréteres son conductos que comunican los riñones con la vejiga.  En una persona adulta pueden medir hasta 30 cm de longitud.  Realizan movimientos peristálticos que facilitan la conducción de la orina desde los riñones hasta la vejiga.  La pared de los uréteres tienen tres capas: la mas externa es la adventicia, que  está compuesta por tejido conectivo y es irrigada con abundantes vasos sanguíneos, linfáticos y nervios; la lámina intermedia o capa muscular está formada por fibras de músculo liso, y la capa mas interna  o mucosa, está constituida por epitelio de revestimiento.

La vejiga es un órgano hueco que consta de dos partes el cuerpo y el cuello.  El cuerpo es el órgano que almacena orina hasta que esta alcance un límite que active la micción,  al contraerse el cuerpo, expulsa la orina.  El cuello de la vejiga es una estructura en forma de embudo, comunica con la uretra y en su extremo inferior, están los esfínteres interno y externo.  La pared de la vejiga aísla la orina y funciona como una válvula que evita que se vuelva hacia el uréter. Cuando la vejiga contiene unos 300 centímetro cúbicos de orina se estimula la sensación de micción. Una persona adulta elimina cada día aproximadamente un litro y medio de orina, según el consumo de líquidos y alimentos.

La uretra es el conducto que transporta la orina desde la vejiga hacia el exterior.  En la mujer constituye la parte final  de las vías urinarias.  A través de los nervios pélvicos, se estimula el músculo detrusor que se relaja a medida que se acumula la orina en la vejiga. Luego,  se contrae, lo cual relaja el esfínter interno, favoreciendo  la salida de la orina por la uretra hacia el exterior.  En  el hombre, la uretra pasa por la próstata y recorre el interior del pene hacia el exterior. 

Los riñones

Son órganos situados en la parte posterior del abdomen  uno en cada lado de la columna vertebral.  Cada riñón se compone de una cápsula renal, la corteza renal, la médula renal y la pelvis renal. La cápsula renal está formada por una membrana externa compuestas por un tejido fibroso y muy resistente.  La corteza renal es un área de aspecto granuloso en la cual se encuentran los corpúsculos de Malpihi.  La pelvis renal o cavidad interna del riñón está compuesta por una serie de cámaras o cálices, en donde la orina que se  produce en cada una de las pirámides es colectada para pasar a través de los uréteres.

Las nefronas

La unidad funcional básica del riñón es la nefrona, y existen 1 o 2 millones de ellas en cada riñón.  La nefrona es una estructura tubular con segmentos que cumplen funciones  diferentes en cada tramo.  El recorrido de esta estructura empieza con la cápsula de Bowman, que recoge el líquido filtrado de la sangre en un  proceso denominado  filtración glomerular.  La cápsula contiene el glomérulo renal o de Malpihi, que es una estructura vascular capilar en forma de ovillo.  La unión de glomérulos y la cápsula es conocida como corpúsculo renal, cuya función es filtrar la sangre que llega al riñón. 

El sector cercano a la cápsula es el túbulo de contorneado proximal que también ejerce funciones de filtración, de reabsorción de glucosa, aminoácidos y proteínas en un 100%, iones como el sodio, potasio, fosfato y agua en un 70% y secreta aniones y cationes orgánicos.  De allí este túbulo se dirige hacia la médula y forma una asa denominada asa de Henle que  participa en la regulación de las concentraciones  de orina, según las necesidades orgánicas del individuo.  La rama descendente es permeable al agua e impermeable a los solutos, mientras la porción ascendente es impermeable al agua y permeable a solutos, mientras la porción ascendente es impermeable al agua y permeable a solutos como el sodio, el cloro y la urea.  Colabora en la reabsorción de cationes como calcio magnesio y nitrato. 

A continuación del tramo tubular existe una estructura vascular que forma el aparato yustaglomerular, cuya función es controlar el flujo sanguíneo en el riñón   y la velocidad de filtración.  Inmediatamente se encuentra el túbulo contorneado distal donde se filtran las concentraciones de sales minerales como sodio, potasio, calcio y cloro y se secretan hidrogeniones que definen el pH de la orina.  A continuación de este sector se encuentra el túbulo colector cortical que desemboca en el conducto colector papilar.  

Componentes y formación de la orina

La orina de una persona sana está compuesta en un 95% por agua, 3% de urea y ácido úrico, 2% de sustancias minerales como sodio, cloro, amonio, y creatina.  La orina normal es estéril, y por lo tanto, no tiene bacterias, virus u hongos.  El proceso  mediante el cual se forma la orina se da en tres pasos generales: filtración glomerular, reabsorción tubular y secreción tubular. 

Filtración glomerular

 

La sangre venosa cargada de desechos metabólicos entra por la vena renal y se distribuye a través de los millones  de nefronas, que funcionan como mallas o coladores diminutos  por donde se filtran las moléculas más pequeñas como aminoácidos y proteínas, que se pasan a una red de capilares sanguíneos llamados glomérulos de Malpighi.  

Allí se lleva a cabo el proceso de filtración glomerular.  El filtrado se produce gracias a la diferencia de presión entre el glomérulo y la capsula de Bowman, así  como a la permeabilidad de sus componentes. 

Este proceso es pasivo, es decir, no requiere energía y depende exclusivamente del movimiento de la sangre que, como recordarás, es posible gracias a las contracciones del corazón.  El 20 o el 25% del gasto cardíaco es utilizado en la filtración glomerular por lo que la presión sanguínea en esta zona es elevada en comparación con otras áreas del cuerpo.  

Reabsorción tubular 

La reabsorción tubular de agua y sales se produce a través del túbulo proximal de la nefrona que devuelve en su recorrido sustancias como el sodio (Na), el potasio (K), el cloro(Cl), la glucosa y la urea al torrente circulatorio.

Secreción tubular  

El resto de sustancias presentes en el tubo proximal conforman la orina.  Esto incluye los desechos y las sustancias presentes en exceso.  Así, la secreción tubular permite que se regulen las concentraciones de iones importantes como el potasio (k), el hidrógeno (h), el bicarbonato y la eliminación de sustancias como los medicamentos.

Una vez el filtrado glomerular pasa por la nefrona, es conducido a los cálices menores y de allí a los cálices mayores, de donde pasa a la pelvis renal, a los ureteres y luego, a la vejiga donde es almacenada hasta que sale al exterior a través de la uretra.  Para que se active la sensación de orinar la vejiga debe alcanzar cierto nivel de llenura, de modo que desencadena el reflejo de micción, este reflejo es regulado por el sistema nervioso autónomo, pero controlado a voluntad por la persona a partir de sus dos años de vida, cuando se vuelve un acto consciente.  Cuando los riñones no desempeñan su labor en forma eficiente es necesario recurrir a la diálisis, proceso artificial de filtración que evita la intoxicación del organismo.