Ciencias Naturales

PruebaSer Bachiller - Exonera2015

Ecosistema

• Conocimiento sobre flujo de energía y niveles de organización de los seres vivos.

1. Flujos de energía entre los niveles trófico

2. Fotosíntesis y respiración celular

3. Niveles de organización de los seres vivos

4. Teorías sobre el origen de la vida

5. Teorías de la evolución de las especies

Ecosistema Un ecosistema consiste en una

comunidad biológica de un lugar y de los factores físicos y químicos que constituyen el medio abiótico

Un ecosistema está formado por los seres vivos (elementos bióticos), su ambiente físico (elementos abióticos) y las interacciones que existen entre sí y el medio que los rodea.

Componente de un ecosistema

Clasificación de un ecosistema

Ecosistema Acuático

Ecosistema Agua dulce

Ecosistema Agua salada (Marino)

Fotico

Afotico

Oceanografía Limnología

Ecosistema terrestre

• Bosque frondosos o bosques de hoja Ancha

• Selva

• Bosque seco

• Bosque templado de frondosas

• Bosque de coníferas o bosques de hojas acicular

• Taiga o Bosque boreal

• Bosque templado de coníferas

• Bosque subtropical de coníferas

• Matorrales

• Arbustal

• Xerófito

• Paramo

• Herbazales

• Pradera

• Estepa

• Sabana

• Pradera Alpina

• Tundra

• Desiertos

• Desiertos Propiamente dichos

• Indiandsis

•Flujos de energía entre los niveles tróficos

Redes alimenticias• Los productores o autótrofos Son los organismos que se ubican

en la base de la cadena alimenticia. Captan directamente la energía del sol y mediante la fotosíntesis la convierten en energía química que es almacenada en sus tejidos.

• Los consumidores o heterótrofos Son los organismos heterótrofos, es decir, los animales que, al no poder producir su propio alimento, deben obtener energía consumiendo otros organismos. Se clasifican en herbívoros, carnívoros y omnívoros, dependiendo del tipo de organismos de los cuales se alimentan.

• Los descomponedores A medida que los seres vivos se desarrollan, producen desechos de varios tipos como hojas, ramas viejas, piel gastada, excrementos, entre otros. Además, con el paso del tiempo, todos los seres vivos mueren y dejan su propio cuerpo como desecho. Los descomponedores se encargan de limpiar los ecosistemas de estos residuos, pues se alimentan de ellos.

Flujos de energíaLa energía del sol es el origen de toda actividad en la Tierra y gracias a ella es posible la vida y la transformación de la materia. La energía solar es utilizada por las plantas de forma directa durante la fotosíntesis y otros organismos la obtienen de manera indirecta.Esta energía puede ser transferida a los organismos de un ecosistema a través de las cadenas alimenticias.

Red alimentaria

Cadena alimenticia

Relaciones entre los organismos

• Intraespecíficas. Son aquellas que se establecen entre individuos de igual población que habitan en el mismo lugar

• Jerarquización.

• Territorialidad.

• Colaboración.

• Interespecíficas. Ocurren entre organismos de diferentes especies. Las interacciones de estos organismos se dan en función de la dependencia para obtener alimento y pueden ser positivas, neutrales o negativas.

• comensalismo.

• mutualismo.

• Competencia

• Depredación

• Camuflaje

• Canibalismo

• parasitismo

La materia en los ecosistemasTodos los organismos están compuestos de materia y ésta a su vez está constituida por elementos químicos como el carbono, el fósforo, el calcio, el nitrógeno, entre otros tantos. La materia fluye entre los organismos y el medio a través de los ciclos naturales.Los ciclos de la materia indican la manera cómo las sustancias que cumplen con el papel de nutrientes circulan desde los seres vivos hacia los componentes sin vida de los ecosistemas y viceversa.Este movimiento de la materia está ligado a la transferencia de energía que se realiza a partir de las cadenas y redes alimenticias.

Ciclos de la materia o biogeoquímicos• Los organismos requieren para su desarrollo la presencia de varios elementos y

compuestos químicos esenciales para la vida, algunos de ellos se necesitan en grandes cantidades y se denominan macronutrientes. Estos se reciclan en los ecosistemas a través de los ciclos. Entre estos podemos citar el carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo, azufre y calcio. Observa el siguiente gráfico donde se destacan las propiedades de algunos de los macronutrientes mencionados.

CarbonoBásico para laformación decarbohidratos,proteínas,lípidos y ácidosnucleicos.

OxígenoEs parte constituyentedel agua. Indispensablepara la supervivenciade una gran mayoría deorganismos en la Tierra.

AzufreForma parte delas proteínas.

FósforoEs parte del ADN y está presente en los suelos. En la imagen se observa el fósforo mineral depositado en las rocas.

Participa en laelaboración delas proteínasy se encuentraen los suelosy el aire.

Nitrógeno

• Energía fluye en un sistema abierto. Una parte, permite el desarrollo de una serie de procesos en donde se va transfiriendo y transformando, y la otra se disipa a la naturaleza en forma de calor.

• Materia fluye en un sistema cerrado es decir, que vuelve a reutilizarse al circular continuamente entre los organismos y el ambiente.

• El movimiento permanente de un elemento entre los seres vivos, la atmósfera, la hidrósfera y la litósfera se llama ciclo biogeoquímico.

FósforoEs un elemento no metálico, su símbolo es P y su nombre viene de las raíces griegas que significan “portador de luz”. En la naturaleza aparece combinado con otros elementos, formando compuestos llamados fosfatos. El fósforo es un elemento muy reactivo y reacciona en forma natural con el oxígeno, formando un óxido, al hacerlo, emite luz.ATP. Compuesto que

almacena la energía de la célula.

1. Los fosfatos presentes en las rocas se disuelven en el agua de las lluvias.2. El agua que contiene los fosfatos es absorbida por las plantas y otros organismos que realizan fotosíntesis. En este momento, el fósforo está incorporado en el organismo de los productores.3. A través de la cadena alimenticia, el fósforo pasa a los consumidores y regresa a la tierra en forma de excrementos.4. Los organismos descomponedores transforman el fósforo en fosfatos, los cuales pueden ser absorbidos nuevamente por los productores o unirse a las rocas, iniciando el ciclo nuevamente.5. El agua de la lluvia también disuelve los fosfatos y los transporta a los ríos, lagos y océanos. Los fosfatos son tomados por algas, peces y aves marinas por medio de las cadenas alimenticias y luego producen guano.6. Los restos de los organismos marinos van al fondo del mar, donde dan lugar a la formación de rocas fosfatadas que permanecen por miles de años hasta que salen a la superficie por el movimiento de las placas tectónicas.

NitrógenoEs un elemento químico no metálico, cuyo símbolo es N y se presenta naturalmente en forma de gas. Este gas es poco reactivo por eso se utiliza para conseguir las denominadas atmósferas inertes, que consisten en cámaras cerradas donde se ha reemplazado el oxígeno por nitrógeno con el fin de evitar la reacción entre sustancias. El nitrógeno también se emplea como gas criogénico para obtener temperaturas alrededor de -195 ºC. El principal uso comercial del nitrógeno es en la producción de amoníaco, compuesto a partir del cual se puede elaborar ácido nítrico y fertilizantes importantes para la agricultura.

Fotosíntesis y respiracióncelular

• Fotosíntesis

• El proceso por el cual las plantas y algunos microorganismos pueden atrapar la energía lumínica y combinarla con agua y dióxido de carbono para convertirla en moléculas de glucosa, se conoce como fotosíntesis.

• La energía que alcanzan los autótrofos se mueve a través de todos los organismos vivos, ya que algunos heterótrofos como las vacas se alimentan de plantas, mientras que otros heterótrofos se nutren de los que comen plantas. La fotosíntesis es un proceso anabólico complejo. La reacción general se puede resumir de la siguiente manera:

6 CO2 + 6H2O + energia de luz enzimas C6H12O6 + 6 O2dióxido de carbono + agua + energía de luz clorofila glucosa + oxígeno

Procariota

Tipos de célulasTipos de células

• Son las más primitivas.• Su organización es sencilla.• No tienen núcleo definido.• Son células más pequeñas.• No poseen sistema demembranas.• Constituyen las bacterias.• Poseen material hereditario.

• Su organización es más compleja.• Tienen núcleo.• Son células más grandes.• Poseen organelos rodeadosde membrana.• Se presentan en hongos,animales y plantas.• Poseen material hereditario.

Eucariota

Pared celular

En las hojas de las plantas están los cloroplastos que son las estructuras celulares donde se da la fotosíntesis. Existen aproximadamente 100 cloroplastos en el citoplasma de las células vegetales.Su organización es más compleja que el de una mitocondria, porque su función vital es producir moléculas de glucosa y liberar oxígeno al ambiente. El proceso de la fotosíntesis se realiza en dos fases.

La fase dependiente de la luz: ocurre cuando la planta requiere de la luz del sol para transformar la energía lumínica en energía química. La clorofila absorbe la luz y los electrones se mueven en una cadena de transporte que produce energía en forma de ATP. Durante el proceso, se rompe la molécula de agua (fotólisis) que genera iones de hidrógeno y libera oxígeno al ambiente. Las reacciones suceden en los tilacoides, que son sacos aplanados que forman parte de la estructura de la membrana interna del cloroplasto.

La fase independiente de la luz: tiene lugar cuando los cloroplastos usan el hidrógeno y el dióxido de carbono con el fin de elaborar azúcares para la planta. Las reacciones oscuras suceden en el día y en la noche, con la condición de que la fuente de energía (ATP), y otras sustancias formadas en la luz se encuentren presentes. Las reacciones de oscuridad se efectúan en el estroma.

Fotosíntesis y respiración celularLa respiración celular es un proceso completamente diferente a la fotosíntesis. Veamos en el siguiente cuadro las diferencias que se dan entre estos dos procesos.

Comparación entre fotosíntesis y respiración celular

Fotosíntesis Respiración celular

Se realiza en las célulasdonde hay clorofila.• Se desprende oxígenoal ambiente.• Toma dióxido decarbono del aire.• Consume agua.• Produce glucosa.• Captura energía.• Se realiza en loscloroplastos.• Necesita de la luz solar.

• Se realiza en todas lascélulas eucariotas.• Consume oxígeno delambiente.• Elimina dióxido de carbono al aire.• Produce agua.• Se hace a partir de laglucosa.• Libera energía.• Se da en lasmitocondrias.• Se efectúa durante las24 horas del día.

Niveles de organización de los seres vivos

Niveles de organizaciónTanto los objetos que no tienen vida como los organismos vivos están constituidos por los mismos elementos químicos. En la Tierra existen aproximadamente 93 elementos, de ellos, los seis que se muestran a continuación de ellos, los seis que se muestran a continuación son los que componen gran parte de la materia viva.

(protones, neutronesy electrones).

constituyen los

elementos.

Agrupación de átomos (bioelementos).

unidades de materia viva más pequeñas

Teorías sobre el origen de la vida

El origen y evolución del universoEl ser humano generalmente ha pensado que todo lo que nos rodea está aquí para nosotros. Llegamos a creer que el universo fue creado para las personas y que sus elementos eran como nosotros.A través de la historia de la humanidad, se ha tratado de resolver el misterio de la formación del universo y, por ende, el de la vida en nuestro planeta.

Aportes a la teoría del Big Bang

En 1915, Einstein postula la teoría de la Relatividad; demuestra que la materia puede transformarse en energía y la energía en materia.En 1925, Edwin Hubble encuentra evidencia de que existen otras galaxias.En la década de 1920, Alexander Friedman, George Lemaître y Edwin Hubble plantean de forma independiente que el universo está en expansión.En 1948, el ruso George Gamow predijo que como consecuencia de la gran explosión, debía existir una radiación perceptible denominada radiación cósmica de fondo. Esta radiación, supuso, Gamow, era el ruido cósmico causado por el Big Bang y que ha perdurado hasta hoy.

En 1965, Arno Penzias y Robert Wilson descubrieron dicha radiación y la denominaron radiación de fondo de microondas cósmicas, pues se encuentra en la región de microondas del espectro electromagnético. Actualmente es la principal evidencia del acontecimiento de la gran explosión.

La paradoja de un universo temprano increíblemente uniforme, según lo revela la suavidad de la radiación cósmica de fondo, yla evidente desigualdad del universo actual.

La ausencia de monopolos magnéticos y demás posibles reliquias del universo primitivo; la ausencia de rotación del universo; el carácter plano del espacio, su homogeneidad y debido a la constante cosmológica de Einstein que no era completamente errónea.

El universo es mucho más grande de lo que nunca nadie había supuesto.

La Inflación es un concepto muy poderoso y explica los tres aspectosprincipales de la cosmología.

Física Cuántica

Astrofísica

La hipótesis nebular, formulada por Laplace y Kant sobre unapropuesta inicial de Descartes, sostiene que el Sistema Solar podía haberse formado por la condensación lenta de una nube de gas y polvo, como consecuencia de la fuerza de gravitación.Es decir, que a medida que se acercaban las partículas, el campo gravitatorio se hacía más intenso y la condensación más rápida, hasta que la masa total colapsó y dio origen a un cuerpo denso e incandescente que hoy conocemos como Sol. Al condensarse, el Sol debió girar cada vez más rápido y esto provocó la pérdida de materia en forma de anillos en su zona ecuatorial; estos anillos dieron origen con el tiempo a los planetas.La observación de sistemas planetarios alrededor de otras estrellas, confirma esta hipótesis.

Formación del Sistema Solar

Los materiales más densos se hundieron hacia el interior del planeta y los más ligeros se fueron hacia el exterior. LaTierra quedó estratificada en varias capas.Entonces la materia más ligera se alejó del Sol y la más densa quedó más cerca. Se originó una enorme masa de material incandescente y fundido por efecto de los choques: la Proto Tierra. Hace unos 4 500 millones de años ya existía la Tierra. Estaba muy caliente y rodeada de una atmósfera primitiva.Finalmente, esta última es la que sirvió para formar la Tierra. Los materiales terrestres se acoplaron según su densidad. Con la disminución de los choques de meteoritos, la superficie terrestre se enfrió. Aparecen los océanos terrestres y las primeras rocas de tipo ígneo.

El origen de la Tierra

Origen de la vida

“La vida es una exuberancia planetaria, un fenómeno solar. Es la transmutación astronómicamente local del aire, el agua y la luz que llega a la tierra, en células. Es una pauta intrincada de crecimiento y muerte, aceleración y reducción, transformación y decadencia.La vida es una organización única.”

Margulis y Sagan

Teoría físico-química de la vida

Las reacciones químicas espontáneas entre los componentes de la atmósferaprimitiva formarían sustancias orgánicas.

Las fuentes de energía• Descargas eléctricas producidas por tormentas.• Radiaciones de sol intensas al no haber capa de ozono.• Energía geotérmica que sale de la actividad volcánica.

Las condiciones• Atmósfera sin oxígeno (reductora) para que no se destruyan los compuestos orgánicos formados.• Vapor de agua que al condensarse produce lluvias abundantes y originan los océanos primitivos.• Reacciones químicas en los océanos que forman compuestos orgánicos simples.

El resultado• Las moléculas simples se unen y forman el caldo primitivo que sonmares cálidos con materia orgánica.• Los materiales orgánicos se aíslan y configuran los coacervadoscapaces de reproducirse.

panspermia

Teorías de la evolución de lasespecies

Origen de las especiesNuestro planeta, desde su origen hasta nuestros días, ha experimentado diversos cambios que han dado origen a una amplia variedad de especies. Algunos de estos cambios son: variaciones climáticas, transformaciones de relieve y alteraciones en la actividad volcánica.Producto de estas modificaciones ocurridas en el planeta Tierra, los seres vivos han ido evolucionando continuamente, formándose nuevas especies a la vez que otras iban extinguiéndose.Recordemos que especie es un grupo de organismos diferentes de cualquier otro grupo y que son capaces de reproducirse y de tener descendencia fértil.

Al observar tanta diversidad de la vida, surgen los primeros evolucionistas que intentan explicar los procesos de transformación de unas especies en otras.

Jean BaptisteLamarck

Charles Darwin

Alfred RussellWallace

selección natural

pinzones

La teoría Evolutiva de Darwin y Wallace se basa en los siguientes principios:1. Todos los organismos tienen una gran capacidad reproductiva.Si una sola pareja se reproduce y su descendencia cuenta con suficiente alimento y carece de enemigos y enfermedades, en un número relativamente corto de generaciones, su progenie llega a ser muy abundante.2. Al crecer en número una población, la competencia por espacio y alimento entre sus individuos se torna en una verdadera lucha por la supervivencia.3. En una población de una misma especie es usual encontrar diferencias entre los individuos, las cuales pueden ser transmitidas por herencia a sus hijos.4. Algunas de las diferencias entre los individuos de una especie pueden favorecer a algunos y desfavorecer a otros.5. En una población prevalecen los mejor adaptados sobre los demás. Ellos, a su vez, tendrán mayores posibilidades de reproducirse y que sus hijos hereden las características que los hacen estar mejor adaptados. Este mecanismo se conoce como selección natural.

Resumen

La Teoría Actual o Síntesis Evolutiva

La Genética de Mendel sustenta la base de la teoría de la Evolución, con el aporte de que los organismos heredan de sus progenitores ciertos caracteres y los transmiten a su vez a su prole. En el siglo XX, estos caracteres se identifican con los genes presentes en la estructura del ácido nucleico.

La investigación actual en las ciencias biológicas sigue aportando datos y conocimientos que refuerzan las ideas de Darwin como, por ejemplo, la primatología o la paleoantropología. Estas nos dejan constancia de la existencia de un antepasado común entre los simios y el ser humano moderno, consecuencia de una historia evolutiva común y paralela.Los conocimientos construidos en las diferentes ciencias han establecido los mecanismos que explican la evolución de los seres vivos. Aportes que se engloban bajo una sola teoría conocida como Neodarwinismo que conjuga las afirmaciones del Darwinismo con los descubrimientos de la Genética, la Paleontología y otras ramas de la Biología.

Evidencias de evolución

a) Los restos fósiles de las especies animales y vegetales que habitaron la Tierra en diferentes eras geológicas.Los fósiles son restos de un ser vivo que habitó en el pasado o evidencias de su existencia que ha llegado hasta nuestra época, gracias a su mineralización o conservación en algunas rocas.b) Las extremidades superiores de los mamíferos tienen la misma distribución ósea.c) Los embriones de los peces, reptiles y mamíferos son similares en las primeras etapas de desarrollo embrionario.d) La biogeografía con eventos geológicos como la derivacontinental llevó a la fragmentación de continentes incidiendo en los patrones de distribución de las especies y su aislamiento geográfico.