La vida se caracteriza por la necesidad de obtener y transportar recursos para sobrevivir. La difusión, una ley física, desempeña un papel fundamental en el intercambio de sustancias. El tamaño de los seres vivos determina las soluciones que han desarrollado para este proceso.
La difusión como método de transporte en los seres vivos diminutos
Las primeras formas de vida eran pequeñas y utilizaban la difusión como transporte gratuito. Al no tener órganos ni sistemas complejos, podían aprovechar el movimiento natural de las moléculas para obtener lo que necesitaban del medio.
La difusión se basa en el movimiento aleatorio de las moléculas en líquidos y gases. Este movimiento hace que las moléculas tiendan a distribuirse uniformemente en el espacio, pasando de zonas de mayor concentración a zonas de menor concentración.
Las bacterias son organismos unicelulares que realizan la respiración celular, un proceso que implica el consumo de oxígeno y la liberación de dióxido de carbono. Estas sustancias se difunden a través de la membrana celular de las bacterias, sin necesidad de ningún mecanismo adicional.
Limitaciones de la difusión en seres vivos de mayor tamaño
El tamaño de los seres vivos afecta la eficacia de la difusión como método de transporte. A medida que los organismos crecen, su volumen aumenta más rápido que su superficie, lo que dificulta el intercambio de sustancias con el medio.
La relación superficie-volumen es una medida que indica cuánta superficie tiene un cuerpo en relación con su volumen. Cuanto mayor sea esta relación, mayor será la facilidad para difundir sustancias. Los organismos pequeños tienen una relación superficie-volumen alta, mientras que los organismos grandes tienen una relación superficie-volumen baja.
Los organismos grandes no pueden depender solo de la difusión para transportar sustancias, ya que esta es muy lenta e ineficiente. Por eso, han desarrollado otros sistemas y estructuras que les permiten aumentar la superficie disponible para el intercambio o acelerar el movimiento de las sustancias.
Estructuras multicelulares y soluciones para superar las limitaciones
Una forma de aumentar la superficie disponible para el intercambio es formar estructuras multicelulares, es decir, agrupaciones de células que cooperan entre sí para realizar funciones vitales.
Otra forma de superar las limitaciones es que las células se especialicen en realizar funciones específicas y compartan las tareas con otras células. Así, algunas células se encargan de obtener y transportar sustancias, mientras que otras se encargan de procesarlas o utilizarlas.
El uso de orificios, cuevas y túneles para aumentar la eficacia de la difusión en cada célula es otra forma en que las células consiguen facilitar el paso de las sustancias por difusión.
La importancia de la superficie en el transporte de sustancias
El sistema respiratorio humano es un ejemplo de cómo los organismos multicelulares han desarrollado estructuras que aumentan la superficie disponible para el intercambio por difusión. Los pulmones son órganos formados por millones de alvéolos, unos sacos diminutos que se llenan de aire y que tienen una superficie total de unos 70 m2, equivalente a una cancha de tenis.
El sistema circulatorio humano nos muestra cómo los organismos multicelulares han desarrollado sistemas que aceleran el movimiento de las sustancias. Los vasos sanguíneos son tubos que transportan la sangre por todo el cuerpo, y los capilares son los vasos más finos que llegan hasta cada célula. La sangre es el fluido que lleva el oxígeno y el dióxido de carbono, entre otras sustancias, y que se difunde a través de las paredes de los capilares.
Los organismos vegetales también han desarrollado estructuras y sistemas para facilitar el transporte de sustancias por difusión. Las hojas son órganos que tienen una gran superficie para captar la luz solar y realizar la fotosíntesis, un proceso que implica el consumo de dióxido de carbono y la liberación de oxígeno. Las raíces son órganos que se extienden por el suelo y que tienen pelos radiculares que aumentan la superficie para absorber el agua y los minerales.
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