Los protones caracterizan a los elementos químicos. Todos los átomos con igual número de protones tienen características químicas idénticas. Los neutrones no.
Dentro de los ELEMENTOS se incluyen átomos con diferente número de neutrones, llamados ISÓTOPOS de un elemento. Todos los isótopos de un elemento tienen el mismo número de protones, pero varían en el número de neutrones.
En 1896 el químico Henry Becquerel descubrió la RADIACTIVIDAD NATURAL, consistente en la desintegración espontánea de los isótopos, es decir, en las variaciones que sufren en el número de neutrones o protones de su núcleo, emitiendo radiaciones.
Cuando varía el número de neutrones, el isótopo se convierte en otro isótopo distinto del mismo elemento. Si la modificiación varía el número de protones se produce un cambio de elemento.
Estas desintegraciones radiactivas se producen espontáneamente, pero a un ritmo regular, pudiendo establecerse su PERIODO. El periodo de un isótopo radiactivo es el espacio de tiempo necesario para que la cantidad inicial de ese isótopo se reduzca a la mitad.
Los métodos comúnmente más utilizados para averiguar la edad de las formaciones geológicas [es decir, datar], involucran el proceso denominado decaimiento radioactivo. Ciertos átomos son inestables, y sus núcleos se separan en partes cambiando [transmutando] en otros elementos a través de un proceso llamado "decaimiento radioactivo". Algunos de estos elementos radioactivos se transforman a sí mismos al emitir una partícula de alta energía consistente en dos protones y dos neutrones [es decir, un núcleo de Helio ó partícula "alfa"], un proceso conocido como "decaimiento alfa". Otros elementos radioactivos decaen cuando un neutrón de su núcleo se rompe produciendo un protón y un electrón. El protón permanece en el núcleo, y el electrón es emitido [expulsado fuera del núcleo] a muy altas velocidades -proceso conocido como "decaimiento beta".
La datación por carbono-14 es un procedimiento para determinar la edad de ciertos objetos arqueológicos que tengan un origen biológico con una antigüedad de hasta cerca de 60.000 años. Se utiliza para fechar cosas tales como: huesos, madera, fibras vegetales que fueron creadas en un pasado relativamente reciente por actividades humanas.

Cómo se forma el Carbono-14

Los rayos cósmicos se incorporan a la atmósfera de la Tierra en grandes cantidades al día. Por ejemplo, cada persona es golpeada por alrededor de medio millón de rayos cada hora. No es infrecuente que un rayo cósmico colisione con un átomo de la atmósfera, creando un rayo cósmico secundario en la forma de un neutrón enérgico y éstos neutrones enérgicos colisionan con átomos de Nitrógeno. Cuando choca el neutrón, un átomo de nitrógeno -14 (siete protones, siete neutrones) se convierte en un átomo de carbono-14 (seis protones, ocho neutrones) y en un átomo de hidrógeno (un protón, 0 neutrones). El carbono-14 es radioactivo, siendo su “período” de 5730 años (es decir, a los 5730 años de la muerte de un ser vivo la cantidad de C14 en sus restos fósiles se reduce a la mitad).

El Carbono-14 en los seres vivos

Loa átomos de C14 que los rayos cósmicos crean se combinan con oxígeno para formar dióxido de carbono CO2, el cual es absorbido por las plantas e incorporados a sus fibras para realizar la fotosíntesis. Los animales y las personas comen plantas y, por tanto, también toman C14. La ratio C14/C12 en la atmósfera y en todos los seres vivos en cualquier momento es prácticamente la misma, es decir, permanece constante. Aproximadamente uno de cada billón de átomos de carbono es del tipo C14. Los átomos de carbono-14 están constantemente desintegrándose, pero son reemplazados por nuevos átomos de C14 a un ritmo constante. En éste momento, su cuerpo aloja un cierto porcentaje de átomos de C14 y todos los animales y plantas tiene ese mismo porcentaje.

Datación de un fósil por el C14

El cálculo de la pérdida de C14 en los organismos muertos se utiliza para datar a los fósiles. Un Fósil, es cualquier evidencia directa de un organismo con más de 10.000 años de antigüedad..

La radiación adaptativa o evolución divergente es un proceso que describe la rápida especiación de una o varias especies para llenar muchos nichos ecológicos. Este es un proceso de la evolución cuyas herramientas son la mutación y la selección natural.
La radiación adaptativa ocurre con frecuencia cuando se introduce una especie en un nuevo ecosistema, o cuando hay especies que logran sobrevivir en un ambiente que le era hasta entonces inalcanzable. Por ejemplo, los pinzones de Darwin de las islas Galápagos se desarrollaron de una sola especie de pinzones que llegaron a la isla. Otros ejemplos incluyen la introducción por el hombre de mamíferos predadores en Australia, el desarrollo de las primeras aves que repentinamente tuvieron la capacidad de expandir su territorio por el aire, o el desarrollo del lungfish durante el Devónico, hace cerca de 300 millones de años.
La dinámica de la radiación adaptativa es tal que, dentro de un corto período de tiempo, muchas especies se derivan de una o varias especies ancestros. De este gran número de combinaciones genéticas, sólo unas pocas pueden sobrevivir con el pasar del tiempo. Tras el rápido desarrollo de muchas especies nuevas, muchas o la mayoría de ellas desaparecen tan rápidamente como aparecieron. Las especies sobrevivientes están casi completamente adaptadas al nuevo ambiente. El auge y caída de las nuevas especies está actualmente progresando muy lentamente, comparado con el brote inicial de especies.
Hay tres tipos básicos de radiación adaptativa. Estas son:
Adaptación general. Una especie que desarrolla una habilidad radicalmente nueva puede alcanzar nuevas partes de su ambiente. El vuelo de los pájaros es una de esas adaptaciones generales.
Cambio ambiental. Una especie que puede, a diferencia de otras, sobrevivir en un ambiente radicalmente cambiado, probablemente se ramificará en nuevas especies para cubrir los nichos ecológicos creados por el cambio ecológico. Un ejemplo de radiación adaptativa como resultado de un cambio ambiental fue la rápida expansión y desarrollo de los mamíferos después de la extinción de los dinosaurios.
Archipiélagos. Ecosistemas aislados tales como islas y zonas montañosas, pueden ser colonizados por nuevas especies las cuales al establecerse siguen un rápido proceso de evolución divergente. Los pinzones de Darwin son ejemplos de una radiación adaptativa que ocurrió en un archipiélago.
En ciencia ficción algunas veces se han creado escenarios de radiación adaptativa humana que conducen a una gama de especies que evolucionan del hombre.

La poliploidía es un incremento del número de cromosomas característico del complemento diploide; por ejemplo, la no disyunción de los cromosomas en la meiosis lleva a la aparición de individuos (4n), los cuales estarán aislados reproductivamente de la especie, a pesar de poder reproducirse sexualmente.

La poliploidía se produce por irregularidades de la meiosis: en la primera división (profase), cuando los cromosomas homólogos se aparean para formar tétradas, y no se separan durante la anafase I; esto origina una célula con todo el complemento cromosómico y la otra con ninguno, donde la primera pasa por la segunda división meiótica y produce gametos diploides. Por lo tanto si este gameto se une con otro normal producirá un cigoto triploide (estéril).
Por su origen los poliploides pueden ser:

autopoliploides: derivados de un sólo diploide por multiplicación de sus cromosomas
alopoliploides derivados de un híbrido entre dos diploides

El ecosistema es el nivel de organización de la naturaleza que interesa a la ecología. En la naturaleza los átomos están organizados en moléculas y estas en células. Las células forman tejidos y estos órganos que se reúnen en sistemas, como el digestivo o el circulatorio. Un organismo vivo está formado por varios sistemas anatómico-fisiológicos íntimamente unidos entre sí.

La organización de la naturaleza en niveles superiores al de los organismos es la que interesa a la ecología. Los organismos viven en poblaciones que se estructuran en comunidades. El concepto de ecosistema aún es más amplio que el de comunidad porque un ecosistema incluye, además de la comunidad, el ambiente no vivo, con todas las características de clima, temperatura, sustancias químicas presentes, condiciones geológicas, etc. El ecosistema estudia las relaciones que mantienen estre sí los seres vivos que componen la comunidad, pero también las relaciones con los factores no vivos.

Funcionamiento del ecosistema
El funcionamiento de todos los ecosistemas es parecido. Todos necesitan una fuente de energía que, fluyendo a través de los distintos componentes del ecosistema, mantiene la vida y moviliza el agua, los minerales y otros componentes físicos del ecosistema. La fuente primera y principal de energía es el sol.

En todos los ecosistemas existe, además, un movimiento continuo de los materiales. Los diferentes elementos químicos pasan del suelo, el agua o el aire a los organismos y de unos seres vivos a otros, hasta que vuelven, cerrándose el ciclo, al suelo o al agua o al aire.
En el ecosistema la materia se recicla -en un ciclo cerrado- y la energía pasa - fluye- generando organización en el sistema.

La cadena trófica, o también conocida como cadena alimentaria, es la corriente de energía y nutrientes que se establece entre las distintas especies de un ecosistema en relación con su nutrición.

Niveles tróficos de un ecosistema En una biocenosis o comunidad biológica existen:
Productores primarios, autótrofos, que utilizando la energía solar (fotosíntesis) o reacciones químicas minerales (quimiosíntesis) obtienen la energía necesaria para fabricar materia orgánica a partir de nutrientes inorgánicos.
Consumidores, heterótrofos, que producen sus componentes a partir de la materia orgánica procedente de otros seres vivos.
Las especies consumidoras pueden ser, si las clasificamos por la modalidad de explotación del recurso:
Predadores. Organismos que ingieren el cuerpo de sus presas, entero o en parte. Esta actividad puede llamarse y se llama a veces predación, pero es más común ver usado este término sólo para la actividad de los carnívoros, es decir, los consumidores de segundo orden o superior (ver más abajo).
Descomponedores y detritívoros. Los primeros son aquellos organismos saprotrofos, como bacterias y hongos, que aprovechan los residuos por medio de digestión externa seguida de absorción (osmotrofia). Los detritívoros son algunos protistas y pequeños animales, que devoran (fagotrofia) los residuos sólidos que encuentran en el suelo o en los sedimentos del fondo, así como animales grandes que se alimentan de cadáveres, que es a los que se puede llamar propiamente carroñeros.
Parásitos y comensales. Los parásitos pueden ser depredados, como lo son los pulgones de las plantas por mariquitas, o los parásitos de los grandes herbívoros africanos, depredados por picabueyes y otras aves. Los parásitos suelen a su vez tener sus propios parásitos, de manera que cada parásito primario puede ser la base de una cadena trófica especial de parásitos de distintos órdenes.
Si examinamos el nivel trófico más alto de entre los organismos explotados por una especie, atribuiremos a ésta un orden en la cadena de transferencias, según el número de términos que tengamos que contar desde el principio de la cadena:
Consumidores primarios, los fitófagos o herbívoros. Devoran a los organismos autótrofos, principalmente plantas o algas, se alimentan de ellos de forma parásita, como hacen por ejemplo los pulgones, son comensales o simbiontes de plantas, como las abejas, o se especializan en devorar sus restos muertos, como los ácaros oribátidos o los milpiés.
Consumidores secundarios, los zoófagos o carnívoros, que se alimentan directamente de consumidores primarios, pero también los parásitos de los herbívoros, como por ejemplo el ácaro Varroa, que parasitiza a las abejas.
Consumidores terciarios, los organismos que incluyen de forma habitual consumidores secundarios en su fuente de alimento. En este capítulo están los animales dominantes en los ecosistemas, sobre los que influyen en una medida muy superior a su contribución, siempre escasa, a la biomasa total. En el caso de los grandes animales cazadores, que consumen incluso otros depredadores, les corresponde ser llamados superpredadores (o superdepredadores). En ambientes terrestres son, por ejemplo, las aves de presa y los grandes felinos y cánidos. Éstos siempre han sido considerados como una amenaza para los seres humanos, por padecer directamente su predación o por la competencia por los recursos de caza, y han sido exterminados de manera a menudo sistemática y llevados a la extinción en muchos casos. En este capítulo entrarían también, además de los predadores, los parásitos y comensales de los carnívoros.
En realidad puede haber hasta seis o siete niveles tróficos de consumidores, rara vez más, formando como hemos visto no sólo cadenas basadas en la predación o captura directa, sino en el parasitismo, el mutualismo, el comensalismo o la descomposición.
Es de notar que en muchas especies distintas, categorías de individuos pueden tener diferentes maneras de nutrirse, que en algunos casos las situarían en distintos niveles tróficos. Por ejemplo las moscas de la familia Sarcophagidae, son recolectoras de néctar y otros líquidos azucarados durante su vida adulta, pero mientras son queresas (larvas) su alimentación típica es a partir de cadáveres (están entre los “gusanos” que se desarrollan durante la putrefacción). Los anuros (ranas y sapos) adultos son carnívoros, pero sus larvas, los renacuajos, roen las piedras para obtener algas. En los mosquitos (fam. Culicidae) las hembras son parásitas hematófagas de animales, pero los machos emplean su aparato bucal picador para alimentarse de savia vegetal.

El científico evolucionista más importante del siglo XIX fue Charles Darwin (1809-1882). Estudiante de las universidades de Edimburgo y Cambridge en Inglaterra, terminó sus estudios de teología a la edad de 22 años. Preparado para ser ministro protestante de la Iglesia, sin embargo, el mayor interés de Darwin estaba en el mundo natural.

En 1831 se integró, como naturalista, a la tripulación del barco de la marina inglesa "HMS Beagle", que realizaría una expedición de mapeo alrededor del mundo durante 5 años. Este viaje fue esencial en el pensamiento de Charles Darwin. En las islas Galápagos, en el Océano Pacífico frente a Sudamérica, quedó muy impresionado por las especies de animales que vió y, sobre todo, por las sutiles diferencias entre los pájaros de las islas del archipiélago. A partir de estas observaciones, Darwin se dio cuenta que estas diferencias podían estar conectadas con el hecho de que cada especie vivía en un medio natural distinto, con distinta alimentación. En ese momento comenzó Darwin a delinear sus ideas acerca de la evolución.

Darwin entendió que toda población consiste de individuos ligeramente distintos unos de otros. Las variaciones que existen entre los individuos hace que cada uno tenga distintas capacidades para adaptarse al medio natural, reproducirse exitosamente y transmitir sus rasgos a su descendencia. Al paso de las generaciones, los rasgos de los individuos que mejor se adaptaron a las condiciones naturales se vuelven más comunes y la población evoluciona. Darwin llamó a este proceso "descendencia con modificación". Del mismo modo, la naturaleza selecciona las especies mejor adaptadas para sobrevivir y reproducirse. Este proceso se conoce como "selección natural".

El pensamiento de Darwin también estuvo muy influenciado por las ideas de Thomas Malthus, que escribió que la población humana tendía a crecer exponencialmente y con ello a acabarse los recursos alimenticios disponibles. Esto provoca crisis que lleva a los individuos a competir entre ellos por la supervivencia. Darwin creía que las variaciones en los rasgos hereditarios de los individuos los hacía más o menos capaces de enfrentarse a la competencia por los recursos.

Más de 20 años después de que comenzó a elaborar sus ideas acerca de la evolución, Darwin publicó su teoría en el libro El origen de las especies (1859). Su publicación provocó grandes controversias y se opusieron a él los pensadores religiosos porque echaba por tierra la teoría creacionista y movía al ser humano del centro de la Creación. Este libro convenció a los científicos y al público educado de que los seres vivos cambian con el tiempo.
El origen de las especies (1859) La teoría de la evolución que postuló Darwin tuvo un enorme impacto en el pensamiento europeo de la segunda mitad del siglo XIX. Los principales argumentos de El origen de las especies, que se publicó en 1859 son:

1. Los tipos biológicos o especies no tienen una existencia fija ni estática sino que se encuentran en cambio constante.

2. La vida se manifiesta como una lucha constante por la existencia y la supervivencia.

3. La lucha por la superviviencia provoca que los organismos que menos se adaptan a un medio natural específico desaparezcan y permite que los mejores adaptados se reproduzcan, a este proceso se le llama "selección natural".

4. La selección natural, el desarrollo y la evolución requieren de un enorme período de tiempo, tan largo que en una vida humana no se pueden apreciar estos fenómenos.

5. Las variaciones genéticas que producen el incremento de probabilidades de supervivencia son azarosas y no son provocadas ni por Dios (como pensaban los religiosos) ni por la tendencia de los organismos a buscar la perfección (como proponia Lamarck).

Además de este libro, Darwin escribió dos más: Variaciones en plantas y animales domesticados (1868) y La descendencia del hombre y la selección en relación al sexo (1871). La obra de Charles Darwin sentó las bases de la biología evolutiva moderna. Y aunque actualmente se sabe que las especies han evolucionado a lo largo del tiempo, aún no está muy claro cómo ha sucedido esto.