Tema 1 aproximación al trabajo científico en biología
1. TEMA 1: APROXIMACIÓN AL TRABAJO CIENTÍFICO EN GEOLOGÍA
1. LA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA: Conjunto de procedimientos utilizados para explicar
fenómenos del mundo que nos rodea. Utiliza de guía el método científico.
1.1.Características de la investigación: El trabajo planificado, la búsqueda de soluciones a
problemas, partir de los conocimientos existentes, es cualitativa y cuantitativa, obtiene
resultados, es un trabajo en equipo.
1.2.MÉTODO CIENTÍFICO: Los científicos usan el método científico al intentar explicar la
naturaleza. El método científico es una manera de recopilar información y comprobar
ideas. Es la manera de hallar respuestas a las interrogantes sobre la naturaleza. EL
MÉTODO CIENTÍFICO ES UN PROCESO CONTÍNUO.
El método científico consta de los siguientes pasos generales:
1. Hacer observaciones
2. Formular una hipótesis
3. Someter a prueba la hipótesis (experimentación)
4. Análisis de resultados.
5. Establecimiento de una ley científica
6. Comunicación De resultados.
1.2.1. Búsqueda y selección de información
1.2.2. La formulación de hipótesis. Una observación o serie de observaciones llevan al
científico a hacer una o más preguntas. La formulación de la pregunta hace que el
científico plantee una hipótesis. La hipótesis es la posible contestación a una pregunta
sobre la naturaleza, basada en observaciones, lecturas y conocimientos de un
científico.
Requisitos de la hipótesis
Formulada en términos claros y concretos.
Debe explicar la relación causa-efecto entre los hechos.
A ser posible, ha de formularse en términos cuantitativos.
Comparable.
Objetiva.
Probada y reproducible.
1.2.3. Experimentación y conclusiones: La prueba científica de una hipótesis se llama
experimentación. El científico debe diseñar un experimento para probar la hipótesis
que plantea. Un experimento incluye generalmente: el grupo control y el grupo
experimental. El grupo experimental difiere del grupo control en una condición que es
2. la que se está probando en el experimento. Esta condición que distingue al grupo
experimental se denomina factor variable.
Tipos de variables
VARIABLE DEPENDIENTE: Condición en la que queremos intervenir, no es posible
modificarla intencionalmente Esta variable cambiará según la modificación de la
variable independiente
VARIABLE INDEPENDIENTE: Condición que el investigador manipulará de forma
controlada.
Cuando se realiza un experimento, se deben anotar las observaciones exactas tanto del grupo
experimental como del grupo de control. Todas estas observaciones conforman los datos del
experimento.
Para que los datos que se obtienen de un experimento sean confiables, debe obtenerse
información suficiente.
Finalmente los datos deben organizarse y analizarse. Actualmente, los científicos tienen
computadoras que reducen notablemente el tiempo que toma esa tarea.
1.2.4. Las conclusiones y las teorías
La información que se obtiene de un experimento se analiza con el fin de comprobar si se
confirma o no la hipótesis original. Una hipótesis puede afirmarse o no con la
experimentación.
Si apoya hipótesis válida
Si no apoya hipótesis no válida
Una teoría es una explicación de algo en la naturaleza, que se ha demostrado repetidas veces.
En ciencia, una teoría es una explicación que tiene un alto grado de confiabilidad.
Las teorías científicas pueden cambiar y en algunos casos aparecen nuevas teorías que las
sustituyen. Ej. La teoría atómica se ha modificado en varias ocasiones
Además de las teorías, la ciencia tiene leyes o principios.
Una ley científica es una descripción de algún aspecto de la naturaleza.
La ley de Allen dice que algunas partes del cuerpo de un animal, como las orejas, son más
pequeñas en los climas fríos que en los climas cálidos.
1.2.5. Comunicación de resultados.
1.3.OBJETO DE ESTUDIO DE LA GEOLOGÍA
Etimología de la palabra Geología: Gea = Tierra Logos = Tratado, Estudio
3. “Geología es la ciencia que se encarga del estudio de la Tierra”.
“Geología es la ciencia que concierne a la Tierra y los materiales de los que está constituida,
los procesos que los formaron durante el tiempo geológico y el modelado de su superficie en
el pasado y en el presente”.
1.3.1. La Geología una ciencia joven. Se originó en el siglo XVIII y se desarrolla plenamente
en el s. XX. Requiere: del conocimiento de las llamadas ciencias exactas: Matémáticas,
Física y Química, de sus propias observaciones y principios.
La Geología es la ciencia que más datos proporciona sobre el medio físico. La Geología
no siempre se puede ajustar a las leyes establecidas por las ciencias clásicas.
La Geología tiene una componente histórica que no es susceptible de la formulación
de generalizaciones o leyes en la misma medida que otras, las cuales se pueden
expresar como función de las lIamadas Ciencias Exactas (Matemáticas, Física y
Química).
1.3.2. ¿Qué estudia la geología?
La Tierra: su estructura, sus capas, su origen. Para ello está la geofísica, de donde surge la
teoría principal de la geología la tectónica de placas que se encarga de explicarnos la
movilidad de las capas del planeta, especialmente la litosfera. La Tierra como astro y es estudio
del resto de los astros es competencia de la astronomía. Las rocas que forman la Tierra, son
diferentes en composición y estructura. Para ello está la petrología. La estructura de los
materiales que forman las rocas, competencia de la mineralogía y cristalografía para lo que
usan los conceptos de geoquímica. La deformación de estas rocas la estudia la tectónica. Los
restos de seres vivos encontrados en las rocas los estudia la paleontología, para lo que no
están de más conocimientos de biología. La colocación y disposición de los materiales que
forman las rocas los estudia la estratigrafía. La creación de modelos que representen la
superficie de la corteza terrestre mediante la elaboración de mapas es competencia de la
Geodesia. Numerosas disciplinas se derivan de una ciencia tan completa e histórica como la
Geología.
1.4.RELACIÓN HOMBRE Y GEOLOGÍA.
1.5.GRANDES TEORÍAS GEOLÓGICAS
Catastrofismo, a veces conocidos como diluvialismo. Cambios bruscos en un corto espacio de
tiempo de actuación. Ej.: diluvio universal. La Tierra tendría sólo miles de años de antigüedad.
Pruebas: terremoto, erupción volcánica, inundación, etc.
Uniformismo o actualismo. El funcionamiento actual de la naturaleza debe ser igual o
semejante al del pasado. Cambios lentos. Largos espacio de tiempo de actuación. Pruebas: el
movimiento de las placas litosféricas; los procesos erosivos y la meteorización.
Neocatastrofismo: el registro geológico es el resultado de la acción de los procesos lentos o
graduales y de la intervención puntual de procesos
4. 1.6.PRINCIPIOS DE GEOLOGÍA
Principio del actualismo: “El presente es la clave para comprender el pasado”
Es decir, que los procesos geológicos que tienen lugar en la Tierra en la actualidad se pueden
utilizar para interpretar los procesos que tuvieron lugar en el pasado geológico. Aunque
también es cierto el principio contrario ( el pasado es la clave para comprender el presente)
Principio de uniformidad de los procesos. Los procesos geológicos en el pasado han ocurrido
de igual forma que en la actualidad.
Principio de superposición de estratos. (Nicholas Steno 1669). En una secuencia no
deformada de rocas sedimentarias la roca más antigua está en el estrato más profundo y la
más joven en el estrato superior. Es decir, los estratos se depositan inicialmente horizontales,
situándose los más antiguos debajo. El principio de superposición de estratos permite
establecer el orden de sucesión de los estratos en una zona determinada, es decir, determinar
la antigüedad relativa de cada uno de ellos.
Principio de sucesión faunística. La flora y fauna fósil aparecen en el registro geológico con un
orden determinado. Pudiendo reconocerse cada periodo geológico por sus fósiles
característicos.
Principio de las relaciones de corte (tectónicas o magmáticas). Este principio establece que
las intrusiones ígneas, las fallas y los pliegues son más jóvenes que las rocas a las que afectan.
Principio de las relaciones de inclusión. Un fragmento de roca incluido o incorporado en otro
es más antiguo que la roca huésped.
Principio de desarrollo del paisaje. Los paisajes con mayor relieve topográfico son más
jóvenes que los de menor relieve. Así, la determinación de la intensidad del relieve que existe
en una región permite inferir en cierta medida la antigüedad relativa del mismo.
1.7.ENFOQUE REDUCCIONISTA O ENFOQUE HOLÍSTICO
Método reduccionista o analítico: consiste en dividir o fragmentar nuestro objeto de estudio
en sus componentes más simples y observarlos por separado.
Método holístico o sintético. Trata de estudiar el todo o la globalidad y las relaciones entre sus
partes sin detenerse en los detalles. Se ponen de manifiesto las propiedades emergentes. El
todo es más que la suma de las partes
1.8.USO DE MODELOS
Para el estudio de la dinámica de sistemas se utilizan modelos, es decir: versiones simplificadas
de la realidad. Se denominan variables a los aspectos mensurables de esa realidad. Un modelo
no es aplicable fuera del entorno para el que fue formulado.
TIPOS DE MODELOS
A) MODELOS MENTALES: Lo que guardamos en nuestra mente no es la realidad, sino sus
5. modelos mentales. No sirven para guiarnos por el mundo y nuestras acciones responden a
nuestros modelos. Individuos distintos tienen modelos mentales distintos
B) MODELOS FORMALES: Son modelos matemáticos que también son aproximaciones a la
realidad. Utilizan ecuaciones que asocian las variables. Son una herramienta para representar
la realidad de la forma más concreta y precisa posible.
1.9. LA TIERRA COMO SISTEMA.
La tierra como sistema de caja negra. La Tierra sería un sistema cerrado, intercambia energía
pero no materia. Autorregula su temperatura. Tipos de sistemas de caja negra: abiertos,
cerrados y aislados.
La tierra como sistema caja blanca. Interactúan los cuatro subsistemas terrestres: geosfera,
hidrosfera, atmosfera y biosfera. Según autores también la criosfera.
S (clima) = A U H U B U G U C Equilibrio dinámico
2. EL TRABAJO DE LOS GEÓLOGOS
Son los científicos que estudian la composición, la estructura y la dinámica de la geosfera. Sus
investigaciones pueden aportar: conocimiento científico sobre la Tierra, la prospección de
recursos geológicos, la previsión de riesgos geológicos o la evaluación de las características del
terreno para la ejecución de obras públicas.
2.1.Estudios que requieren conocimientos de Geología: Geología, Ingeniería geológica,
Ingeniería Geomática y Topografía, Ingeniería del Medio Natural, Ingeniería en Tecnología
Minera/ Ingeniería Geológica/Ingeniería en Recursos Energéticos, Combustibles y
Explosivos, Ingeniería Geomática y Topografía, Ingeniería de Montes, Ingeniería de
Agrónomos, Ciencias ambientales, Ciencias del Mar, Biología, Física, Qímica.
2.2.Ramas de la geología y relación con otras ciencias.
2.3.EL TRABAJO DE LOS GEÓLOGOS
Los geólogos obtienen sus resultados tras realizar tres tipos de tareas:
Trabajo de campo. Toman muestras y datos sobre el terreno a estudiar.
Trabajo de laboratorio. Analizan las muestras recogidas en el campo, utilizando
diferentes métodos: observación de las muestras con el microscopio, análisis químicos
de las muestras, o pueden realizar otros análisis, por ejemplo, el paleomagnetismo de
las muestras.
Trabajo de gabinete. Se estudian y ordenan las anotaciones, se interpretan los
resultados, por último, se elaboran las conclusiones y se publican de los resultados.
2.3.1. El trabajo de campo
Los geólogos pueden recoger diferentes datos en función de la investigación a realizar: en
investigaciones sobre las rocas superficiales se recogen muestras de fósiles y rocas. En
investigaciones destinadas a la prospección de recursos, como carbón, petróleo y otras rocas o
6. minerales valiosos, utilizan técnicas más sofisticadas, por ejemplo, equipos que miden la
transmisión de las ondas sísmicas o las corrientes eléctricas o los propios sondeos.
Otras investigaciones científicas de mayor envergadura utilizan también equipos sofisticados,
como los gravímetros, geófonos. No es extraño que el trabajo de campo lo realizan en el mar,
a bordo de barcos de investigación geofísica.
2.3.2. El trabajo de laboratorio y de gabinete
En las investigaciones geológicas se utilizan diferentes técnicas e instrumentos para estudiar
las muestras de rocas y minerales en el laboratorio y en el gabinete. El gravímetro mide
pequeñísimas variaciones en el campo gravitatorio, detectando la presencia de materiales
especialmente densos o anormalmente poco densos en el subsuelo. El magnetómetro permite
medir la intensidad y la dirección del magnetismo que produjo la orientación de ciertos
minerales férricos de algunas rocas. El sismógrafo capta el paso de las ondas sísmicas
producidas por los terremotos, lo que permite localizar el foco sísmico y averiguar la
estructura interna de la Tierra. Los geófonos son micrófonos que captan los ecos de ondas
sonoras producidas por pequeñas explosiones, para averiguar la estructura de las rocas del
subsuelo. El microscopio petrográfico es un microscopio óptico normal al que se le han
añadido dos filtros polarizadores, que solo dejan pasar la luz que vibra en un plano,
absorbiendo el resto de los rayos luminosos que vibran en planos diferentes. La luz polarizada
la forman ondas que vibran en planos paralelos. Uno de los filtros, llamado polarizador, está
fijado al microscopio y permanece estático, mientras que el segundo filtro, el analizador,
puede girarse 90º. Si el segundo filtro tiene la «rejilla» perpendicular a la del primero, la luz
polarizada no puede pasar. En el microscopio petrográfico estos filtros se llaman nícoles, y por
el giro del segundo puede ponerse paralelo al polarizador (posición de nícoles paralelos) o
perpendicular (posición de nícoles cruzados). Muchos minerales tienen anisotropía óptica,
pueden girar el plano de vibración de la luz que los atraviesa. La luz pasa al poner un mineral
anisótropo entre el polarizador y el analizador.
Para observar una roca por transparencia al microscopio petrográfico es necesario preparar
una lámina delgada de la muestra. Para ello se corta la muestra de roca con una sierra de
diamante, obteniéndose una cara plana de unos 2 × 4 cm aproximadamente. A continuación,
la superficie se pule con una pulidora y se pega sobre un portaobjetos. Por último se corta una
lámina de roca lo más fina posible, que se pule primero con un abrasivo grueso y luego con
abrasivos cada vez más finos. Se concluye el trabajo cuando adquiere un grosor de 30 micras.
3. LOS MÉTODOS DIRECTOS E INDIRECTOS DE ESTUDIO
Los métodos directos de estudio son aquellos que proporcionan datos contrastables de lo que
se está investigando. El material es accesible y puede ser manipulado. Se utilizan para estudiar
la superficie de la Tierra, y en algunos casos, el estudio del interior terrestre (lavas).
Los métodos indirectos de estudio se aplican para obtener información de los objetos que no
podemos manipular directamente.
3.1.Método sísmico (indirecto)
7. Consiste en analizar los ecos debidos o al rebote de ondas sonoras producidas por una
pequeña explosión provocada en la superficie, o por un terremoto de gran magnitud, en este
caso pueden ser registradas en todos los sismógrafos de la Tierra, aportan información sobre
la estructura más profunda. Permite detectar las superficies de separación entre materiales de
distinta composición o de diferente estado, ya que desvían (reflejan o refractan) las ondas
sísmicas. Los cambios de la trayectoria producen zonas de sombra, donde no se reciben ondas
P ni ondas S. Las superficies en las que se originan alteraciones reciben el nombre de
discontinuidades sísmicas.
3.2.Otros métodos indirectos
Método gravimétrico. Detecta las pequeñas variaciones del campo gravitatorio debidas a la
distribución de las masas rocosas en el interior terrestre.
Mediciones de isótopos. Tienen muchas aplicaciones, por ejemplo, las proporciones de los
isótopos 16O y 18O de una muestra de carbonato de calcio de un fósil marino permite saber la
temperatura del agua en la que vivió el organismo.
Dataciones radiométricas. Se utilizan para conocer la edad de una muestra de roca.
Estudio de meteoritos. Sus análisis nos permiten saber cuál es la composición media de la
Tierra. Se pueden utilizar para datar la edad de nuestro sistema planetario.
3.3.NUEVAS TECNOLOGÍAS AL SERVICIO DE LA GEOLOGÍA.
Si aumenta la tecnología, aumenta la explotación de los recursos y por tanto aumentan los
impactos ambientales. En los últimos años la informática ha dado lugar a una gran revolución
en las costumbres sociales. El acceso a internet, la telefonía móvil, los satélites espaciales han
permitido grandes avances, entre ellos la posibilidad de entender mejor todo lo relativo al
funcionamiento del medio ambiente. Las principales tecnologías empleadas en los estudios
geológicos y medioambientales son: sistemas informáticos, teledetección, los GPS, los SIG y
otros sistemas telemáticos.
3.3.1. Sistemas informáticos y simulación. Modelos que simulan el comportamiento natural
de determinadas variables para determinar un comportamiento.
3.3.2. Sistemas de teledetección. Teledetección: técnica que permite la observación a
distancia y la obtención de imágenes de la superficie desde sensores en aviones o satélites.
Todas las tareas que pueden realizarse a partir de imágenes tomadas por satélites artificiales,
se consideran aplicaciones de la teledetección. Actualmente hay más de veinte satélites
artificiales que toman imágenes constantemente de la superficie terrestre o del espacio con
fines no militares, como los satélites Envisat, Meteosat, NOAA, Nimbus, Terra y Acqua.
La utilización de estas imágenes tiene muchos fines: predicción meteorológica, evaluación de
la humedad del suelo, comprobación de las superficies destinadas a ciertos cultivos, vigilancia
de incendios, comprobación del nivel de los embalses, medición de la temperatura de la
atmósfera a diferentes altitudes, etc.
8. 3.3.2.1. Componentes de un sistema de teledetección.
► SENSOR: Cámaras situadas en aviones o satélites (+800km.)
► En función de la ENERGÍA DETECTADA: Pasivos: Capta energía externo al sensor, del
sol o emitida por elementos terrestres y activos: Emite energía y capta el reflejo
producido por la superficie terrestre.
► CENTRO DE RECEPCIÓN: Se transmite información digital a la tierra. Se corrige
imperfecciones y se destacan algunos elementos.
► SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN:
3.3.3. Los sistemas de información geográfica (SIG). Programas informáticos que contienen
una gran cantidad de datos de una zona organizados en capas. Base de datos con información
geográfica. Se puede gestionar fácilmente toda la información sobre un territorio.
El desarrollo de los ordenadores y de la red Internet ha facilitado el acceso a diferentes
sistemas de información geográfica (SIG). Estos sistemas ofrecen informaciones diversas:
mapas, fotografías aéreas y de satélite, datos de poblaciones, de producciones agrícolas, etc.
En muchos casos, la información de las bases de datos de un SIG se puede presentar en capas,
estas se van superponiendo según la información que se necesite: los ríos, las carreteras, las
poblaciones, la toponimia, los cultivos, etc. Estos sistemas permiten a su vez realizar diferentes
cálculos, como distancias, rutas óptimas o superficies de campos.
3.3.4. Sistemas de Posicionamiento Global. Sistema formado por unos aparatos que nos
permiten conocer nuestra posición exacta sobre la superficie terrestre, gracias a la
triangulación de las señales emitidas por satélites.
Los SPS más importantes son dos: el sistema GPS y el Galileo. Están formados por un conjunto
de satélites artificiales que orbitan la Tierra. Cuando el receptor capta las señales de tres o más
satélites puede realizar un cálculo y determinar su posición exacta sobre la superficie de la
Tierra (latitud, longitud y altitud sobre el mar).
3.3.5. Satélites de observación terrestre.
3.3.6. Sistemas de alerta temprana. Un sistema de alerta temprana es cualquier dispositivo
capaz de detectar una anomalía indicativa de que un riesgo está materializándose en
forma de catástrofe. Los detectores de humo en los pasillos y habitaciones de un
edificio son un SAT, igual que lo son la red de sismógrafos y termómetros que
permiten saber si un volcán está entrando en actividad, o las boyas que detectan el
paso de un tsunami.
La ONU impulsó el desarrollo de los sistemas de alerta temprana (SAT) para predecir, en la
medida de lo posible, las catástrofes naturales tales como ciclones tropicales, tsunamis,
lahares, erupciones volcánicas, incendios forestales e inundaciones.
