Arquivo da categoria: Ciência e Educação

Evolução de espécies

Ao longo de muitos milhões de anos, pequenas diferenças hereditárias entre populações de organismos conduziram ao aparecimento de espécies novas. Cada organismo possui uma pequena diferença e, ocasionalmente, uma delas permite aos organismos que a transportam, produzir mais descendência do que aqueles que a não têm. A diferença torna-se mais difundida na população e pode chegar-se a um ponto em que os organismos com a diferença não podem cruzar-se com os organismos que a não têm. A subida do nível dos mares, o crescimento de uma linha de montanhas, ou qualquer outra barreira física insuperável pode dividir espécies em populações. Nos dois casos, dois grupos são reprodutivamente isolados e tornam-se espécies separadas. Porque estas espécies continuam a evoluir, as diferenças exteriores entre elas podem aumentar, diminuir ou manter-se as mesmas. Se as diferenças entre espécies relacionadas aumentam, e por isso as espécies passam a ser dissemelhantes, as suas evoluções são ditas divergentes. Se são espécies descendentes de um antepassado comum e continuam a parecer-se umas com as outras, são exemplo de evolução paralela.

Pode também suceder que espécies não relacionadas comecem a parecer-se uma com a outra, por vezes tão próximas, que se torna difícil considerá-las separadas. Isso é evolução convergente e ocorre quando há organismos que adoptam comportamentos de vida semelhantes em ambientes semelhantes. Evolução convergente significa que algumas plantas e animais em tipos particulares de ambiente, por exemplo em florestas chuvosas, desertos e regiões polares, se assemelham muito a outros em outras partes do mundo, mesmo quando as espécies não estão estreitamente relacionadas.

Ao conceito de evolução temos de acrescentar o conceito de adaptação. Quando as pessoas emigram para um país estrangeiro podem precisar de adaptar-se a condições novas e por vezes desafiadoras. Podem precisar de aprender uma língua nova, adaptar-se a convenções sociais, comer alimentos não familiares e proceder a muitas outras mudanças significativas para o tipo de vida a que estavam habituados.

evolução das espécies
imagem retirada de Daniel Marin

Adaptação tem também um significado científico semelhante, mas muito mais preciso. Um organismo que possua as características físicas que lhe dão uma vantagem sobre outros membros da sua espécie, no ambiente particular em que habitam, será mais bem-sucedido do que outros. Produzirá melhor descendência, e se os descendentes herdarem essa característica, também eles vão beneficiar das vantagens que ela lhes confere. Estes descendentes estarão mais bem-adaptados ao ambiente do que os indivíduos a quem a característica falta, e a característica fixar-se-á na população. Após algumas gerações os membros dessa população vão possuí-la. Pequenas diferenças que apareçam entre indivíduos resultam de mutações genéticas. A acumulação gradual destas mutações conduz ao aparecimento de novas substâncias.

Contudo, as espécies não duram para sempre. Por exemplo, espécies de mamíferos duraram um milhão de anos e espécies de invertebrados duraram onze milhões de anos. A formação de espécies, ou especiação, e a extinção ocorreram em todos os tempos, mas tem havido episódios em que um acontecimento tem causado o desaparecimento de um número grande de espécies num período curto. Há evidências de várias extinções em massa e muitos cientistas suspeitam de que estamos a entrar numa agora, neste caso resultante principalmente da ação humana. A seguir a uma extinção em massa, ficam disponíveis recursos abundantes para os sobreviventes. Vamos ver para onde nos leva esta extinção…

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Sentido da visão

Todos os animais estariam perdidos se não pudessem captar com os sentidos grande parte do que acontece à volta. Sem a capacidade de receber estímulos provenientes do exterior, não poderiam caçar nem vigiar os seus inimigos, nem encontrar par para assegurar a sobrevivência da espécie. Os animais captam os estímulos exteriores por meio de células sensoriais e através de células nervosas enviam-nos ao sistema nervoso central, onde são elaboradas as respostas.

De todos os processos relacionados com a elaboração de sinais, o da visão é aquele que foi melhor estudado. Tanto no homem como nos restantes mamíferos, a luz atravessa a córnea, o cristalino, o corpo vítreo e duas camadas de células nervosas, antes de ser captada, na parte posterior do olho, pelas células fotossensoriais. Estas células contêm pigmentos que absorvem os quanta de luz.

O homem conta com dois grupos de pigmentos visuais, a rodopsina e três  variedades de iodopsina. Cada um destes pigmentos capta comprimentos de onda diferentes. A rodopsina absorve a luz de baixa densidade, como, por exemplo, a crepuscular. As células fotossensoriais que a contêm, transmitem apenas imagens a preto e branco. A iodopsina, pelo seu lado, é responsável pelas imagens a cor. Os quatro pigmentos possuem uma antena idêntica para captar os quanta de luz. Esta parte da molécula é um derivado da vitamina A e recebe o nome de cis-retinal. Os pigmentos diferenciam-se unicamente pelo elemento proteínico associado ao retinal, a opsina, responsável pela seleção do comprimento de onda = luz violeta, verde ou vermelha – que deve captar-se. Apenas os quanta dos comprimentos de onda que podem ser captados por estas moléculas são para nós luz “visível”. A gama alcançada vai de 400 a 720 nanómetros

As células que contêm rodopia chamam-se bastonetes, e cones as que contêm qualquer das três variedades de iodopsina. Cones e bastonetes estão irregularmente distribuídos pela retina. Na zona da retina com maior resolução – o prolongamento do cristalino em linha reta – abundam os cones, enquanto na periferia, isto é, até ao cristalino, aparecem, preferencialmente, bastonetes.

Tanto nuns como noutros, os pigmentos alojam-se em feixes formados por 1500 lâminas membranosas empilhadas que ocupam por completo, o interior das células fotossensoriais.

O processo visual propriamente dito, consiste em que as impressões ambientais captadas pelas células fotossensoriais são decompostas múltiplas vezes e, enquanto não se realiza toda uma série de comparações e abstrações, não se forma o que identificamos como “imagem”.

O primeiro passo está a cargo das células ganglionares da retina onde, de momento, se analisam os contrastes espaciais. A retina é formada por muitas centenas de campos receptivos de pequeno tamanho e forma arredondada onde estão contidas as células visuais. Cada um destes campos é composto por uma parte central que estimula o gânglio seguinte, e por uma camada exterior que provoca o efeito contrário, quer dizer, ao ser ativada, inibe o gânglio anterior. Outros campos receptivos reagem exatamente ao contrário.

O funcionamento combinado dos dois tipos de campos receptivos intensifica os contrastes entre os claros e escuros na imagem da retina.

Uma das ideias não menos interessantes é a reação dos animais às cores. Numa corrida de toiros a cor vermelha é uma imagem de marca. Contudo, esta cor só é vista pelos espectadores e não pelo toiro. Este é incitado pelos movimentos dos toureiros e não pela cor, pois os toiros, como quase todos os mamíferos, não distinguem as cores. Os seus olhos só contêm bastonetes, responsáveis pela visão a branco e preto, e não têm cone.

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Fonte da imagem: https://pt.slideshare.net/jifonseca/sessao7-som-luz

ADNY # 112 – Ponto triplo – líquido, gás e sólido ao mesmo tempo

À  Descoberta No Youtube (ADNY) ,com alguma “Curiosity“, encontrei este vídeo que mostra o que acontece a uma substância no ponto triplo.

O ponto triplo acontece quando uma substância está ao mesmo tempo no estado sólido, líquido e gasoso.

Vejam o vídeo:

Aconselho a visitarem o site Curiosity para saberem um pouco melhor sobre o ponto triplo e poderem melhor esta  imagem:

 

Qual o melhor prefácio para uma tese de mestrado ou doutoramento

Esta época pré-natalícia é também uma época de muitas teses para ler.

Enquanto fazia um intervalo na leitura das teses ou enquanto procurava mais alguns dados sobre os temas das teses , encontrei este texto do Vittorio Saggiomo.

No texto, Vittorio Saggiomo começa por citar o prefácio de uma tese de doutoramento em química que se encontrava a ler:

“Twelve months ago I started this project as a catalysis project, but it turned out to be long battle against a small molecule. This paper is the report of this long process. It cannot express the long days spent in the lab, battling shoulder to shoulder with my fellow scientists and friends, the joy for the synthesis, the hope for good results and the sadness and tiredness with each failed attempt.”

E dá-nos conhecimento do agradecimento especial que ele próprio, Vittorio Saggiomo, fez na sua tese de doutoramento:

“At the end, thanks to you, reader. If you are reading this line after the others, you at least read one page of my thesis. Thank You.”

No meu caso, citei sempre (na tese de Mestrado, em português, e na tese de doutoramento, em inglês) Friedrich Wöhler (1800-1882):

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“A Química Orgânica hoje em dia quase me tira juízo.
Dá-me a impressão de uma floresta virgem tropical cheia de coisas extraordinárias, uma tenebrosa selva interminável na qual não nos atrevemos a penetrar com receio de não encontrarmos a saída” 

“Organic chemistry nowadays almost drives me mad. To me it appears like a primeval tropical forest, full of the most remarkable things, a dreadful endless jungle into which one does not dare enter for there seems to be no way out”

Eu só fiquei arrependido de não ter oferecido aos leitores um “Easter Egg” como o de Vittorio Saggiomo.

E vocês? Querem partilhar alguma coisa sobre as vossa teses?

 

ADNY # 109 – A onda da Nazaré

À  Descoberta No Youtube (ADNY) encontrei este vídeo feito  por alunos e professores da Escola Secundária de Gama Barros do Cacém e por investigadores do IDL e de Ciências.

Este vídeo explica de forma simples e recorrendo a curtas animações os processos associados à existência da maior onda surfada em todo o mundo.

Vejam o vídeo:

 

Entre o manto e a crosta

 

No artigo anterior seguimos na pegada de Jules Verne no interior da Terra, hoje continuamos esse percurso fazendo um zoom in nas camadas imediatamente a seguir ao núcleo – o manto e a crosta. O manto é uma camada com 2900 km de espessura formada por rochas mais densas do que a crosta terrestre. A cerca de 670 km de profundidade produz-se a aceleração das ondas sísmicas (as que resultam de movimentos bruscos no foco           de um sismo), e isto permite definir um limite entre o manto superior e o inferior. Trata-se de um fenómeno que é produto de uma alteração da estrutura, que passa de um meio plástico para outro rígido, sendo possível que se mantenha a composição química em geral.

A crosta continental cresceu por uma diferenciação química do manto superior, que se iniciou há 3800 milhões de anos. Na zona superior do manto ocorrem correntes de convenção, semelhante à água quente que ferve numa panela, que se deslocam da porção mais quente (a inferior) para a mais fria (a superior). Estas correntes de convenção são o motor que move as placas da crosta terrestre.

A zona de transição entre a crosta e o manto terrestre tem o nome de descontinuidade de Mohorovcic, tendo sido situada entras as placas da litosfera rígida e a astenosfera plástica. No entanto, estudos recentes indicarão que essa fronteira se encontra, na realidade, mais abaixo, a cerca de 70 km abaixo da crosta oceânica e mais 150 km abaixo da crosta continental, ou seja, em pleno manto superior. Assim, o manto que se situa imediatamente por baixo da crosta é composto por materiais relativamente frios (rondariam os 100ºC) e isto demonstraria que a descontinuidade de Mohorovcic é mais química do que física.

Na zona do manto superior, as velocidades das ondas sísmicas oscilam entre os 8 e os 8,2 km/s. Isto indica que superam as registadas na crosta inferior, que vão dos 6,5 aos 7,8 km/s. Os dados geofísicos demonstram que entre os 50 e os 200 km de profundidade ocorre uma diminuição da velocidade das ondas sísmicas longitudinais (que vibram no sentido da propagação e que são chamadas ondas P) e uma forte atenuação das ondas sísmicas transversais (que vibram no sentido transversal à propagação e são chamadas ondas S). Por isso, esta região é conhecida pelo nome de “zona de baixa velocidade”.

Ali predominam as rochas denominadas peridotitos, que são rochas de textura granulosa formadas usualmente por minerais dos tipos olivina magnésica e piroxena. Embora sejam raras à superfície, afloram em algumas ilhas vulcânicas, em camadas levantadas por via de formação de montanhas.

O manto inferior inicia-se na descontinuidade de Mohorovicic e estende-se até à descontinuidade de Gutenberg, aproximadamente a 2900 km de profundidade, na transição para o núcleo. Está separado da astenosfera pela descontinuidade de Repetti, sendo assim, uma zona essencialmente sólida e de muito baixa plasticidade.

Nesta região, a densidade aumenta de forma linear de 4,6 para 5,5. Vários modelos propostos sugerem também que o manto inferior contém mais ferro do que o manto superior. Além disso, a temperatura varia: passa de 1000 para 3000 ºC e aumenta com a profundidade como consequência da desintegração radioativa. Aumenta também por condução a partir do núcleo externo, devido ao magnetismo terrestre.

Quanto à camada que está imediatamente a seguir ao manto – a crosta terrestre, podemos referir que não é homogénea. Trata-se da camada onde o Homem assenta toda a sua atividade, estando dividida na camada oceânica e na camada continental. A camada oceânica, que está por baixo dos oceanos, tem apenas cerca de 5 km de espessura e é formada por minerais mais pesados do que os da camada continental, que alcança até 65 km de espessura.

Por fim, é de salientar que a crosta continental caracteriza-se por ser composta por rochas ácidas, sedimentos de muito maior espessura e uma maior percentagem de rochas sedimentares e metamórficas. A crosta oceânica, pelo contrário, é formada essencialmente por rochas basálticas, os sedimentos são muito escassos e as rochas metamórficas menos frequentes. Desta forma, a crosta continental  é ligeiramente menos densa do que a oceânica e situa-se acima desta.

Façamos como o professor Lindenbrock e seus sobrinhos, e iniciemos 2015 embrenhados na descoberta do centro da Terra.