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Ciencias Naturales
Para grado 6º y 7º
Programa de Bachillerato Semipresencial y a Distancia
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Ciencias Naturales para grado 6° y 7°
Núcleo 1
La Célula
Clasificación de los seres vivos
Según el número de células que los forman, los seres vivos se pueden clasificar en unicelulares y pluricelulares.
Unicelulares: Son todos aquellos organismos formados por una sola célula. En este grupo, los más representativos son los protozoos -ameba, paramecio, euglena-, que sólo pueden observarse con un microscopio.
Pluricelulares: Son todos aquellos organismos formados por más de una célula. Existe gran variedad de ellos, tales como los vertebrados (aves, mamíferos, anfibios, peces, reptiles) y los invertebrados (arácnidos, insectos, moluscos, etc.).
En los vegetales, podemos tomar como ejemplos a las plantas con flores (angiosperma), sin flores típicas (gimnospermas), musgos, hongos, etcétera.
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Los organismos pluricelulares presentan una determinada organización de sus células, en distintos niveles, que son:
Célula: mínima unidad que forma parte de un ser vivo.
Tejido: conjunto de células que tienen características y funciones similares y con un mismo origen.
Órgano: conjunto de tejidos unidos y coordinados para cumplir una función específica. Por ejemplo: pulmón, corazón, estómago, etcétera. En el caso de los vegetales, son considerados órganos: la raíz, las semillas, las hojas, las flor, etcétera.
Sistemas: resultado de la unión de varios órganos, los cuales funcionan de una forma coordinada para desempeñar un rol determinado. Por ejemplo: se habla de Sistema Digestivo, Renal, Circulatorio, Nervioso, Reproductor, etcétera.
Organismo: es un ser vivo formado por un conjunto de sistemas, que trabajan armónicamente.
Existen seres vivos que no tienen órganos o sistemas estructurados, pero poseen una organización sencilla, esto les permite un buen desarrollo. Si un órgano se daña o altera provoca una desorganización del ser vivo.
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La membrana celular o plasmática
La membrana celular se caracteriza porque:
Rodea a toda la célula y mantiene su integridad.
Está compuesta por dos sustancias orgánicas: proteínas ylípidos, específicamente fosfolípidos.
Los fosfolípidos están dispuestos formando una doble capa (bicapa lipídica), donde se encuentran sumergidas las proteínas.
Es una estructura dinámica.
Es una membrana semipermeable o selectiva, esto indica que sólo pasan algunas sustancias (moléculas) a través de ella.
Tiene la capacidad de modificarse y en este proceso forma poros y canales
Funciones de la membrana celular
Regula el paso de sustancias hacia el interior de la célula y viceversa. Esto quiere decir que incorpora nutrientes al interior de la célula y permite el paso de desechos hacia el exterior.
Como estructura dinámica, permite el paso de ciertas sustancias e impide el paso de otras.
Aísla y protege a la célula del ambiente externo
El citoplasma
Se caracteriza porque:
Es una estructura celular que se ubica entre la membrana celular y el núcleo.
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Contiene un conjunto de estructuras muy pequeñas, llamadas organelos celulares.
Está constituido por una sustancia semilíquida.
Químicamente, está formado por agua, y en él se encuentran en suspensión, o disueltas, distintas sustancias como proteínas, enzimas, líquidos, hidratos de carbono, sales minerales, etcétera.
Funciones del citoplasma
Nutritiva. Al citoplasma se incorporan una serie de sustancias, que van a ser transformadas o desintegradas para liberar energía.
De almacenamiento. En el citoplasma se almacenan ciertas sustancias de reserva.
Estructural. El citoplasma es el soporte que da forma a la célula y es la base de sus movimientos.
Los organelos celulares
Son pequeñas estructuras intracelulares, delimitadas por una o dos membranas. Cada una de ellas realiza una determinada función, permitiendo la vida de la célula. Por la función que cumple cada organelo, la gran mayoría se encuentra en todas las células, a excepción de algunos, que solo están presentes en ciertas células de determinados organismos.
Mitocondrias: en los organismos heterótrofos, las mitocondrias son fundamentales para la obtención de la energía.
Son organelos de forma elíptica, están delimitados por dos membranas, una externa y lisa, y otra interna, que presenta pliegues, capaces de aumentar la superficie en el interior de la mitocondria. Poseen su propio material genético llamado DNA mitocondrial.
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La función de la mitocondria es producir la mayor cantidad de energía útil para el trabajo que debe realizar la célula. Con ese fin, utiliza la energía contenida en ciertas moléculas. Por ejemplo, tenemos el caso de la glucosa.
Esta molécula se transforma primero en el citoplasma y posteriormente en el interior de la mitocondria, hasta CO2(anhídrido carbónico), H2O (agua) y energía. Esta energía no es ocupada directamente, sino que se almacena en una molécula especial llamada ATP (adenosin trifosfato).
El ATP se difunde hacia el citoplasma para ser ocupado en las distintas reacciones en las cuales se requiere de energía. Al liberar la energía, el ATP queda como ADP (adenosin difosfato), el cual vuelve a la mitocondria para transformarse nuevamente en ATP.
La formación del ATP puede representarse mediante la siguiente reacción química:
Energía
ADP + P + ----------------> ATP (P = fosfato)
Esta reacción permite almacenar la energía.
En tanto, el proceso inverso, de liberación de energía, es:
ATP ----------------> ADP + P + Energía
Cloroplastos: son organelos que se encuentran sólo en células que están formando a las plantas y algas verdes. Son más grandes que las mitocondrias y están rodeados por dos membranas una externa y otra interna.
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Poseen su propio material genético llamado DNA plastidial, y en su interior se encuentra la clorofila (pigmento verde) y otros pigmentos. Los cloroplastos son los organelos fundamentales en los organismos autótrofos, es decir, aquellos capaces de fabricar su propio alimento.
En ellos ocurre la fotosíntesis. Para que esta se realice, se requiere de CO2, agua y energía solar, sustancias con las cuales la planta fabrica glucosa. Esta molécula le sirve de alimento al vegetal y a otros seres vivos.
Así se forma, también, el oxígeno que pasa hacia la atmósfera.
clorofila
6CO2 +6H2O + Energía----------------> glucosa + 6O2
Ribosomas: son pequeños corpúsculos, que se encuentran libres en el citoplasma, como gránulos independientes, o formando grupos, constituyendo polirribosomas. También, pueden estar asociados a la pared externa de otro organelo celular, llamado retículo endoplasmático rugoso. En los ribosomas tiene lugar la síntesis de proteínas, cuyo fin es construir el cuerpo celular, regular ciertas actividades metabólicas, etcétera.
Retículo endoplasmático: corresponde a un conjunto de canales y sacos aplanados, que ocupan una gran porción del citoplasma.
Están formados por membranas muy delgadas y comunican el núcleo celular con el medio extracelular -o medio externo-.
Existen dos tipos de retículo. Uno es el llamado rugoso, en la superficie externa de su membrana van adosados ribosomas.
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Su función consiste en transportar proteínas que fueron sintetizadas por los ribosomas y, además, algunas proteínas que forman parte de ciertas membranas de distintas estructuras de la célula.
El otro tipo es el liso. Carece de ribosomas y está asociado a ciertas reacciones relacionadas con la producción de sustancias de naturaleza lipídica -lípidos o grasas-.
Aparato de Golgi: está delimitado por una sola membrana y formado por una serie de sacos membranosos aplanados y apilados uno sobre otro. Alrededor de estos sacos, hay una serie de bolsitas membranosas llamadas vesículas. El aparato de Golgi existe en las células vegetales -dictiosoma- y animales. Actúa muy estrechamente con el retículo endoplasmático rugoso.
Es el encargado de distribuir las proteínas fabricadas en este último, ya sea dentro o fuera de la célula. Además, adiciona cierta señal química a las proteínas, que determina el destino final de éstas.
Lisosomas: es un organelo pequeño, de forma esférica y rodeado por una sola membrana. En su interior, contiene ciertas sustancias químicas llamadas enzimas -que
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permiten sintetizar o degradar otras sustancias-. Los lisosomas están directamente asociados a los procesos de digestión intracelular. Esto significa que, gracias a las enzimas que están en el interior, se puede degradar proteínas, lípidos, hidratos de carbono, etcétera. En condiciones normales, los lisosomas degradan membranas y organelos, que han dejado de funcionar en la célula.
Centriolos: están presentes en las células animales. En la gran mayoría de las células vegetales no existen. Conformados por un grupo de nueve túbulos ordenados en círculos, participan directamente en el proceso de división o reproducción celular, llamado mitosis.
Vacuolas: son vesículas o bolsas membranosas, presentes en la célula animal y vegetal; en ésta última son más numerosas y más grandes. Su función es la de almacenar -temporalmente- alimentos, agua, desechos y otros materiales.
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El núcleo
Es fundamental aclarar que existen células que tienen un núcleo bien definido y separado del citoplasma, a través de una membrana llamada membrana doble nuclear o carioteca. A estas células con núcleo verdadero, se les denomina células eucariontes.
Hay otras células -en las bacterias y en ciertas algas unicelulares- que no tienen un núcleo definido ni determinado por una membrana. Esto indica que los componentes nucleares están mezclados con el citoplasma. Este tipo de células se denominan procariontes.
Núcleo Celular
En la célula eucarionte el núcleo se caracteriza por:
Ser voluminoso.
Ocupar una posición central en la célula.
Estar delimitado por la membrana carioteca. Ésta presenta poros definidos, que permiten el intercambio de moléculas entre el núcleo y el citoplasma.
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En el interior del núcleo se pueden encontrar:
Núcleo plasma o jugo nuclear.
Nucléolo: cuerpo esférico, formado por proteínas, ácido desoxi-ribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN), ambos compuestos orgánicos.
El nucléolo tiene la información para fabricar las proteínas.
Material genético: está organizado en verdaderas hebras llamadas cromatinas, formadas por ADN. Cuando la célula se reproduce, la cromatina se condensa y forma unas estructuras llamadas cromosomas, donde está contenida toda la información genética propia de cada ser vivo.
La función del núcleo es dirigir la actividad celular, es decir, regula el funcionamiento de todos los organelos celulares.
ADN
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Célula Animal
Comparación entre célula animal y célula vegetal
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Núcleo 2
Microorganismos
Los reinos de la naturaleza son:
Mónera, Protista, Hongo, Vegetal y Animal
De los anteriores el Mónera, Protista y hongo son Microscópicos de los cual nos encargaremos en este núcleo.
El reino Mónera
Reino Mónera
Los organismos que pertenecen al reino Mónera son exclusivamente procariotas. Estos seres se caracterizan por ser unicelulares y carecer de membranas internas. Las móneras están divididos en dos grupos: las cianobacterias o bacterias azul-verdosas y las demás bacterias. La reproducción es primariamente asexual, por fisión binaria o gemación, pero en algunos ocurren intercambios genéticos como resultado de conjugación, transformación, transducción e intercambio de plásmidos.
La fisión binaria cosiste en la duplicación del único cromosoma del material genético, el crecimiento y alargamiento de la célula para su posterior separación y la invaginación de la membrana celular o la formación de un tabique para concluir con la separación de las células hijas. Dichas células contienen la misma información genética.
La gemación produce una versión en miniatura de la etapa adulta: una yema crece directamente sobre el cuerpo del adulto, obteniendo los nutrientes de su progenitor. Cuando a crecido lo suficiente, la yema se desprende y se hace independiente.
Los fenómenos parasexuales que pueden provocar una recombinación de ADN mediante la transferencia de parte del material genético de una célula donante a una receptora son:
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La conjugación, que es la transferencia del material genético por contacto directo entre las células.
La transducción, que la transferencia de material genético por los bacteriófagos quienes, luego de la primera infección, llevan una parte de dicho material de la bacteria infectada a otra bacteria a la cual le será inyectada.
La transformación, que es la transferencia de material genético libre sin contacto celular o intermediario viral.
Morfología
Está integrado por los organismos procarióticos, unicelulares y está
constituido por bacterias y algas azuladas (cianobacterias), son más primitivos
que los eucariotas. Todos ellos poseen ribosomas y una cadena circular de
ADN asociada a una pequeña cantidad de ARN y una proteína no histónica,
que no está encerrada dentro de una membrana.
Carecen de organelos delimitados por membranas (mitocondria,
lisosomas, retículo endoplásmico, etc.). Se dividen por fisión binaria o por
fragmentación y brotación, pero pueden tener recombinación genética.
El tamaño suele ser menor que el de los eucariotas.
La membrana celular de los procariotas carece de colesterol y de otros
esteroides.
En las bacterias fotosintéticas, los sitios de la fotosíntesis, están en
la membrana celular.
Poseen paredes rígidas; son hipertónicos con relación a su ambiente, si
careciesen de paredes, estallarían.
En algunos procariotas la pared consta de 2 capas, una interna de
péptido-glucano y otra externa que contiene lipoproteínas y lipopolisacáridos.
Algunos tipos de bacterias tienen prolongaciones que se conocen como
flagelos y pelos. Los pelos son unos bastones cilíndricos rígidos; son más
cortos y más finos que los flagelos. A menudo existen centenares en una sola
célula. Sirven para fijar la bacteria a una fuente alimenticia o a la superficie de
un líquido.
Distintos tipos de bacterias producen colonias, aparecen
cuatro grupos morfológicos:
ü bacilos: formas rectas en bastón.
ü cocos: forma esférica.
ü espirilos: largos bastones en tirabuzón.
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ü vibriones: espirales incompletas.
Los cocos pueden adherirse en pares, después de la división (diplococos);
ocurrir en aglomeración (estafilococos), o formar cadenas (estreptococos).
Cuando los bacilos permanecen juntos se extienden unidos por sus
extremos formando filamentos, porque siempre se dividen en el mismo plano
(en forma transversal). En algunos géneros, estos filamentos son de aspecto
fúngico.
Las procariotas se mueven de muy diversas maneras. Los flagelos pulsan
con un movimiento rotatorio y son tan finos y las pulsaciones tan rápidas que
es imposible ver este movimiento.
La mayoría de las procariotas son heterótrofos y la mayoría de los tipos se
alimentan de materia orgánica muerta. Las bacterias y otros microorganismos
son responsables de la descomposición y reciclado de la materia orgánica del
suelo.
Evolución
El Reino Mónera es el más antiguo de todos; y los procariotas
contemporáneos, son los organismos más abundantes del mundo. Si bien se
han descubierto fósiles de Mónera en estratos rocosos que datan de hace
3.500 millones de años.
Una teoría que goza de gran aceptación, es la que afirma que las células
procarióticas que comenzaron a vivir de forma permanente en el interior de
otras células más grandes se transformaron en las actuales mitocondrias y
cloroplastos de las células eucarióticas.
Los procariotas existen desde muy largo tiempo y evolucionaron como
respuesta a diversas presiones de selección.
Ciertos rasgos, como la forma de la célula y de la colonia habían surgido
de manera reiterada; pero otros, como la pared celular, la capacidad de
fotosíntesis y la aptitud para formar esporas, se han perdido en
forma independiente en una cantidad de linajes.
Hábitat- Adaptación
Las bacterias no sólo son organismos que viven en las plantas
y animales causándoles daños, también habitan suelos, estanques, lagos,
arroyos, fuentes hidrotermales, glaciares, cerca de los polos, tanques de
almacenaje de gasolina, etc.
A su vez las bacterias son las principales desintegradoras de casi todos
los ecosistemas. No solo degradan los restos muertos de organismos mucho
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más grandes, sino además liberan las moléculas y los átomos constituyentes
de estos para dejarlos a disposición de otros miembros de la comunidad.
Aunque la mayoría sea beneficiosa para la vida en los ecosistemas y las
comunidades humanas, otros representantes constituyen un aspecto negativo
al funcionar como agentes causales de enfermedades.
Algunas procariotas son simbiontes de células eucariotas, y viven en su
interior. Las evidencias indican, de este modo, que los organismos del Reino
Mónera aparecieron pronto en la historia de la Tierra, antes de que la
atmósfera tuviera oxígeno disponible. Ciertas bacterias de hecho son capaces
de vivir sin oxígeno, y en determinados casos no pueden vivir en su presencia.
Algunos viven como organismos libres y otros forman colonias poco
complejas.
El reino Protista
Reino Protista
El reino protista comprende una enorme variedad de organismos eucarióticos, principalmente unicelulares y algunas formas multicelulares simples. Los protistas fotosintéticos se clasifican en seis grupos según su pigmentación.
Las diatomeas y algas pardo-doradas son organismos unicelulares y por lo general se reproducen asexualmente, pero en algunos casos también lo hacen por singamia (la unión de gametas en la fertilización).
Las algas verdes tienen ciclos reproductivos a menudo complejos. En especies con ciclos sexuales, las gametas de tipos de apareamientos opuestos pueden ser similares en tamaño y estructura (isogamia), diferentes en tamaño pero ambos móviles (anisogamia) o diferentes en tamaño y uno de ellos habitualmente el más grande, no móvil (oogamia).
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Algunas algas verdes tienen alteración de generaciones, en el cual una fase haploide se alterna con una diploide. La primera produce gametas haploides que se fusionan para formar el cigoto. El cigoto produce esporas (una sola célula que, a diferencia de una gameta, puede producir un organismo adulto sin combinarse con otra célula) por división meiótica. En los organismos con alteración de generaciones, la espora haploide germina.
Los mohos mucilaginosos también se reproducen por la formación de esporas. Los mohos acuáticos lo hacen tanto sexual como asexualmente.
Los otros dos grupos de protistas fotosintéticos son las algas pardas y rojas, y las dinoflagellata.
El Reino Protista está conformado por un grupo de organismos que presentaban un
conjunto de características que impedían colocarlos en los reinos ya existentes de una
manera plenamente definida. Esto se debe a que algunos protistas pueden parecerse y
actuar como individuos del reino plantas, otros protistas pueden parecerse y actuar
como organismos del reino animal, pero los organismos del reino protista no son ni
animales ni plantas.
Los individuos del reino de los protistas son los que presentan las estructuras biológicas
más sencillas entre los eucariotas (ya que su ADN está incluido en el núcleo de la
célula), y pueden presentar una estructura unicelular (siendo esta la más común),
multicelular o colonial (pero sin llegar a formar tejidos). Los protistas son autótrofos (en
su mayoría) y producen un alto porcentaje del oxígeno de la tierra. Sin embargo, es
complicado establecer un cuadro de características generales para los organismos del
reino protista. Con todo, procuraremos presentar las características más comunes en la
mayoría (No están presentes en todos los protistas) de estos organismos a
continuación:
1. Son Eucariotas 2. No forman tejidos 3. Son autótrofos (por fotosíntesis), heterótrofos (por absorción) o una combinación
de ambos. 4. Generalmente son aerobios pero existen algunas excepciones. 5. Se reproducen sexual (meiosis) o asexualmente (mitosis). 6. Son acuáticos o se desarrollan en ambientes terrestres húmedos
El reino protista se divide en tres grandes filos o superfilos: superfilo algae, superfilo
protozoa y superfilo slime molds.
1.-Superfilo Algae [protistas que parecen plantas] o Filo Chlorophyta (clorofitos): Algas Verdes
Existen aproximadamente unas 7000 especies pertenecientes al reino
protista que son conocidas como algas verdes, presentándose como
organismos unicelulares y como multicelulares. Las algas verdes son
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protistas [reino protista] que pueden tener como hábitat tanto las aguas
dulces como las saladas y los suelos húmedos. Existen las especies
móviles y las no móviles.
Los organismos pertenecientes al reino de los protistas [reino protista] del
filo clorophyta tienen células que presentan un núcleo bien definido con su
respectiva membrana nuclear y una pared celular de celulosa. Presentan
cloroplastos con pigmentos clorofila a y b, caroteno y xantofila. Cierto
número de clorophyta posee flagelo.
Los individuos del reino de los protistas [reino protista ] del filo clorophyta
pueden reproducirse asexualmente y sexualmente. Cuando la
reproducción es asexual, proceden a través de la división celular o de la
formación de esporas (mitosporas en el caso de la especies no móviles y
zoosporas en el caso de las especies móviles). Si la reproducción es
sexual se procede por la unión de gametos; existen tres tipos: isogamia,
anisogamia y oogamia.
Este tipo de protistas [reino protista] se dividen en tres grupos de algas
verdes que se han definido según su organización celular: Las algas de
colonias móviles, las algas no móviles y filamentosas y las algas sifonales.
Algas de colonia móviles
Los organismos pertenecientes al reino de los protistas [reino protista] que han
sido categorizados dentro de este grupo de algas son organismos unicelulares.
Además, poseen la capacidad de movilizarse. Pueden habitar en aguas dulces y
suelos húmedos. Presentan dos flagelos. Están protegidas por una gruesa pared
celulósica.
Cada célula de los individuos del reino de los protistas [reino protista]
pertenecientes al grupo de las algas verdes contiene solamente un cloroplasto
que le da a las mismas su característico color.
Se reproducen asexualmente a través de zoosporas o sexualmente por gametos.
Algas no móviles y filamentosas
Dentro de este grupo del reino de los protistas [reino protista] se encuentran las
algas unicelulares inmóviles, también es posible observar ciertas formas
coloniales filamentosas y tipos multicelulares complejos. Estos protistas [reino
protista] suelen estar adaptadas para vivir en aguas dulces y en el suelo
húmedo.
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Los individuos del reino de los protistas [reino protista] de este grupo pueden
reproducirse asexualmente a través de zoosporas flageladas, capaces de
movilizarce, pero que luego pierden su flagelo para quedar inmóviles. Cuando la
reproducción es sexual es del tipo isogámico, es decir, a través de la unión de
dos células idénticas.
Algas sifonales
El grupo de individuos del reino de los protistas [reino protista] conocido como
algas sifonales se caracterizan por presentar células con varios núcleos. En este
grupo de protistas [reino protista] es posible encontrar organismos unicelulares
que pueden ser vistos a simple vista, inclusive, su longitud puede llegar a
alcanzar más de un metro.
Suelen habitar en aguas marinas poco profundas y en aguas dulces.
En estos individuos del reino de los protistas [reino protista] se puede presentar
tanto la reproducción sexual como la asexual, dependiendo de la especie.
Filo Chrysophyta (crisofitos): Algas pardodoradas y diatomeas
Este grupo de individuos del reino de los protistas [reino protista], las
chrysophytas, no poseen una forma claramente definida, por lo que su
morfología es muy variada. Su estructura es unicelular flagelada, y es frecuente
que los individuos formen colonias muy elaboradas.
Estos organismos del reino de los protistas [reino protista] suelen habitar en
lagunas y lagos, prefieren que el agua sea fresca y limpia pero esto no impide
que existan especies que prefieran vivir en el mar, lográndolo con gran éxito.
Estas especies marinas presentan esqueletos silíceos de diseño complejo.
o Bacillariophyceae (bacilariofíceas): Diatomeas
Las diatomeas son organismos del reino de los protistas [reino protista]
que se presentan como organismos unicelulares que se dividen en dos
tipos: Las "diatomeas céntricas" que presentan valva circular y cuyas
estrías van desde el centro al borde. El otro tipo son las "diatomeas
Pennadas" que tienen forma alargada.
En general, las diatomeas son organismos del reino de los protistas [reino
protista] que presentan membrana celular, cromatóforos, vacúolos y otros
elementos. Su membrana celular está formada por celulosa impregnada
de una mescla silícilica por lo que forma una especie de caparazón a la
que se le conoce como "frústulo" o "teca". Esta caparazón está
conformada por dos partes a las que se denomina "semitecas". A cada
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una de estas semitecas se les llama "epiteca" o "hipoteca" según su
posición (arriba o abajo). La zona superior de la epiteca y la zona inferior
de la hipoteca reciben el nombre de "valvas". Por otro lado, al borde de las
semitecas se les conoce como "pleuras". Tanto en el caso de las valvas
como en el de las pleuras se le agrega el prefijo "epi" o "hipo"
dependiendo a que semiteca nos estemos refiriendo. El sílice les da
rigidez a las semitecas y genera en ellas patrones estriados que ayuda a
diferenciar a las diatomeas.
En las diatomeas, la clorofila está contenida en el citoplasma, pero
también presenta xantofila, carotina y fucoxantina cuyos pigmentos se
combinan y le dan su característico color (pardo-dorado) a las diatomeas.
Los organismos del reino de los protistas [reino protista] del tipo diatomea
se reproducen a través de la división celular, en el proceso, su cubierta (el
frústulo) se separa, y cada una de las partes (semitecas) se auto-
completa. Un fenómeno curioso en estos protistas es que los organismos
resultantes serán de menor tamaño, pero que en algún momento, al haber
nuevas reproducciones, la división producirá células del tamaño original.
El habitat de las diatomeas se ubica en charcas de agua dulce o en los
oceanos en zonas cercanas a la superficie donde existen en grandes
cantidades. Estos protistas [reino protista] en su modo de vida suelen
formar colonias ramificadas y abundan en tal cantidad que conforman el
principal componente del plancton marino.
o Xanthophyceae (xantofíceas) (xanthophyta): Algas verde amarillas
Fundamentalmente, la mayoría de los organismos del reino de los
protistas [reino protista] pertenecientes a estas especies de xanthophita
están capacitadas para vivir en las aguas continentales y hasta en el suelo
húmedo; otro pequeño número de especies prefiere habitar en aguas
marítimas.
Los xanthophita son organismos del reino de los protistas [reino protista]
que se presentan como organismos unicelulares de un solo núcleo,
muchas de sus especies presentan flagelo, generalmente se agrupan en
colonias con forma ramificada o filamentosa. La pared celular de las
xanthophita contiene sílice y están constituidas en forma de dos paredes
cilíndricas donde una se introduce apenas un poco dentro de la otra.
Estos organismos del reino de los protistas [reino protista] se caracterizan
por ser fotosintéticos.
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La gran mayoría de los organismos del reino de los protistas [reino
protista] pertenecientes a estas especies de xanthophita se reproducen ya
sea por división celular o por fragmentación, interviniendo de alguna
manera la producción de esporas. Aunque se ha observado reprodución
sexual en los xanthophita, esto es cierto sólo en un par de especies
(Botrydium y Vaucheria).
En cuanto a pigmentos, los xanthophyta carecen de fucoxantina (pigmento
castaño) pero contienen abundante clorofila c, que es la razón de su color
verde amarillo.
Actualmente, se conocen unas 600 especies de organismos del reino de
los protistas [reino protista] pertenecientes al tipo xanthophita.
o Crysophyceae (crisofíceas): Algas pardodoradas
Los algas pardas-doradas son organismos del reino de los protistas [reino
protista] que se presentan como organismos unicelulares que conviven en
colonias, que en pocas ocasiones pueden ser filamentosas.
Las algas pardo-doradas presentan dos paredes celulares cuya forma
individual es el de cáscaras. Estas paredes se encuentran nutridas
abundantemente por sílice. Estos organismos pueden poseer flagelos.
El color pardo-dorado de estos organismos del reino de los protistas [reino
protista] parecidos a algas se debe a la cuantiosa presencia de
cloroplastos que contienen carotenos y xantofilas.
Filo Pyrrophyta (pirrofitas):
Este grupo de organismos del reino de los protistas [reino protista], las pyrrophyta, se
presentan como dinoflagelados y criptomonados. La gran mayoría de estos
organismos del reino de los protistas poseen clorofila y por ende son fotosintéticos. Son
en su gran mayoría organismos marinos, algunas veces viven en aguas de poca
profundidad y en aguas cálidas, su reproducción es muy numerosa, producen una
floración conocida como la marea roja que es la causante de la muerte de grandes
cantidades de peces. Se conocen alrededor de unas mil especies de organismos del
reino de los protistas [reino protista] del tipo pyrrophytas.
o Dinophyceae (dinoficeas): Dinoflagelados
Estos organismos del reino de los protistas [reino protista], los
dinoflagelados, se caracterizan por presentar un surco transversal y otro
longitudinal. En cada uno de esos surcos se puede observar un flagelo
que son los que le permiten desplazarce. Además, en los organismos del
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reino de los protistas dinoflagelados [reino protista] se distingue un claro
color rojizo, motivado a que la abundancia de pigmentos rojos impiden
observar el característico color verde de la clorofila que estos organismos
también poseen.
Por su morfología, los organismos del reino de los protistas dinoflagelados
[reino protista] se dividen en "dinoflagelados tecados" y "dinoflagelados
atecados". Los organismos del reino de los protistas dinoflagelados
tecados presentan una estructura celular que se divide en dos partes, una
región superior conocida como "epiteca" y la inferior a la que se le llama
"hipoteca". Estas dos regiones están separadas por el "cingulum" donde
se encuentra un flagelo transversal, mientras que en la región ventral de la
hipoteca puede observarse el flagelo longitudinal. También presentan
espinas, aletas y otros accesorios. En el caso de los organismos del reino
de los protistas dinoflagelados atecados [reino protista] su estructura
celular se divide en una región superior a la que se le llama "epicono" y
una inferior a la que se le denomina "hipocono". Estas dos regiones están
separadas por una franja conocida como "cingulum", donde se encuentra
el flagelo transversal. El flagelo longitudinal puede ser obervado en el
"sulcus" (el sulcus es un surco colocadoen el hipocono en posición
ventral).
La reproducción en los organismos del reino de los protistas
dinoflagelados [reino protista] es de tipo asexual en la gran mayoría de los
casos (por división celular), pero se ha observado que algunas pocas
especies se reproducen sexualmente. En ocasiones, estos organismos se
reproducen de tal manera que su color se confunde con el del mar, dando
origen a las famosas mareas rojas.
Los organismos del reino de los protistas dinoflagelados [reino protista]
pueden ser encontrados ya sea en aguas dulces, pero en su inmensa
mayoría habitan en aguas marinas.
o Cryptophyceae (criptofitos) (cryptophyta): criptomonadales
Los organismos del reino de los protistas del tipo cryptophyta [reino
protista] están conformados por un conjunto de unas 200 especies que
pueden habitar tanto en agua dulce como salada y se encuentran
distribuidos por todo el mundo.
Estos organismos del reino de los protistas [reino protista] son unicelulares
y poseen dos flagelos de dimensiones desiguales. En muchos casos su
pared celular es de celulosa. Presentan una boca (o cavidad) que esta
recubierta por eyectosomas. Presentan cloroplastos envueltos por dos
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membranas. A los cloroplasto los protege una película de naturaleza
proteca llamada periplasto. Los cryptophyta son capaces de producir su
propio alimento ya que pueden aprovechar la fotosíntesis.
El mecanismo de reproducción de los organismos del reino de los
protistas del tipo cryptophyta [reino protista] suele ser asexual, pero en los
casos en los que la reproducción es sexual es del tipo isogamo. Aún no se
sabe donde se produce la meiosis.
Filo Phaeophyta (feofitos) (feofíceas): Algas Pardas
El grupo de protistas pertenecientes a las Phaeophitas [reino protista] está
constituido por las algas pardas Actualmente es posible encontrar alrededor de
aproximadamente 1.500 especies de organismos del reino de los protistas
pertenecientes a este grupo. Comúnmente, a este grupo de protistas [reino
protista] también se les da el nombre de feofitos. El ambiente en el que se les
encuentra principalmente a estos organismos del reino de los protistas [reino
protista] son los mares polares, especialmentes en aquellas zonas en las existe
mayor agitación. También hay los casos en los que se le encuentran en las
profundidades oceánicas. Las algas pardas son las de mayor tamaño conocido,
presentan la forma de mala hierba flotante o el de laminaria gigante. Un ejemplo
de los protistas [reino protista] del tipo de las algas pardas en su forma de mala
hierba se observa en el Mar de los Sargazos, donde cubren grandes
extensiones. En estas algas existe un pigmento llamado flucoxantinaque es el
principal causante del color pardo. Sin embargo, esto no quiere decir que en
estas algas no exista la clorofila, sino que su color verde es solapado por
la flucoxantina.
Los organismos del reino de los protistas del tipo de las algas pardas [reino
protista] son pluricelulares y tienen estructuras diferenciadas que, en ciertas
especies, tienen algunas semejanza superficial con las raíces, tallos y hojas. En
el aspecto interno la diferenciación es mucho más amplia.
Filo Rodophyta (rodofitos): Algas Rojas
El lugar de existencia favorito de los organismos del reino de los protistas
pertenecientes al filo rhodophyta son las aguas marinas. Actualmente se
conocen unas 4000 especies de rhodophyta.
Algunos pocos organismos del reino de los protistas pertenecientes a las
rhodophytas [reino protista] son unicelulares, pero en general, son laminadas ya
sea de forma aplanada o de forma filamentosa. Muchas rhodophyta presentan
cuerpos dentados con gran cantidades de ramificaciones. Estos organismos del
reino de los protistas [reino protista] no presentan flagelos.
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Los organismos del reino de los protistas [reino protista] pertenecientes a las
rhodophytas se reproducen sexualmente a través de la oogamia utilizando para
ello células especializadas (carpogonios y espermacios).
2.-Superfilo Protozoa [protistas que parecen animales]
Se estima que los organismos del reino de los protistas pertenecientes al
superfilo protozoa (protozoarios) [reino protista] suman aproximadamente unas
25000 especies. Estos individuos son heterotróficos, son particularmente
acuáticos y habitan tanto en aguas dulces como marítimas. Entre sus medios de
locomoción están los cilios, los flagelos y los seudópodos.
Los protozoarios son organismos del reino de los protistas unicelulares [reino
protista] y pueden ser tanto uninucleados como multinucleados. Estos
organismos del reino de los protistas [reino protista] carecen de estructuras
internas especializadas a modo de órganos pero si las tienen son poco
diferenciables. Algunos protozoarios son autótrofos y otros son heterótrofos.
Existen los protozoarios que viven de forma independiente pero también existen
las especies que suelen formar colonias.
Los organismos del reino de los protistas protozoarios [reino protista] se
reproducen sexualmente a través de la autogamia o la fertilización. En el caso de
la reproducción asexual suele utilizarce la fisión binaria (escisión: la célula se
divide en dos células idénticas), la gemación (la célula se divide produciendo una
célula hija de menor tamaño) o la fisión múltiple (esporutacion: la célula se divide
en varias células hijas).
o Filo Sarcomastigophora
Los organismos del reino de los protistas pertenecientes al filo
sarcomastigophora [reino protista] presentan células con un solo núcleo
por lo que son homocariotas, se desplazan gracias a la presencia de
seudópodos o de flagelos y se reproducen sexualmente (singamia)
Subfilo Mastigophora (mastigofora)
Los organismos del reino de los protistas [reino protista] al subfilo
mastigophora son individuos que pueden presentar uno, dos o más
flagelos. Suelen moverse libremente, es decir, no forman colonias.
Subfilo Rhizopoda (rizópodos)
Los rhizopoda son organismos del reino de los protistas
unicelulares [reino protista] que pueden estar protegidos o no por
tecas (caparazón), poseen pseudópodos de caráter temporal.
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Subfilo Sarcodina (ameboides)
Los organismos del reino de los protistas [reino protista]
pertenecientes a Sarcodina suelen vivir ya sea en agua dulce o
salada, pueden movilizarce gracias a sus seudópodos y se
alimentan por fagocitosis (amebas).
o Filo Ciliphora (ciliofora):
Los organismos del reino de los protistas pertenecientes al filo ciliphora
[reino protista] son considerados como los más avanzados del reino
protista [reino protista]. Estos organismos tienen 2 núcleos en sus células.
Puede observarse la presencia de boca (citostoma) que utilizan para
ingerir alimentos. Para desplazarce utilizan cilios.
o Filo Apicomplexi (apicomplexa):
Los organismos del reino de los protistas pertenecientes al filo
apicomplexa [reino protista] son parásitos de ciclo de vida complejos.
Reciben su nombre por presentar un complejo apical capaz de digerir
membranas celulares de otras células. Generalmente, no presentan
extremidades que le permitan moverse.
3.-Superfilo Slime molds [protistas que parecen hongos]
Los organismos del reino de los protistas [reino protista] que pertenecen al filo
slime molds tienen funciones que son parecidas a las que podrían tener los
individuos pertenecientes al reino hongo, sin embargo poseen otras
características que les impide ser anexados a ese reino por lo que se les ha
insertado en el reino protista
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El reino Hongo
El reino de los hongos comprende las setas, los champiñones, los hongos microscópicos y los mohos.
Los hongos están compuestos típicamente por masa de filamentos llamadas hifas. El componente principal de las paredes de las hifas es el polisacárido quitina.
Reproducción de los hongos:
La gran mayoría de los hongos producen esporas como medio para asegurar la dispersión de la especie y su supervivencia en condiciones ambientales extremas. Así, la espora es la unidad reproductiva del hongo y contiene toda la información genética necesaria para el desarrollo de un nuevo individuo.
Existen dos tipos de esporas:
Las asexuales, que suelen ser resistentes a la sequedad y a la radiación, pero no al calor, por lo cual no tienen período de latencia. Pueden germinar cuando hay humedad, incluso en ausencia de nutrientes.
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Las sexuales, más resistentes al calor que las asexuales, aunque no tanto como las endosporas bacterianas; suelen presentar latencia, germinando sólo cuando son activadas (por ejemplo por calor suave o alguna sustancia química).
En los hongos hay dos formas de reproducción: sexual y asexual, aunque en algunas especies coexisten ambas formas en el mismo organismo (holomorfo), denominándose estado perfecto o teleomorfo a la forma sexual y estado imperfecto o anamorfo a la asexual.
De esta forma, los hongos que presentan reproducción sexual se denominan hongos perfectos y los que sólo tienen (o sólo se les conoce) reproducción asexual se denominan hongos imperfectos.
Reproducción asexual:
Los elementos de propagación asexual (esporas asexuales) pueden generarse de forma interna, redondeándose la célula del interior de la hifa y quedando rodeada por una gruesa pared para luego desprenderse (clamidiosporas) o bien formándose en el interior de una estructura denominada esporangio que al madurar se rompe liberando las esporas (esporangiosporas). También pueden generarse de forma externa, como una producción de la hifa en vez de como una transformación (conidiosporas) y suelen formarse en estructuras diferenciadas de la hifa (conidióforos). La variedad de las estructuras productoras de conidios es inmensa y se utilizan como característica fundamental en la clasificación.
Reproducción sexual:
En la formación de esporas sexuales intervienen una gran variedad de estructuras y la reproducción sexual difiere notablemente entre los diversos grupos de hongos. Así, en los Zygomycetes es por medio de unas hifas especializadas llamadas gametangios, en los Ascomycetes se producen a través de unas células con aspecto de saco denominadas saco, en los Basidiomycetes intervienen células especializadas denominadas basidios, etc.
En líneas generales dos núcleos haploides de dos células (gametos) se unen formando un huevo (cigoto) diploide que por meiosis da lugar a cuatro núcleos haploides. En este proceso suele haber recombinación genética (existe un intercambio de genes).
Si los hongos poseen en el mismo micelio núcleos complementarios capaces de conjugarse se llaman hongos homotálicos y si necesitan núcleos procedentes de micelios diferentes se llaman hongos heterotálicos.
Mohos
Se consideran hongos, o bien, grupos relacionados estrechamente con los hongos: Actinomicetes (Actinomycota), Mixomicetes (Myxomycota), Plasmodioforomicetes (Plasmodiophoromycota), Labirintulomicetes (Labyrinthulomycota) y Acrasiomicetes (Acrasiomycota). Los actinomicetes, con hifas muy delicadas y una reproducción que suele ser mediante oídios o conidios, constituyen un grupo intermedio entre las bacterias y los hongos.
A los mixomicetes, o mohos plasmodiales del fango verdaderos, algunos micólogos los clasifican con los hongos, y otros con los protistas semejantes a hongos. En
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este grupo la fase nutricional es una masa de protoplasma con forma ameboide carente de pared, denominada plasmodio. La fase reproductiva está representada por células nadadoras, llamadas células invasoras, las cuales se impulsan por medio de dos flagelos de distinta longitud.
Los plasmodioforomicetes se parecen a los mixomicetes en que ambos tienen células invasoras y un estado plasmodial. Los labirintulomicetes y los acrasiomicetes tienen algunas características semejantes a los mohos plasmodiales del fango, pero su estado nutricional (llamado pseudoplasmodio) es diferente.
La mayoría de los mohos acuáticos viven sobre materia orgánica muerta, aunque Saprolegnia parasitica, parasita peces vivos. Las royas blancas y los mildíus vellosos, pertenecientes al orden Peronosporales, son parásitos de plantas.
Los hongos pertenecientes al filo Zigomicetes (Zygomycota) se caracterizan por formar zigosporas con gruesas paredes, de origen sexual y esporangiosporas no nadadoras, de origen asexual. El moho negro del pan (Rhizopus nigricans), un representante bien conocido de este grupo del orden Mucorales, produce masas de hifas sobre pan, fruta y otros alimentos deteriorados. Los hongos del orden Entomoftorales son parásitos de las moscas y de otros insectos. Tienen esporangiosporas sencillas dentro de unos receptáculos; en el interior de cada uno de ellos se desarrollan unas estructuras que llegan a independizarse y funcionar como conidios. El orden Zoopagales comprende hongos parásitos de amebas, nematodos y artrópodos.
REINO HONGOS
Los hongos son organismos multicelulares, es decir que pueden ser unicelulares o
pluricelulares, que se alimenta mediante la absorción, estos vegetales no pueden
sintetizar su propios alimentos, viven sobre otros organismos es por ello que se dicen
que son saprofitos o parásitos y forman líquenes. Los hongos son organismos sin
clorofila, por lo que no pueden realizar la función de fotosíntesis, obtienen sus alimentos
en forma directa o indirecta, almacenando sustancias nutritivas.
Los cuerpos de los hongos están formados por unos filamentos llamados hifas en la
que podemos encontrar la materia orgánica donde crece llamada micelio nutritivo, estos
son los llamados hongos parecidos a un paraguas, debido a que levantan en el aire o
mecelio reproductivo. Son inmóviles pero con flujo protoplasmático en el micelio (Los
micelios son masas de filamentos ramificados llamados hifas que constituyen el
hongo). Su ciclo de reproducción es primordialmente sexual y asexual.
Sexual: Todos los hongos con excepción de los hongos imperfectos (Deuteromictos)
poseen una reproducción sexual.
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Asexual: esta reproducción ocurre solo en hongos inferiores acuáticos (ficomicetos)
Existen hongos perjudiciales, ya que atacan los alimentos, por otro lado también
hay hongos de gran utilidad como lo son las levaduras, las cuales son usadas en la
fabricación del pan, del vino y de la cerveza entre otros licores. También hay hongos
comestibles (champignon). Igualmente, hay hongos utilizados en la medicina como el
Penicillium y de otros hongos se extrae la penicilina y otros antibióticos, como
también existen hongos que son extremadamente venenosos.
Los hongos pueden vivir en cualquier medio donde exista sustancias orgánicas, agua,
aire y una adecuada temperatura. También pueden vivir como parásitos facultativos; es
decir que el micelio destruye las células de las que se alimentarán más tarde. De forma
parecida, pueden vivir como parásitos obligatorios cuando se alimentan de la materia
viva o muerta del hospedador, viviendo en la superficie (extoparásito) o muy
profundamente (endoparásitos). Por último, se les encuentra viviendo en simbiosis
formando líquenes. Los hongos son de gran utilidad en la naturaleza, debido a que
desintegran las sustancias orgánicas y de modo este modo preparan el medio para
otros organismos como lo son las plantas autótrofas.
Los hongos se dividen en cuatro grandes clases:
Ascomicetos: son de gran utilidad en la industria y la medicina. A los ascomicetos
están repartidos por diversos medios: en el agua, en el suelo, en vegetales y animales
en descomposición, en sustancias azucaradas, en el que llevan una vida parasitaria
causando serias enfermedades a plantas cultivadas. Este tipo de hongostambién
pueden ser saprofitos, los cuales tienen muchas aplicaciones de gran valor; son
utilizados en la fabricación de queso, para ciertas fermentaciones y los del
género Penicillium son los utilizados para producir antibióticos.
Ficomicetos: Son los hongos llamados moho del pan y de las frutas y en algunos
casos es parásito del repollo.
Deuteromictos: Son cuando los hongos forman los líquenes, los cuales tienen una
gran distribución en la superficie de la tierra, se pueden ver en las selvas, en la corteza
de los árboles, en los desiertos y aun sobre las rocas y lugares nevados.
Basidiomicetos: Son los populares hongos de sombrerito y oreja de palo (que son los
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aparecen en los en los trocos de los árboles). Los hongos de sombrerito son de un gran
valor económico, ya que son comestibles, pero existen algunas especies que son
altamente venenosos.
Los microorganismos son aquellos seres vivos más diminutos que únicamente pueden ser apreciados a través de un microscopio. En este extenso grupo podemos incluir a los virus, las bacterias, levaduras y mohos que pululan por el planeta tierra. Respecto de su estructura biológica y a diferencia de lo que ocurre con las plantas o los animales, esta es sumamente elemental ya que son unicelulares, en lo que sí coinciden con los mencionados es en la individualidad que presentan y ostentan. Algunos microorganismos pueden ser los responsables del deterioro de algunos alimentos, incluso ocasionando graves enfermedades a aquellos que consumieron esos alimentos contagiados de microorganismos non sanctos, pero paradójicamente y por otro lado hay otros microorganismos que resultan ampliamente beneficios y que a propósito son utilizados en la elaboración de algunos alimentos con los objetivos de alargar sus vidas o bien de cambiar las propiedades de los mismos, tal es el caso de la fermentación que tiene lugar a la hora de la fabricación de productos como quesos, yogures y salchichas. Aquellos microorganismos patógenos, es decir, aquellos que provocan serias consecuencias y perjuicios contra la salud, en oportunidad de estar bajo agua se diferencian en tres categorías: las bacterias y los virus que pueden hallarse tanto en aguas superficiales como subterráneas y los protozoos parásitos que únicamente son hallados en las aguas superficiales. Por supuesto cada uno de estos y a través de ellos, resultan ampliamente propensos a la instalación de algún tipo de infección en los seres vivos que habiten. Las bacterias, por ejemplo, son menos persistentes en el daño que los protozoitos dado que su persistencia es menor que la de estos últimos. Los adultos muy mayores, los jóvenes y los enfermos son los seres humanos más fácilmente atacables por estos, dado que su sistema inmune se encuentra debilitado, estos pueden multiplicarse a placer. Asimismo, no es imposible que la infección se extienda a otros seres que no se encuadran en los grupos mencionados, como consecuencia del contacto directo con la mucosa y secreciones del infectado por alguno de estos microorganismos.
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Núcleo 3
Ecosistemas
Ecosistemas
El concepto de ecosistema es especialmente interesante para comprender el funcionamiento de la naturaleza y multitud de cuestiones ambientales que se tratarán con detalle en próximos capítulos.
Hay que insistir en que la vida humana se desarrolla en estrecha relación con la naturaleza y que su funcionamiento nos afecta totalmente. Es un error considerar que nuestros avances tecnológicos: coches, grandes casas, industria, etc. nos permiten vivir al margen del resto de la biosfera y el estudio de los ecosistemas, de su estructura y de su funcionamiento, nos demuestra la profundidad de estas relaciones.
Los ecosistemas son sistemas complejos como el bosque, el río o el lago, formados por una trama de elementos físicos (el biotopo) y biológicos (la biocenosis o comunidad de organismos)
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
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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 entre sí los seres vivos que componen la comunidad, pero también las relaciones con los factores no vivos.
Niveles de Organización en la Naturaleza
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Unidad de estudio de la Ecología
El ecosistema es la unidad de trabajo, estudio e investigación de la Ecología. Es un
sistema complejo en el que interactúan los seres vivos entre sí y con el conjunto de
factores no vivos que forman el ambiente: temperatura, sustancias químicas presentes,
clima, características geológicas, etc.
La ecología estudia a la naturaleza como un gran conjunto en el que las condiciones
físicas y los seres vivos interactúan entre sí en un complejo entramado de relaciones.
En ocasiones el estudio ecológico se centra en un campo de trabajo muy local y
específico, pero en otros casos se interesa por cuestiones muy generales. Un ecólogo
puede estar estudiando como afectan las condiciones de luz y temperatura a las
encinas, mientras otro estudia como fluye la energía en la selva tropical; pero lo
específico de la ecología es que siempre estudia las relaciones entre los organismos y
de estos con el medio no vivo, es decir, el ecosistema.
Ejemplos de ecosistemas.- La ecosfera en su conjunto es el ecosistema mayor. Abarca
todo el planeta y reúne a todos los seres vivos en sus relaciones con el ambiente no
vivo de toda la Tierra. Pero dentro de este gran sistema hay subsistemas que son
ecosistemas más delimitados. Así, por ejemplo, el océano, un lago, un bosque, o
incluso, un árbol, o una manzana que se esté pudriendo son ecosistemas que poseen
patrones de funcionamiento en los que podemos encontrar paralelismos fundamentales
que nos permiten agruparlos en el concepto de ecosistema.
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.
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Estudio del ecosistema
Al estudiar los ecosistemas interesa más el conocimiento de las relaciones entre los
elementos, que el cómo son estos elementos. Los seres vivos concretos le interesan al
ecólogo por la función que cumplen en el ecosistema, no en sí mismos como le pueden
interesar al zoólogo o al botánico. Para el estudio del ecosistema es indiferente, en
cierta forma, que el depredador sea un león o un tiburón. La función que cumplen en el
flujo de energía y en el ciclo de los materiales son similares y es lo que interesa en
ecología.
Como sistema complejo que es, cualquier variación en un componente del sistema
repercutirá en todos los demás componentes. Por eso son tan importantes las
relaciones que se establecen.
Los ecosistemas se estudian analizando las relaciones alimentarias, los ciclos de la
materia y los flujos de energía.
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a) Relaciones alimentarias.-
La vida necesita un aporte continuo de energía que llega a la Tierra desde el Sol y pasa
de unos organismos a otros a través de la cadena trófica.
Las redes de alimentación (reunión de todas las cadenas tróficas) comienzan en las
plantas (productores) que captan la energía luminosa con su actividad fotosintética y la
convierten en energía química almacenada en moléculas orgánicas. Las plantas son
devoradas por otros seres vivos que forman el nivel trófico de los consumidores
primarios (herbívoros).
La cadena alimentaria más corta estaría formada por los dos eslabones citados (ej.:
elefantes alimentándose de la vegetación). Pero los herbívoros suelen ser presa,
generalmente, de los carnívoros (depredadores) que son consumidores
secundarios en el ecosistema. Ejemplos de cadenas alimentarias de tres eslabones
serían:
hierba ß vaca ß hombre
algas ß krill ß ballena.
Las cadenas alimentarias suelen tener, como mucho, cuatro o cinco eslabones - seis
constituyen ya un caso excepcional-. Ej. de cadena larga sería:
algas ß rotíferos ß tardigrados ß nemátodos ß musaraña ß autillo
Pero las cadenas alimentarias no acaban en el depredador cumbre (ej.: autillo), sino
que como todo ser vivo muere, existen necrófagos, como algunos hongos o bacterias
que se alimentan de los residuos muertos y detritos en general
(organismos descomponedores o detritívoros). De esta forma se soluciona en la
naturaleza el problema de los residuos.
Los detritos (restos orgánicos de seres vivos) constituyen en muchas ocasiones el inicio
de nuevas cadenas tróficas. Por ej., los animales de los fondos abisales se nutren de
los detritos que van descendiendo de la superficie.
Las diferentes cadenas alimentarias no están aisladas en el ecosistema sino que
forman un entramado entre sí y se suele hablar de red trófica.
Una representación muy útil para estudiar todo este entramado trófico son
las pirámides de biomasa, energía o nº de individuos. En ellas se ponen varios pisos
con su anchura o su superficie proporcional a la magnitud representada. En el piso bajo
se sitúan los productores; por encima los consumidores de primer orden (herbívoros),
después los de segundo orden (carnívoros) y así sucesivamente.
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b) Ciclos de la materia.-
Los elementos químicos que forman los seres vivos (oxígeno, carbono, hidrógeno, nitrógeno, azufre y fósforo, etc.) van pasando de unos niveles tróficos a otros. Las plantas los recogen del suelo o de la atmósfera y los convierten en moléculas orgánicas (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos). Los animales los toman de las plantas o de otros animales. Después los van devolviendo a la tierra, la atmósfera o las aguas por la respiración, las heces o la descomposición de los cadáveres, cuando mueren. De esta forma encontramos en todo ecosistema unos ciclos del oxígeno, el carbono, hidrógeno, nitrógeno, etc. cuyo estudio es esencial para conocer su funcionamiento.
c) Flujo de energía
El ecosistema se mantiene en funcionamiento gracias al flujo de energía que va pasando de un nivel al siguiente. La energía fluye a través de la cadena alimentaria sólo en una dirección: va siempre desde el sol, a través de los productores a los descomponedores. La energía entra en el ecosistema en forma de energía luminosa y sale en forma de energía calorífica que ya no puede reutilizarse para mantener otro ecosistema en funcionamiento. Por esto no es posible un ciclo de la energía similar al de los elementos químicos.
Producción Primaria
Productores primarios.
Los productores primarios son los organismos que hacen entrar la energía en los ecosistemas. Los principales productores primarios son las plantas verdes terrestres y acuáticas, incluidas las algas, y algunas bacterias. Forman el 99,9% en peso de los
seres vivos de la biosfera.
Fotosíntesis y respiración
La fotosíntesis es el proceso por el que se capta la energía luminosa que procede del sol y se convierte en energía química. Con esta energía el CO2, el agua y los nitratos que las plantas absorben reaccionan sintetizando las moléculas de carbohidratos (glucosa, almidón, celulosa, etc.), lípidos (aceites, vitaminas, etc.), proteínas y ácidos nucleicos (ADN y ARN) que forman las estructuras vivas de la planta.
Las plantas crecen y se desarrollan gracias a la fotosíntesis, pero respiran en los periodos en los que no pueden obtener energía por fotosíntesis porque no hay luz o porque tienen que mantener los estomas cerrados. En la respiración se oxidan las moléculas orgánicas con oxígeno del aire para obtener la energía necesaria para los procesos vitales. En este proceso se consume O2 y se desprende CO2 y agua, por lo
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que, en cierta forma, es lo contrario de la fotosíntesis que toma CO2 y agua desprendiendo O2
Fotosíntesis y respiración
La fotosíntesis se produce en los cloroplastos y su reacción global es
6 CO2 + 6 H2O + Energía luminosa à C6H12O6 + 6 O2
La energía luminosa es captada por la clorofila de las células verdes de las plantas y utilizada para regenerar moléculas de ATP y NADPH (Fase luminosa). En una segunda fase la energía química contenida en el ATP y el NADPH es utilizada para reducir moléculas de CO2 hasta gliceraldehido, a partir del cual se sintetizan las distintas moléculas orgánicas, principalmente glucosa. Con la glucosa se forma almidón, celulosa y otros carbohidratos esenciales en la constitución de las plantas
La respiración se realiza en las mitocondrias con una reacción global:
C6H12O6 + 6 O2 à 6 CO2 + 6 H2O + Energía
La energía desprendida en esta reacción queda almacenada en ATP y NADH que la célula puede utilizar para cualquier proceso en el que necesite energía.
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Producción primaria bruta y neta
Cuando se habla de producción de un ecosistema se hace referencia a la cantidad de energía que ese ecosistema es capaz de aprovechar. Una pradera húmeda y templada, por ejemplo, es capaz de convertir más energía luminosa en biomasa que un desierto y, por tanto, su producción es mayor.
La producción primaria bruta de un ecosistema es la energía total fijada por fotosíntesis por las plantas. La producción primaria neta es la energía fijada por fotosíntesis menos la energía empleada en la respiración, es decir la producción primaria bruta menos la respiración.
Cuando la producción 1ª neta es positiva, la biomasa de las plantas del ecosistema va aumentando. Es lo que sucede, por ejemplo, en un bosque joven en el que los árboles van creciendo y aumentando su número. Cuando el bosque ha envejecido, sigue haciendo fotosíntesis pero toda la energía que recoge la emplea en la respiración, la producción neta se hace cero y la masa de vegetales del bosque ya no aumenta.
Producción en la biosfera
Producción anual (entre bruta y neta) (gC/m2)
Extensión (106 km2)
Producción anual (106 ton C)
Bosques 400 41 16 400
Cultivos 350 15 5 250
Estepas y pastos 200 30 6 000
Desiertos 50 40 2 000
Rocas, hielos, ciudades
0 22 0
Tierras 148 29 650
Océanos 100 361 36 100
Aguas continentales 100 1.9 190
Aguas 362.9 36 290
Total 65 940
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Eficiencia
En el concepto de eficiencia no interesa sólo la cantidad total de energía asimilada por el ecosistema en energía química sino que proporción es del total de energía luminosa que le llega al ecosistema
Llamamos eficiencia de la producción primaria al cociente entre la energía fijada por la producción primaria y la energía de la luz solar que llega a ese ecosistema.
El proceso de fotosíntesis podría llegar a tener una eficiencia teórica de hasta un 9% de la radiación que llega a la superficie, sobre las plantas. Es decir un 2% de la energía que llega a la parte alta de la atmósfera. Pero nunca se han medido, en la realidad, valores tan altos. El valor máximo. observado, en un caso muy especial de una planta tropical con valores de iluminación muy altos, ha sido de un 4,5% de la radiación total que llegaba a la planta.
Eficiencias "normales", en plena estación de crecimiento, con buenas condiciones de humedad, temperatura, etc. son:
Eficiencia de distintas comunidades vegetales
Eficiencia de la Producción 1ª bruta
% dedicado a Respiración
Comunidades de fitoplancton < 0,5% 10 - 40%
Plantas acuáticas enraizadas y algas de poca profundidad
> 0,5%
Bosques 2 - 3'5% 50 - 75%
Praderas y comunidades herbáceas 1 - 2% 40 - 50%
Cosechas < 1,5% 40 - 50%
Se puede decir, en resumen, que en plena estación de crecimiento y con las condiciones que hemos dicho, eficiencias muy normales son del 1% de la energía que llega a las plantas, o lo que es lo mismo del 0,2% de la energía total que llega a la parte alta de la atmósfera.
Las plantas está bien adaptadas al uso de luz difusa y de relativamente baja intensidad y son mediocres usando luz de alta intensidad, como la del mediodía, por ejemplo. La explicación más probable de por qué no usan mejor la luz que reciben, es que su actividad se encuentra limitada por la escasez de elementos químicos y no por la luz. Por tanto, en la evolución no han sido necesitado desarrollar mecanismos de fotosíntesis más eficientes.
El C, el N y el P , entre otros, son los elementos que las plantas necesitan. La producción depende siempre del más escaso de esos elementos: el llamado factor limitante. Normalmente suele ser el P, aunque a veces lo es el N.
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Relación Productividad/Biomasa
Al analizar la productividad en los ecosistemas resulta muy interesante el cociente productividad neta / biomasa. Así, por ejemplo, en una población de algas en la que cada alga se dividiera en dos iguales cada 24 horas, ese cociente sería de 1 (eficiencia del 100%). Significa que cada gramo de algas dobla su peso en 24 horas
La relación productividad / biomasa es muy alta en el plancton, puede ser cercana al 100% diario. Esto quiere decir que la población se renueva con gran rapidez. Significaría que pueden llegar a tener tasas de renovación de hasta un día.
En la vegetación terrestre el valor suele estar entre un 2 y un 100% anual lo que significa tasas de renovación de entre 1 y 50 años.
Productores Secundarios
Productores secundarios
Los productores secundarios son todo el conjunto de animales y detritívoros que se
alimentan de los organismos fotosintéticos.
Los herbívoros se alimentan directamente de las plantas, pero los diferentes niveles
de carnívoros y los detritívoros también reciben la energía indirectamente de las
plantas, a través de la cadena trófica.
Uso de la energía por los animales
Los animales obtienen la energía para su metabolismo de la oxidación de los alimentos
(respiración), pero no todo lo que comen acaba siendo oxidado. Parte se desecha en
las heces o en la orina, parte se difunde en forma de calor, etc.
Así, por ejemplo, una ardilla se alimenta de piñones, que son la energía bruta que introduce en su sistema digestivo, pero deja como residuos todo el resto de la piña (energía no utilizada). De los piñones que ha comido parte se elimina en las heces y sólo los nutrientes digeribles pasan a la sangre para ser distribuidos entre las células. De esta energía parte se elimina en la orina y sólo el resto se utiliza para el metabolismo. Parte de la energía metabólica se emplea para mantener su organismo vivo y activo y parte (producción secundaria neta) para crecer o reproducirse.
La mayor parte de la energía absorbida se utiliza en el mantenimiento o se pierde a través de las heces. Sólo una pequeña parte se convierte en producción secundaria (aumento de peso del animal o nuevas crías). Sólo una fracción insignificante de la
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energía puesta en juego en la biosfera circula por las estructuras más complejas de la vida, las de los animales superiores.
or este motivo, las biomasas de los niveles tróficos decrecen rápidamente a medida que aumenta el nivel. Así, por ejemplo, con 8 toneladas de hierba se alimenta una tonelada de vacas, y con una tonelada de vaca se alimenta una persona de unos 48
kg. En ecosistemas acuáticos, cuando la diferencia de tasa de renovación entre dos niveles tróficos sucesivos es muy grande, no se produce esta reducción de la biomasa. Así sucede en algunos sistemas planctónicos en los que la masa de fitoplancton se puede duplicar en 24 horas y 1 kg de fitoplancton puede alimentar a más de 1 Kg de zooplancton.
Detritívoros (Descomponedores)
Dentro del grupo de los productores secundarios, además de los animales grandes y longevos, está el grupo de los detritívoros o descomponedores, formado fundamentalmente por los hongos y las bacterias.
Son muy pequeños, están en todas partes, con poblaciones que se multiplican y se desvanecen con rapidez. Desde el punto de vista del aprovechamiento de la energía son despilfarradores y aprovechan poco la energía: su eficiencia es pequeña.
Los descomponedores tienen gran importancia en la asimilación de los restos del resto de la red trófica (hojarasca que se pudre en el suelo, cadáveres, etc.). Son agentes necesarios para el retorno de los elementos, que si no fuera por ellos se irían quedando acumulados en cadáveres y restos orgánicos sin volver a las estructuras vivas. Gracias a su actividad se cierran los ciclos de los elementos.
En los ecosistemas acuáticos abundan las bacterias. Los hongos son muy importantes en la biología del suelo. Su biomasa supera frecuentemente la de los animales del ecosistema. La biomasa bacteriana de los ecosistemas terrestres está comprendida habitualmente entre 0,2 y 15 g C/m2 (la de los animales raramente sobrepasa 2 g C/m2), y en los ecosistemas acuáticos oscila entre 0,1 y 10 g C/m2.
Ciclos en los elementos
Elementos químicos en el ecosistema.
Los seres vivos están formados por elementos químicos, fundamentalmente por oxígeno, hidrógeno, carbono y nitrógeno que, en conjunto, suponen más del 95% de peso de los seres vivos. El resto es fósforo, azufre, calcio, potasio, y un largo etcétera de elementos presentes en cantidades muy pequeñas, aunque algunos de ellos muy importantes para el metabolismo.
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Estos elementos también se encuentran en la naturaleza no viva, acumulados en depósitos. Así, en la atmósfera hay O2, N2 y CO2. En el suelo H2O, nitratos, fosfatos y otras sales. En las rocas fosfatos, carbonatos, etc.
Transferencia cíclica de los elementos
Algunos seres vivos son capaces de captarlos de los depósitos inertes en los que se acumulan. Después van transfiriéndose en las cadenas tróficas de unos seres vivos a otros, siendo sometidos a procesos químicos que los van situando en distintas moléculas.
Así, por ejemplo, el N es absorbido del suelo por las raíces de las plantas en forma de nitrato; en el metabolismo de las plantas pasa a formar parte de proteínas y ácidos nucleicos (químicamente hablando ha sufrido una reducción); los animales tienen el N en forma de proteínas y ácidos nucleicos, pero lo eliminan en forma de amoniaco, urea o ácido úrico en la orina. El ciclo lo cierran bacterias del suelo que oxidan el amoniaco a nitratos. Por otros procesos el N puede ser tomado del aire por algunas bacterias que lo acaban dejando en forma de nitratos o también puede ser convertido a N2 gas por otras bacterias que lo devuelven a la atmósfera.
Los ciclos de los elementos mantienen una estrecha relación con el flujo de energía en el ecosistema, ya que la energía utilizable por los organismos es la que se encuentra en enlaces químicos uniendo los elementos para formar las moléculas.
Ciclo de elementos
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Núcleo 4
Materia y Respiración
La materia
Materia, en ciencia, término general que se aplica a todo lo que ocupa espacio y posee los atributos de gravedad e inercia. En la física clásica, la materia y la energía se consideraban dos conceptos diferentes que estaban detrás de todos los fenómenos físicos. Los físicos modernos, sin embargo, han demostrado que es posible transformar la materia en energía y viceversa, con lo que han acabado con la diferenciación clásica entre ambos conceptos (véase Masa; Relatividad). Sin embargo, al tratar numerosos fenómenos —como el movimiento, el comportamiento de líquidos y gases, o el calor— a los científicos les resulta más sencillo y práctico seguir considerando la materia y la energía como entes distintos.
Ciertas partículas elementales se combinan para formar átomos, que a su vez se combinan para formar moléculas. Las propiedades de las moléculas individuales y su distribución y colocación proporcionan a las distintas formas de materia sus cualidades, como masa, dureza, viscosidad, color, sabor o conductividad eléctrica o calorífica, entre otras.
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Sustancia pura
Sustancia pura, forma de materia de composición uniforme e invariable y cuyas propiedades físicas y químicas son idénticas, sea cual sea su procedencia. Las sustancias puras se identifican por sus propiedades características, es decir, poseen una densidad determinada y unos puntos de fusión y ebullición propios y fijos que no dependen de su historia previa o del método de preparación de las mismas. Por ejemplo, el agua pura, tanto si se destila del agua del mar, se toma de un manantial o se obtiene en una reacción química por unión del hidrógeno y el oxígeno, tiene una densidad de 1.000 kg/m3, su punto de fusión normal es 0 °C y su punto de ebullición normal es 100 °C. Las sustancias puras pueden ser elementos o compuestos.
Mezcla Mezcla, agregación de sustancias sin interacción química entre ellas. Las propiedades de las mezclas varían según su composición y pueden depender del método o la manera de preparación de las mismas.
Los componentes individuales en una „mezcla heterogénea‟ están físicamente separados y pueden observarse como tales. Estos componentes se pueden recuperar por procedimientos físicos, como la filtración, la decantación o la separación magnética.
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Mezcla heterogénea
En una „mezcla homogénea‟ o disolución el aspecto y la composición son uniformes en todas las partes de la misma. El componente que está en mayor proporción y que generalmente es líquido se denomina disolvente, y el que está en menor proporción soluto. Las disoluciones pueden ser sólidas y gaseosas, pero la mayoría de ellas son líquidas. Para separar los componentes de una disolución se utilizan técnicas como la cromatografía, la destilación o la cristalización fraccionada.
La cromatografía consiste en la distribución de un soluto entre una fase estacionaria y una fase móvil. En la de adsorción la fase estacionaria es un sólido, mientras que en la de partición es un líquido. En la cromatografía gaseosa la fase móvil es un gas. La destilación consiste en la separación por calefacción y posterior condensación de los componentes de una mezcla cuando uno o más de ellos son volátiles. La cristalización fraccionada se utiliza para separar una mezcla de dos sólidos cuya solubilidad es distinta a una temperatura dada.
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Agua con sal, Mezcla heterogénea
La respiración Respiración, proceso fisiológico por el cual los organismos vivos toman oxígeno del medio circundante y desprenden dióxido de carbono. El término respiración se utiliza también para el proceso de liberación de energía por parte de las células, procedente de la combustión de moléculas como los hidratos de carbono y las grasas. El dióxido de carbono y el agua son los productos que rinde este proceso, llamado respiración celular, para distinguirlo del proceso fisiológico global de la respiración. La respiración celular es similar en la mayoría de los organismos, desde los unicelulares, como la ameba y el paramecio, hasta los organismos superiores. Para más información sobre la respiración en plantas. Los organismos de los reinos Protistas y Móneras no tienen mecanismos respiratorios especializados, sino que realizan el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono por difusión, a través de la membrana celular. La concentración de oxígeno en el interior del organismo es menor que la del medio exterior (aéreo o acuático), mientras que la concentración de dióxido de carbono es mayor. Como resultado, el oxígeno penetra en el organismo por difusión y el dióxido de carbono sale por el mismo sistema. La respiración de las plantas y las esponjas se basa en un mecanismo muy parecido. En los organismos acuáticos inferiores (más complejos que las esponjas), hay un fluido circulatorio, de composición similar a la del agua de mar, que transporta los gases respiratorios desde el exterior de los tejidos al interior de las células. Este mecanismo es necesario, ya que las células se encuentran alejadas del lugar donde se realiza el intercambio gaseoso. En los animales superiores, los órganos se especializan, aumentan la superficie de exposición del fluido circulatorio al medio externo y el sistema circulatorio transporta este medio líquido por todo el organismo. El fluido, llamado
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sangre, contiene pigmentos respiratorios que son moléculas orgánicas de estructura compleja, formadas por una proteína y un grupo prostético que contiene hierro. El pigmento respiratorio más común es la hemoglobina, que está presente en la sangre de casi todos los mamíferos. Es una proteína globulina con un grupo hemo y un ion hierro. En algunos insectos, el pigmento respiratorio es la hemocianina, un compuesto similar a la hemoglobina, pero que lleva cobre en lugar de hierro. La propiedad más importante de los pigmentos respiratorios es la afinidad que poseen por el oxígeno. La hemoglobina forma una combinación química reversible con el oxígeno cuando está en contacto con un medio rico en este gas, como es la atmósfera. Este contacto tiene lugar en los capilares de los órganos respiratorios, las branquias y los pulmones. La hemoglobina en combinación con el oxígeno (la oxihemoglobina) es más ácida y, en consecuencia, provoca la disociación de los iones bicarbonato y carbonato de sodio del plasma sanguíneo. Cuando la sangre oxigenada (rica en oxihemoglobina) llega a los tejidos, el balance de oxígeno se invierte y la hemoglobina libera oxígeno. Al volverse más básica, provoca la liberación de iones sodio que se combinan con el dióxido de carbono procedente de los tejidos para formar bicarbonato de sodio. La respiración externa es el intercambio de gases entre la sangre y el exterior, y la respiración interna es el intercambio de gases entre la sangre y los tejidos. La respiración en los peces La respiración externa de los animales acuáticos se lleva a cabo por medio de branquias que, gracias a mecanismos auxiliares, mantienen un flujo constante de agua. Las branquias están ramificadas en unas extensiones que parecen plumas. En cada ramificación, los pequeños vasos sanguíneos se subdividen de tal manera que la sangre está separada del medio acuático por dos capas celulares, una es la que forma la pared del propio capilar y la otra es el epitelio de la branquia. Los gases se difunden con facilidad a través del epitelio y, gracias a la gran superficie de contacto que se logra con la ramificación, se puede oxigenar una cantidad considerable de sangre en poco tiempo. En algunas formas de respiración aérea, como en los gusanos de tierra, la respiración tiene lugar a través de los capilares de la piel; las formas anfibias, como las ranas, respiran por la piel y por los pulmones. Los insectos respiran a través de tráqueas que tienen una apertura al exterior y se ramifican en el interior del cuerpo entre los tejidos, transportando aire a los órganos y a las estructuras internas. Los reptiles y los mamíferos respiran sólo por los pulmones; no obstante, las aves tienen unos sacos aéreos en el interior del cuerpo y unos espacios de aire en el interior de algunos huesos; y todas estas cavidades internas están conectadas con los pulmones y son una ayuda a la respiración pulmonar. Los sistemas circulatorio y respiratorio de los animales terrestres se modifican y se adaptan según sean las condiciones ambientales del medio en que se encuentren. Por ejemplo, quienes viven en los Andes, a altitudes de 3.000 m o superiores, tienen los pulmones más grandes, los capilares más ramificados y un ritmo cardiaco más elevado. Por otra parte, su sangre contiene un 30% más de glóbulos rojos que la de las personas
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que viven al nivel del mar, y además son capaces de vivir con un tercio menos de oxígeno. Los mamíferos acuáticos, en general, tienen los pulmones grandes y sistemas venosos complejos para el almacenamiento de la sangre. El volumen sanguíneo de las ballenas y las focas es un 50% mayor por kilogramo de peso que el de los seres humanos; gracias a ello pueden mantener oxigenados los tejidos del cuerpo durante mucho tiempo, sin respirar. Las ballenas pueden permanecer sumergidas desde 15 minutos hasta más de una hora, según las especies; el elefante marino puede permanecer bajo el agua 30 minutos; en el caso de las focas, cuando una de ellas se sumerge su frecuencia cardiaca desciende de 150 a 10 latidos por minuto y el contenido de oxígeno de la sangre arterial es del 20% en ese momento. Cuando la cantidad de oxígeno está próxima al 2%, la foca sale a la superficie a respirar.
Tiburón Ballena La respiración humana y problemas respiratorios En los seres humanos y en otros vertebrados, los pulmones se localizan en el interior del tórax. Las costillas forman la caja torácica, que está delimitada en su base por el diafragma. Las costillas se inclinan hacia adelante y hacia abajo cuando se elevan por la acción del músculo intercostal, provocando un aumento del volumen de la cavidad torácica. El volumen del tórax también aumenta por la contracción hacia abajo de los músculos del diafragma. En el interior del tórax, los pulmones se mantienen próximos a las paredes de la caja torácica sin colapsarse, debido a la presión que existe en su interior. Cuando el tórax se expande, los pulmones comienzan a llenarse de aire durante la inspiración. La relajación de los músculos tensados del tórax permite que éstos vuelvan a su estado natural contraído, forzando al aire a salir de los pulmones. Se inhalan y se exhalan más de 500 cc de aire en cada respiración; a esta cantidad se denomina volumen de aire corriente o de ventilación pulmonar. Aún se pueden inhalar 3.300 cc más de aire adicional con una inspiración forzada, cantidad que se denomina
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volumen de reserva inspiratoria. Una vez expulsado este mismo volumen, aún se pueden exhalar 1.000 cc, con una espiración forzada, cantidad llamada volumen de reserva espiratoria. La suma de estas tres cantidades se llama capacidad vital. Además, en los pulmones siempre quedan 1.200 cc de aire que no pueden salir, que se denomina volumen de aire residual o alveolar. Los pulmones de los humanos son rojizos y de forma piramidal, en consonancia con la forma de la cavidad del tórax. No son simétricos por completo, en el pulmón derecho se distinguen tres lóbulos y en el izquierdo dos, el cual presenta una cavidad donde se alberga el corazón. En el medio de cada uno de ellos está la raíz del pulmón, que une el pulmón al mediastino o porción central del pecho. La raíz está constituida por las dos membranas de la pleura, los bronquios, las venas y las arterias pulmonares. Los bronquios arrancan de los pulmones y se dividen y subdividen hasta terminar en el lobulillo, la unidad anatómica y funcional de los pulmones. Las arterias y las venas pulmonares acompañan a los bronquios en su ramificación progresiva hasta convertirse en finas arteriolas y vénulas de los lobulillos, y éstas a su vez en una red de capilares que forman las paredes de los alveolos pulmonares. Los nervios del plexo pulmonar y los vasos linfáticos se distribuyen también de la misma manera. En el lobulillo, los bronquiolos se dividen hasta formar los bronquiolos terminales, que se abren al atrio o conducto alveolar. Cada atrio se divide a su vez en sacos alveolares, y éstos en alveolos. Los principales centros nerviosos que controlan el ritmo y la intensidad de la respiración están en el bulbo raquídeo (o médula oblongada) y en la protuberancia anular (o puente de Varolio) del tronco encefálico (véase Encéfalo). Las células de este núcleo son sensibles a la acidez de la sangre que depende de la concentración de dióxido de carbono en el plasma sanguíneo. Cuando la acidez de la sangre es alta, se debe, en general, a un exceso de este gas en disolución; en este caso, el centro respiratorio estimula a los músculos respiratorios para que aumenten su actividad. Cuando la concentración de dióxido de carbono es baja, la respiración se ralentiza. Un fallo circulatorio puede provocar anoxia en los tejidos del cuerpo cuando el volumen circulatorio es inadecuado o cuando la capacidad de transporte de oxígeno está alterada. Para consultar otras perturbaciones del sistema respiratorio, ver los artículos sobre las enfermedades en particular, como, por ejemplo, Asma bronquial; Síndrome de descompresión rápida; Bronquitis; Resfriado común; Difteria; Gripe; Pleuresía; Neumonía; Tuberculosis
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Proporciona el oxígeno que el cuerpo necesita y elimina el dióxido de carbono o gas
carbónico que se produce en todas las células.
La respiración es un proceso involuntario y automático, en que se extrae el oxígeno del
aire inspirado y se expulsan los gases de desecho con el aire espirado. Pulsa aquí para
ver un buen dibujo.
El aire se inhala por la nariz, donde se calienta y humedece. Las fosas nasales están
conectadas con los senos paranasales o cavidades sinusales, unos espacios huecos
del interior de algunos huesos de la cabeza que contribuyen a que el aire inspirado se
caliente y humedezca. La inflamación de estos senos se conoce como sinusitis.
Después el aire pasa a la faringe, sigue por la laringe y penetra en la tráquea. A la
mitad de la altura del pecho, la tráquea se divide en dos bronquios que se dividen de
nuevo, una y otra vez, en bronquios secundarios, terciarios y, finalmente, en unos
250.000 bronquiolos.
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La laringe es el órgano donde se produce la voz, contiene las cuerdas vocales y una
especie de tapón llamado epiglotis para que los alimentos no pasen por las vías
respiratorias.
La tráquea es un tubo formado por unos veinte anillos cartilaginosos que la mantienen
siempre abierta, se divide en dos ramas: los bronquios.
Los bronquios y los bronquiolos son las diversas ramificaciones del interior del pulmón,
terminan en unos sacos llamadas alvéolos pulmonares que tienen a su vez unas bolsas
más pequeñas o vesículas pulmonares, están rodeadas de una multitud de capilares
por donde pasa la sangre y al realizarse el intercambio gaseoso se carga de oxígeno y
se libera de CO2.
Los pulmones son dos masas esponjosas de color rojizo, situadas en el tórax a ambos
lados del corazón, el derecho tiene tres partes o lóbulos; el izquierdo tiene dos partes.
La pleura es una membrana de doble pared que rodea a los pulmones.
La respiración consiste en tomar oxígeno del aire y desprender el dióxido de carbono
que se produce en las células.
Tiene tres fases :
1. Intercambio en los pulmones.
2. El transporte de gases.
3. La respiración en las células y tejidos.
El Intercambio en los pulmones
El aire entra en los pulmones y sale de ellos
mediante los movimientos respiratorios que
son dos:
En la Inspiración el aire penetra en los
pulmones porque estos se hinchan al
aumentar el volumen de la caja torácica. Lo
cual es debido a que el diafragma desciende y
las costillas se levantan.
En la Espiración el aire es arrojado al exterior
ya que los pulmones se comprimen al
disminuir de tamaño la caja torácica, pues
el diafragma y las costillas vuelven a su posición normal.
Respiramos unas 17 veces por minuto y cada vez introducimos en la respiración normal
½ litro de aire. El número de inspiraciones depende del ejercicio, de la edad etc. la
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capacidad pulmonar de una persona es de cinco litros. A la cantidad de aire que se
pueda renovar en una inspiración forzada se llama capacidad vital; suele ser de 3,5
litros. Pulsa aquí para ver otro gráfico de la inspiración-espiración.
Cuando el aire llega a los alvéolos, parte del oxígeno que lleva atraviesa las finísimas
paredes y pasa a los glóbulos rojos de la sangre. Y el dióxido de carbono que traía
la sangre pasa al aire. Así la sangre se enriquece en oxígeno y se empobrece en
dióxido de carbono. Esta operación se denomina hematosis. En este dibujo puedes
verlo (Hb representa la Hemoglobina, una proteína que contiene hierro y a la cual se
unen las moléculas de oxígeno).
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Núcleo 5
El Método Científico
Método científico
Método científico, método de estudio sistemático de la naturaleza que incluye las técnicas de observación, reglas para el razonamiento y la predicción, ideas sobre la experimentación planificada y los modos de comunicar los resultados experimentales y teóricos. La ciencia suele definirse por la forma de investigar más que por el objeto de investigación, de manera que los procesos científicos son esencialmente iguales en todas las ciencias de la naturaleza; por ello la comunidad científica está de acuerdo en cuanto al lenguaje en que se expresan los problemas científicos, la forma de recoger y analizar datos, el uso de un estilo propio de lógica y la utilización de teorías y modelos. Etapas como realizar observaciones y experimentos, formular hipótesis, extraer resultados y analizarlos e interpretarlos van a ser características de cualquier investigación. En el método científico la observación consiste en el estudio de un fenómeno que se produce en sus condiciones naturales. La observación debe ser cuidadosa, exhaustiva y exacta.
A partir de la observación surge el planteamiento del problema que se va a estudiar, lo que lleva a emitir alguna hipótesis o suposición provisional de la que se intenta extraer una consecuencia. Existen ciertas pautas que han demostrado ser de utilidad en el establecimiento de las hipótesis y de los resultados que se basan en ellas; estas pautas son: probar primero las hipótesis más simples, no considerar una hipótesis como totalmente cierta y realizar pruebas experimentales independientes antes de aceptar un único resultado experimental importante.
La experimentación consiste en el estudio de un fenómeno, reproducido generalmente en un laboratorio, en las condiciones particulares de estudio que interesan, eliminando o introduciendo aquellas variables que puedan influir en él. Se entiende por variable todo aquello que pueda causar cambios en los resultados de un experimento y se distingue entre variable independiente, dependiente y controlada.
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Variable independiente es aquélla que el experimentador modifica a voluntad para averiguar si sus modificaciones provocan o no cambios en las otras variables. Variable dependiente es la que toma valores diferentes en función de las modificaciones que sufre la variable independiente. Variable controlada es la que se mantiene constante durante todo el experimento.
En un experimento siempre existe un control o un testigo, que es una parte del mismo no sometida a modificaciones y que se utiliza para comprobar los cambios que se producen. Todo experimento debe ser reproducible, es decir, debe estar planteado y descrito de forma que pueda repetirlo cualquier experimentador que disponga del material adecuado. Los resultados de un experimento pueden describirse mediante tablas, gráficos y ecuaciones de manera que puedan ser analizados con facilidad y permitan encontrar relaciones entre ellos que confirmen o no las hipótesis emitidas.
Una hipótesis confirmada se puede transformar en una ley científica que establezca una relación entre dos o más variables, y al estudiar un conjunto de leyes se pueden hallar algunas regularidades entre ellas que den lugar a unos principios generales con los cuales se constituya una teoría.
Según algunos investigadores, el método científico es el modo de llegar a elaborar teorías, entendiendo éstas como configuración de leyes. Mediante la inducción se obtiene una ley a partir de las observaciones y medidas de los fenómenos naturales, y mediante la deducción se obtienen consecuencias lógicas de una teoría. Por esto, para que una teoría científica sea admisible debe relacionar de manera razonable muchos hechos en apariencia independientes en una estructura mental coherente. Así mismo debe permitir hacer predicciones de nuevas relaciones y fenómenos que se puedan comprobar experimentalmente.
Las leyes y las teorías encierran a menudo una pretensión realista que conlleva la noción de modelo; éste es una abstracción mental que se utiliza para poder explicar algunos fenómenos y para reconstruir por aproximación los rasgos del objeto considerado en la investigación.
Experimento Científico
Todos los experimentos científicos siguen un método científico, un proceso paso a paso que conduce a la reflexión y al descubrimiento. Ceñirse al método científico garantiza
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que otros científicos puedan repetir un experimento concreto y obtener los mismos resultados. Paso 1: requisitos
Asegúrate de haber entendido el tipo de trabajo que has de realizar. Revisa la información que tengas sobre el tema y cerciórate de que puedes contestar las siguientes preguntas. Si no es así, consulta con tu profesor. ¿Cuál es la fecha en la que deberás tener los resultados? ¿Has de diseñar el experimento en torno a una cuestión o tema concretos? ¿Ha proporcionado el profesor instrucciones sobre el modo de llevar a cabo el experimento? Paso 2: tema
Todo experimento científico empieza por la observación. Uno ve algo y se pregunta por qué ocurre; o uno observa algo y se pregunta si conoce la causa que lo produce. Fíjate en algo. Piensa en hechos de la vida cotidiana: en los árboles floreciendo en primavera o en que el mando a distancia no funciona cuando alguien se pone delante de la tele. Ejemplo: has observado que las plantas que crecen bajo la sombra de un toldo rojo crecen más que las que nacen en una parte más sombreada. Te preguntas si la luz del Sol que pasa a través del toldo rojo tiene alguna relación con este hecho y decides investigar el efecto que tiene la luz de un color determinado en el crecimiento de las plantas.
Convierte en pregunta la observación. Elige algo que te resulte realmente interesante ya que el resto del trabajo va a consistir en contestar esa pregunta. Ejemplo: ¿Las plantas crecen más con una luz de un color determinado? Paso 3: investigación
Infórmate más sobre la pregunta antes de ponerte a planear el experimento. Recopila información sobre la pregunta. Busca libros en la biblioteca, periódicos, sitios Web y otras fuentes de información.
Lee toda la documentación que hayas recogido. Familiarízate con la información de que dispongas relacionada con la pregunta. ¿Algún científico ha investigado esta cuestión? ¿Qué descubrió?
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Conversa con personas que tengan información de primera mano, por ejemplo, profesores de ciencias, tus padres, amigos de tus padres o profesionales que trabajen en el campo de tu experimento. Pídeles que te recomienden fuentes para investigar o que te indiquen sugerencias para llevar a cabo el experimento. Ejemplo: como tu pregunta está relacionada con el crecimiento de las plantas, puedes hablar con un jardinero. Perfecciona la pregunta para que sea lo más específica y demostrable posible. Ahora que ya has aprendido cosas sobre este tema, tendrás una idea mejor sobre lo que buscas y sobre el modo de encontrarlo. Ejemplo: ahora te has dado cuenta de que tu pregunta inicial, “¿las plantas crecen más con una luz de un color determinado?”, es demasiado amplia. Por tanto, decides restringir el tema, con lo que reformulas la pregunta: “¿las plantas crecen mejor bajo una luz roja o bajo una luz verde?” Paso 4: hipótesis
Desarrolla una hipótesis, es decir, un enunciado que pronostique el resultado de tu experimento. Basándote en la investigación, haz una predicción de la respuesta a tu pregunta, es decir, un cálculo aproximado de los resultados. Conoces los descubrimientos de otros científicos y los pasos que han dado para llegar a ellos. Ejemplo: a partir de la investigación has averiguado que las plantas realizan la fotosíntesis de modo más eficaz con la luz roja que con la luz verde. Por tanto, la predicción que haces es que las plantas crecen más con luz roja que con luz verde.
Vuelve a redactar la predicción con un enunciado en forma de 'si/entonces'. Ejemplo: si pongo algunas plantas bajo una luz roja y otras bajo una luz verde, entonces las que estén bajo la luz roja crecerán más rápido que las que estén bajo la luz verde porque las plantas realizan la fotosíntesis de modo más eficaz bajo la luz roja o azul del espectro luminoso.
Paso 5: diseño
Para demostrar la hipótesis, es necesario que diseñes un experimento y lo lleves a cabo. Identifica el objetivo del experimento o lo que desees demostrar. Ejemplo: el objetivo es demostrar la hipótesis; es decir, probar que si pones algunas plantas bajo una luz roja y otras bajo una luz verde, las que estén bajo la luz roja crecerán más rápido que las que estén bajo la luz verde, porque las plantas realizan la fotosíntesis de modo más eficaz en la luz roja o azul del espectro luminoso.
Identifica y enumera las variables. Una variable es cualquier factor que tenga un efecto sobre los resultados del experimento. Ejemplo: el plan es poner plantas bajo luz roja y
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bajo luz verde para ver cuáles crecen antes. Si modificas el color de la luz, el índice de crecimiento se modificará. Entre otros factores que pueden influir en el índice de crecimiento de la planta se encuentran la calidad de la tierra y la frecuencia del riego. Has decidido que las variables van a ser:
El color de la luz. El índice de crecimiento. La calidad de la tierra La frecuencia del riego. Diseña un experimento que limite cuantas variables sea posible. El objetivo es dejar únicamente dos: la variable independiente (la que tú vas a manipular) y la dependiente (los resultados que cambiarán cuando modifiques la variable independiente). Ejemplo: quieres poner plantas bajo luz roja y bajo luz verde para ver cuáles crecen antes. La variable independiente es el color de la luz. La variable dependiente es el índice de crecimiento de la planta. Para eliminar las demás variables (la calidad de la tierra y la frecuencia del riego), debes plantarlas en el mismo tipo de tierra y regarlas con la misma cantidad de agua y con idéntica frecuencia.
Redacta un plan de procedimiento, es decir, el modo exacto en que vas a demostrar la hipótesis. Incluye una descripción detallada del modo en que vas a controlar todas las variables menos la dependiente y la independiente, cómo y cuándo vas a manipular la variable independiente, y cómo y cuándo vas a medir la dependiente. Ejemplo: Pon en dos macetas idénticas la misma cantidad de tierra del mismo tipo. Planta 12 semillas del mismo tipo de planta en cada una, dejando espacio entre ellas. Cubre las semillas con tierra de modo que llenes exactamente la mitad de la maceta. Riega cada una con 1 litro de agua.
Coloca una de las macetas debajo de un flexo con una bombilla roja de 60 vatios. Ajusta el flexo para que quede a unos 90 cm de la tierra. Coloca la otra maceta debajo de un flexo con una bombilla verde de 60 vatios. Ajusta el flexo para que quede a unos 90 cm de la tierra.
Enciende los flexos y no los apagues hasta que acabes el experimento. Cuando las semillas hayan germinado, asigna un número y una etiqueta a cada planta de cada maceta.
Una semana después de haberlas plantado, mide y toma nota de la altura (en milímetros) de cada planta. Echa a cada maceta dos litros de agua. Sigue regando y tomando nota de la altura de las plantas semanalmente hasta que pasen seis semanas.
Cuando hayan pasado las seis semanas, calcula el incremento de la altura de las plantas cada semana y después la altura final que alcanza cada grupo. Compara los resultados.
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Enumera los materiales que vas a utilizar para llevar a cabo el experimento. Ejemplo. Para llevar a cabo el experimento de las plantas necesitarás:
Semillas (24).
Tierra para plantar.
Macetas (2). Flexos (2). Bombilla roja (1). Bombilla verde (1). Regadera con rejilla de medidas. Regla o metro. Papel y bolígrafo para anotar los datos. Paso 6: preparación
Reúne y monta los materiales que vayas a necesitar. Comprueba que no has olvidado nada. Vuelve a leer el procedimiento, asegurándote de que te acuerdas de todos los pasos. Prepara y etiqueta tablas de registro de datos vacías para incluir los que vayas obteniendo. Paso 7: experimento
Sigue al pie de la letra el procedimiento que has establecido. Haz las mediciones y registra los datos con bolígrafo (no utilices lápiz) en las tablas de datos. Anota con bolígrafo todas las observaciones que percibas durante el experimento. ¿Qué has visto? ¿Qué has oído? ¿Has notado algún olor extraño? ¿Se ha producido alguna interferencia durante el experimento o la recopilación de datos?.