Educación secundaria a distancia para persoas adultas. Natureza

Transcrição

1 Educación secundaria a distancia para persoas adultas 3 Natureza Os seres vivos

2 3 NATUREZA OS SERES VIVOS

3 Autores do Módulo 3: Os seres vivos Xosé Francisco Pardo Teijeiro: Unidades 1, 2, 3 Ángel Gómez Saiz: Unidade 4 Coordinación e supervisión: José Alfonso Soto Rey Edita: Xunta de Galicia Consellería de Educación e Ordenación Universitaria Educación Secundaria a Distancia para Persoas Adultas Depósito legal: C. 486/2005 ISBN: ISBN: (en formato CD-ROM) Maquetación e impresión:

4 INTRODUCIÓN A mellora das condicións de vida e o progreso da humanidade están estreitamente ligados ao coñecemento da natureza e as súas leis. Polo tanto, dada a transcendencia das ciencias da natureza, é aconsellable que todas as persoas coñezan os seus contidos e métodos. Existe na actualidade un crecente interese polos temas relacionados coa ciencia e co medio natural e a súa conservación. Tamén é patente a presenza da natureza na cultura galega e na maior parte das nosas actividades. Segundo o escritor Manuel Rivas...en Galicia vivimos 2,8 millóns de humanos, 1 millón de vacas, 500 lobos, 1 oso ilocalizable e 500 millóns de árbores. É posible que non atopes nunca o oso ilocalizable, pero o que sen dúbida encontrarás serán soutos, praias, carballeiras, cantís, fragas, marismas, etc., o que converte a Galicia nunha das comunidades autónomas con maior riqueza natural de España. Para que coñezas e comprendas a natureza e os seus procesos iniciamos este módulo polo estudo da parte máis pequena e simple, a estrutura celular, seguindo con niveis de organización cada vez máis complexos, a composición química da materia viva e a organización unicelular. O seguinte paso é o estudo da organización pluricelular e das funcións vitais dos seres vivos: nutrición, relación e reprodución. Porén, aínda que son funcións fundamentais, existen diferenzas notables entre a forma de realizalas os animais e os vexetais, polo que esta unidade preséntase desde ambas perspectivas, a animal e a vexetal. Para realizar as funcións vitais os seres vivos precisamos intercambiar materia e enerxía co medio. Caracterizámonos, xa que logo, por unha intensa actividade bioquímica representada polos complexos procesos químicos que teñen lugar nas células. Outra característica dos seres vivos e a de presentar unha gran diversidade. Por esta razón, para poder estudalos foi necesario elaborar sistemas de clasificación baseados en criterios científicos. Por outra parte, as especies non son inmutables, senón que foron cambiando progresivamente ao longo da historia da Terra, sendo substituídas unhas por outras máis adaptadas ás condicións do medio. Para entender a dinámica destes cambios expóñense brevemente as teorías evolutivas máis importantes, facendo unha referencia á evolución humana e aos homínidos de Atapuerca. Na vida cotiá é habitual a presenza de microorganismos, xa que son os seres vivos máis numerosos e con maior capacidade de adaptación aos cambios ambientais. Estes seres de tamaño microscópico viven en todos os medios e a maior parte deles son beneficiosos. Só unha minoría son prexudiciais para o ser humano, os animais ou as plantas. Para comprender a natureza e os procesos naturais temos que considerar que os organismos non viven illados senón en relación con outros seres vivos e co medio que os rodea, establecéndose complexas relacións entre eles que son tratadas no apartado de ecoloxía, na última unidade do módulo.

5 ÍNDICE Páxina UNIDADE DIDÁCTICA 1: A organización dos seres vivos. A organización unicelular 1. Características da vida Niveis de organización dos seres vivos Composición da materia viva Bioelementos Principios inmediatos Biomoléculas inorgánicas: auga e sales minerais Biomoléculas inorgánicas: glícidos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos A organización unicelular A teoría celular Células procariotas e eucariotas Estrutura da célula eucariota A célula animal e a célula vexetal A nutrición celular A relación celular A reprodución celular Mitose Meiose Os microorganismos As bacterias. Estrutura da célula procariota Os virus

6 Páxina UNIDADE DIDÁCTICA 2: A organización pluricelular. As funcións dos seres vivios 1. A organización pluricelular Tecidos, órganos, aparellos e sistemas As funcións vitais: nutrición, relación, reprodución A organización animal e a vexetal Función de nutrición nos vexetais As follas A raíz O talo Función de nutrición nos animais Aparello dixestivo Aparello respiratorio Aparello circulatorio Aparello excretor Función de relación nos vexetais Función de relación nos animais Función de reprodución nos vexetais Reprodución asexual Reprodución sexual Función de reprodución nos animais Reprodución asexual Reprodución sexual

7 Páxina UNIDADE DIDÁCTICA 3: Actividade vital e cambios químicos. A diversidade dos seres vivos. 1. As reaccións químicas na actividade cotiá A expresión das reaccións químicas Reaccións químicas máis frecuentes na actividade cotiá Aspectos negativos A reacción de combustión Actividade vital e cambios químicos O metabolismo: anabolismo e catabolismo Presenza dos microorganismos na vida cotiá Microorganismos prexudiciais Microorganismos útiles A fermentación Os seres vivos e a súa diversidade Taxonomía: categorías taxonómicas e nomenclatura binomial Teorías sobre a evolución dos seres vivos Lamarckismo Darwinismo Probas da evolución A evolución da especie humana

8 Páxina UNIDADE DIDÁCTICA 4: Ecoloxía 1. Interacción entre os seres vivos e o medio ambiente Os biomas terrestres Os factores climáticos A topografía O solo Os grandes biomas Os biomas acuáticos Os organismos acuáticos Adaptacións dos seres vivos ao medio Adaptacións dos animais ao medio acuático Adaptacións das plantas ao medio acuático Adaptacións dos animais ao medio terrestre Adaptacións dos animais ao medio aéreo Adaptacións das plantas ao medio terrestre Relacións intraespecíficas e interespecíficas Relacións intraespecíficas Relacións interespecíficas Os ecosistemas Compoñentes dun ecosistema Tipos de ecosistemas Relacións tróficas A materia e a enerxía no ecosistema Cadeas tróficas Redes tróficas Pirámides alimentarias Produtividade dun ecosistema Ciclos da materia Fluxo da enerxía Ciclo da auga Ciclo do carbono Ciclo do nitróxeno Ciclo do fósforo Evolución dos ecosistemas Sucesións ecolóxicas O impacto do ser humano nos ecosistemas Contaminación do aire Contaminación da auga Contaminación do solo As aglomeracións urbanas A perda da biodiversidade

9 UNIDADE DIDÁCTICA 1 A ORGANIZACIÓN DOS SERES VIVOS. A ORGANIZACIÓN UNICELULAR Como poderiamos definir o que é a vida? Podemos falar de seres vivos e de seres inertes? O que vulgarmente entendemos por ser vivo pode non ser moi acertado, xa que nalgúns aspectos ten similitude co concepto oposto, o de ser inerte. Ata mediados do século XIX os científicos pensaban que os seres vivos estaban compostos por unha materia especial que subministraba o impulso vital. A partir da síntese de certas moléculas orgánicas no laboratorio, demostrouse que as moléculas que forman os seres vivos seguen as mesmas leis físicas e químicas que as dos seres inertes. Con todo, o nivel de organización da materia viva é moito máis complexo. A materia viva podemos analizala tendo en conta os bioelementos que a compoñen ou ben as biomoléculas orgánicas e inorgánicas das que está formada e que coñecemos como principios inmediatos: auga, sales minerais, glícidos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos, vitaminas e hormonas. A célula é a unidade estrutural e fisiolóxica dos seres vivos, polo que é fundamental coñecer a súa estrutura e as súas funcións. Tendo en conta a súa complexidade existen dous tipos de células: procariotas e eucariotas. As eucariotas son as máis complexas, existindo certas diferenzas entre as células animais e as vexetais. As funcións da célula, como as de calquera ser vivo, son as de nutrición, relación e reprodución. Segundo como obteña a enerxía a célula eucariota, poderemos falar de nutrición autótrofa e nutrición heterótrofa. Segundo os seus fins poderemos falar de dous tipos de división celular: mitose e meiose. Entre os microorganismos destacamos as bacterias e os virus, caracterizados por presentar estruturas e forma de vida particulares. As bacterias presentan unha organización celular de tipo procariótico e poden ser autótrofas ou heterótrofas. Os virus son moito máis simples xa que a súa organización é subcelular. Todos eles son parasitos obrigados xa que carecen de orgánulos e de citoplasma. Un exemplo é o VIH que parasita os linfocitos, debilitando o sistema inmunolóxico. 8

10 ÍNDICE DE CONTIDOS Páxina 1. Características da vida Niveis de organización dos seres vivos Composición da materia viva Bioelementos Principios inmediatos Biomoléculas inorgánicas: auga e sales minerais Biomoléculas inorgánicas: glícidos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos A organización unicelular A teoría celular Células procariotas e eucariotas Estrutura da célula eucariota A célula animal e a célula vexetal A nutrición celular A relación celular A reprodución celular Mitose Meiose Os microorganismos As bacterias. Estrutura da célula procariota Os virus

11 Os seres vivos 1. Características da vida Os seres vivos están formados polos mesmos elementos químicos que podemos atopar na materia mineral, pero diferéncianse en que son capaces de realizar unha serie de actividades fundamentais que chamamos funcións vitais, é dicir, a nutrición, a relación e a reprodución. Os seres inertes, constituídos por materia mineral, poderían realizar algunha destas funcións, pero non todas elas en conxunto. Todos os seres vivos están constituídos por unha ou varias células, que constitúen a forma de vida máis sinxela xa que poden realizar as tres funcións vitais. A célula é, xa que logo, a súa unidade de composición, funcionamento e organización estrutural. 1. Son seres vivos: unha rocha, o corazón, unha árbore, unha nube e unha esponxa? Os seres vivos distínguense dos seres inertes por unha serie de características, como son as seguintes: a) Están constituídos por moléculas complexas. Os seres vivos están constituídos polos mesmos elementos químicos que forman os minerais e as rochas. O que os diferenza é a maneira en que os elementos se combinan entre si, orixinando no caso da materia viva unhas estruturas máis complexas e variadas. Na materia viva as moléculas resultantes da combinación dos elementos son propias e de gran complexidade: glícidos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos, etc. 10

12 UNIDADE 1 b) Presentan unha organización complexa. Nos seres vivos non só as moléculas teñen certa complexidade, senón que ademais se organizan en estruturas cada vez máis complexas. As moléculas organízanse en estruturas celulares, estas en células, que a súa vez forman tecidos, que orixinan órganos, que dan lugar a aparatos, etc., ata chegar a un organismo constituído por diferentes estruturas especializadas nunha función. c) Teñen unha gran capacidade de adaptación. Os seres vivos caracterízanse pola súa facilidade de cambio (fisiolóxico, anatómico, etc.), de modo que poden evolucionar a formas máis adaptadas ás novas condicións ambientais e garantir deste xeito a supervivencia dos seus descendentes. Adaptación e diversidade nos insectos. d) Necesitan obter materia e enerxía do medio para realizar as funcións vitais. Aínda que un microorganismo, un mamífero ou un molusco aparentemente son moi diferentes, en todos eles teñen lugar uns procesos físicos e químicos complexos que implican unha continua transformación de materia e enerxía. Todos os seres vivos obteñen substancias e enerxía do medio no que viven. Estas substancias, chamadas nutrientes, son transformadas noutras moléculas ou en enerxía, que é necesaria para realizar as funcións vitais. e) Pódense reproducir. Todo ser vivo é capaz de orixinar novos seres idénticos a el, o que permite a supervivencia da especie. Podería considerarse que os seres inertes, por exemplo os minerais ou os cristais, tamén poden reproducirse, pero nos seres vivos a reprodución é máis complexa e sofisticada, chegando a garantir non só a creación dun individuo idéntico aos seus proxenitores senón ademais a inducir certa variabilidade nos descendentes, o que permite as adaptacións aos cambios ambientais. Órganos reprodutores dos fentos. 11

13 Os seres vivos 2. Cando se rompe un anaco de rocha, pódese considerar unha reprodución? 3. Completa o cadro seguinte: 2. Niveis de organización dos seres vivos O que caracteriza a un organismo vivo é precisamente a súa organización, é dicir, a súa orde estrutural. A biosfera comprende diferentes niveis de organización, de modo que os máis altos son o resultado da asociación dos máis baixos. O nivel máis baixo é o constituído polas partículas subatómicas: protóns, electróns, neutróns, etc., que son as unidades máis pequenas da materia. As partículas subatómicas únense para formar átomos, por exemplo os átomos de C, H e O. A unión dos átomos dá lugar a moléculas simples, como a auga (H 2 O), a glicosa ou os aminoácidos, que á súa vez se unen para formar moléculas máis complexas chamadas macromoléculas. Un caso especial é o dos virus, que a pesar de que teñen unha organización moi simple, de tipo macromolecular, poden chegar a desenvolver as funcións propias dos seres vivos. As macromoléculas forman os orgánulos celulares, como os cloroplastos, as mitocondrias ou os ribosomas, e estes, no seu conxunto, orixinan a célula, como é o caso das neuronas ou dos glóbulos vermellos. Existen organismos formados por unha soa célula. Son seres unicelulares, como as bacterias e os protozoos, que 12

14 UNIDADE 1 nalgúns casos poden organizarse formando colonias de numerosos individuos pero que non chegan a constituír un verdadeiro organismo pluricelular. As células coa mesma forma e función organízanse formando tecidos, como o muscular ou o nervioso, que á súa vez se organizan en estruturas máis complexas chamadas órganos, como poden ser a folla ou o ril. Un órgano pode estar formado, xa que logo, por diferentes tipos de tecidos, pero cada un destes tecidos estará constituído por un só tipo de células. Os órganos que realizan a mesma función agrúpanse formando sistemas, como o nervioso, ou aparatos, como o dixestivo ou o respiratorio. Por exemplo, o aparato dixestivo está constituído por varios órganos: boca, esófago, estómago, intestino, etc. Os aparatos e sistemas unidos e coordinados dan lugar a un individuo ou ser vivo pluricelular. Os individuos asócianse con outros da mesma especie orixinando unha poboación. As poboacións dunha especie adoitan compartir o medio onde viven con outras de especie diferente formando unha comunidade ou biocenose. O conxunto de todas as comunidades existentes no noso planeta forma o que chamamos a biosfera. Niveis de organización da materia viva. 13

15 Os seres vivos Desde o nivel de partículas elementais ata o de orgánulos celulares falamos de niveis abióticos ( sen vida ). A partir da organización celular consideramos todos os niveis como bióticos. 4. Anxo é un biólogo que traballa no Parque Nacional das Illas Atlánticas (Illas Cíes) estudando as especies ameazadas como o arao dos cons. Uxía é unha científica do Instituto Oceanográfico de Vigo que estuda os xenes relacionados co tamaño da pescada. Que niveis de organización estuda cada un? Cres que utilizarán técnicas moi diferentes no seu traballo? 5. Indica a que nivel pertencen os termos da lista e se é un nivel biótico ou abiótico. Ordénaos de menor a maior. Proteína, electrón, ácido graxo, retículo endoplasmático, bidueiro, corazón, xofre (S), piñeiral, virus do SIDA, paramecio, tecido óseo. 3. Composición da materia viva Bioelementos Na composición química dos seres vivos interveñen só algúns dos elementos químicos presentes na Terra. Estes elementos químicos que compoñen a materia viva reciben o nome de bioelementos. Os más importantes, tendo en conta a súa proporción, son: C (carbono), H (hidróxeno), O (osíxeno), N (nitróxeno), S (xofre) e P (fósforo). Existen ademais bioelementos secundarios, que aparecen en menor proporción, como son: Ca (calcio), Na (sodio), K (potasio), Cl (cloro), Fe (ferro), etc. 6. De onde poden obter os seres vivos o H e o C se son elementos escasos na materia mineral? Principios inmediatos Os elementos bioxénicos combínanse entre si para formar unha serie de moléculas indispensables para os seres vivos que coñecemos como principios inmediatos. 14

16 UNIDADE 1 Os principios inmediatos divídense en inorgánicos, que son a auga e os sales minerais, e orgánicos, que son os glícidos, os lípidos, as proteínas e os ácidos nucleicos. Porcentaxe de auga en diferentes órganos do ser humano. Biomoléculas inorgánicas: auga e sales minerais A auga é esencial para a materia viva e constitúe entre o 50 e o 95% do peso dos seres vivos. A molécula de auga está constituída por dous átomos de hidróxeno (H) e un de osíxeno (O) formando unha estrutura da que dependen as súas propiedades. As funcións máis importantes da auga son as seguintes: - Actúa como disolvente de moitas substancias. Contido en auga de diferentes seres vivos. - Serve de medio de transporte desas substancias polo interior do organismo. É ademais o seu vehículo de entrada e saída na célula. - É o medio no que teñen lugar as reaccións químicas dos seres vivos. - É termorreguladora, é dicir, axuda a regular a temperatura corporal. Cando se subministra calor, a temperatura da auga sobe lentamente e, cando se perde, descende tamén lentamente. Isto débese ao seu elevado calor específico. Os sales minerais atópanse nos seres vivos disoltos ou en estado sólido. A súa concentración na materia viva é semellante á da auga do mar. Molécula de auga. 15

17 Os seres vivos Os principais sales da materia viva son: cloruros, fosfatos e carbonatos de sodio (Na), potasio (K), calcio (Ca) e magnesio (Mg). Os sales minerais interveñen en numerosos procesos vitais: - Forman parte do esqueleto de moitos animais, por exemplo o carbonato cálcico das cunchas dos moluscos ou dos ósos dos vertebrados. - Interveñen na transmisión do impulso nervioso e na contracción muscular. Os esqueletos externos e internos dos animais están constituídos por carbonato cálcico. - Forman parte doutras moléculas de importancia vital, por exemplo, o ferro (Fe) forma parte da hemoglobina, proteína encargada do transporte do osíxeno no sangue. 7. Por que nas Rías Baixas os veráns son menos calorosos e os invernos menos fríos que no interior da provincia de Ourense? (lembra as propiedades da auga). 8. Nomea as funcións máis importantes da auga e dos sales minerais no organismo. 9. Que principio inmediato inorgánico predomina no sangue? Biomoléculas orgánicas: glícidos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos. As biomoléculas orgánicas chámanse así porque son exclusivas dos seres vivos. Poden ser de tamaño, estrutura e funcións moi diferentes. BIOMOLÉCULAS % Auga 62 Glícidos 1 Lípidos 15 Proteínas 16 Sales minerais 6 Composición do corpo humano. Algunhas teñen unha estrutura simple, pero outras son macromoléculas formadas por cadeas de moléculas máis sinxelas. Se na cadea a unidade ou molécula básica se repite sempre a mesma, a macromolécula terá poucas variacións (por exemplo, o amidón), pero se as unidades son diferentes a macromolécula presenta moitas variables (é o caso das proteínas e dos ácidos nucleicos). Os glícidos ou hidratos de carbono ou azucres están compostos esencialmente por carbono (C), hidróxeno (H) 16

18 UNIDADE 1 e osíxeno (O). Clasifícanse, segundo aumenta a súa complexidade, en: - Monosacáridos: son os máis simples (son as unidades que formarán os demais glícidos). Os máis importantes son a glicosa e a ribosa. - Disacáridos: orixínanse pola unión de dous monosacáridos. Os máis coñecidos son a sacarosa (azucre de cana e remolacha), lactosa (azucre do leite) e maltosa (azucre de malta). Macromolécula (amidón) formada pola unión dun só tipo de moléculas simples (glicosa). - Polisacáridos: están formados por grandes cadeas de monosacáridos. Os máis importantes son o amidón, a celulosa e o glicóxeno, constituídos por cadeas de glicosa. Macromolécula (proteína) formada pola unión de diferentes tipos de moléculas simples (20 tipos de aminoácidos). Moléculas de monosacáridos (glicosa), disacáridos (maltosa) e polisacáridos (amidón). A principal función biolóxica dos glícidos, como a glicosa, o amidón ou o glicóxeno, é a enerxética, xa que son o combustible para a respiración celular, proceso no que a célula obtén enerxía. Outros forman parte doutras moléculas (a ribosa é un compoñente do ADN) ou teñen función estrutural. Por exemplo, a celulosa constitúe a parede das células vexetais. Molécula de celulosa. 10. Que se obtén por hidrólise dun polisacárido? E dun disacárido? 17

19 Os seres vivos Os lípidos están compostos por carbono (C), hidróxeno (H) e osíxeno (O), pero poden ter fósforo (P), nitróxeno (N) e xofre (S). As abellas fabrican ceras coas que constrúen as entenas. A súa composición química e a súa función son moi variables, pero teñen características comúns: son insolubles en auga e solubles en disolventes orgánicos como o alcohol, benceno, etc., son malos condutores do calor e desprenden gran cantidade de enerxía na combustión, polo que teñen unha importante función como illante térmico e como combustible para a célula. Os lípidos máis simples son as graxas, constituídas por ácidos graxos. As de orixe vexetal son líquidas e chámanse aceites (formados por ácidos graxos insaturados) e as de orixe animal son sólidas e chámanse manteigas e sebos (formadas por ácidos graxos saturados). Outros lípidos son as ceras, o colesterol e algunhas vitaminas e hormonas. 11. Por que os nadadores de longas travesías recobren o corpo de graxa? As proteínas están compostas por carbono (C), hidróxeno (H), osíxeno (O) e nitróxeno (N) e poden ter ademais fósforo (P) e xofre (S). Son macromoléculas constituídas por moléculas máis simples chamadas aminoácidos, que se unen formando longas cadeas que se diferenzan segundo o tipo de aminoácido (existen 20 diferentes) e a súa orde de unión. A secuencia de aminoácidos condiciona o tipo de proteína e está regulada pola información xenética contida no ADN. Cada especie animal ten as súas propias proteínas e, mesmo dentro dunha especie, hai proteínas específicas para cada individuo. As funcións das proteínas son moi variadas: Estrutura das proteínas. - Estrutural: as proteínas constitúen todas as estruturas celulares e outras estruturas do organismo. Por exem- 18

20 UNIDADE 1 plo, a queratina das uñas ou o coláxeno do tecido conxuntivo. - Inmunolóxica: os anticorpos que actúan como defensa contra as infeccións son de natureza proteica. Por exemplo, as inmunoglobulinas. - Transportadora: as proteínas poden transportar substancias dentro do organismo. Por exemplo, a hemoglobina transporta o osíxeno no sangue. - Contráctil: algunhas proteínas son responsables de movementos contráctiles. Por exemplo, a miosina é a encargada da contracción dos músculos. - Hormonal: algunhas hormonas son proteínas, Por exemplo, a insulina. - Catalizadora: as proteínas chamadas encimas teñen unha función catalítica, é dicir, que favorecen o desenvolvemento de moitas reacción químicas. 12. É igual o amidón de todos os vexetais? E as proteínas? Os ácidos nucleicos están compostos por carbono (C), hidróxeno (H), osíxeno (O), nitróxeno (N) e fósforo (P). Son as biomoléculas máis complexas xa que están formadas por longas cadeas de unidades chamadas nucleótidos e, á súa vez, cada nucleótido está constituído por tres moléculas simples, unha delas a ribosa. Existen dous tipos de ácidos nucleicos: - Ácido desoxirribonucleico (ADN). É a biomolécula de maior tamaño, está formado por dúas cadeas de nucleótidos paralelas de forma helicoidal, que recordan unha escaleira de caracol. O ADN é o portador da mensaxe xenética, cada fragmento da súa molécula corresponde a un xene e determina un carácter dun ser vivo. - Ácido ribonucleico (ARN). É unha molécula máis pequena que está formada por unha soa cadea de nucleótidos. Cada molécula de ARN é unha copia dun fragmento de ADN. A súa función é a de servir de Molécula de ADN. 19

21 Os seres vivos molde para a síntese de proteínas: unha secuencia de nucleótidos do ADN orixina outra de nucleótidos de ARN e esta dá lugar a unha secuencia de aminoácidos dunha proteína. 13. Completa a táboa: 14. Asocia as biomoléculas: ADN, graxa, anticorpo e glicosa, coas funcións ou feitos descritos nas seguintes frases: a) Madeira que está ardendo no forno dunha panadaría. b) Madeira gardada no leñeiro. c) Ordenador que controla todos os ordenadores dun instituto. d) Alarma contra intrusos. Existen outras biomoléculas como son as vitaminas e as hormonas. As vitaminas, como as A, D, E e K (vitaminas liposolubles) e a C e o complexo B (vitaminas hidrosolubles), son imprescindibles na dieta dos animais porque non son capaces de sintetizalas, ao contrario do que sucede nos vexetais. As vitaminas son indispensables para a vida pero non proporcionan enerxía, senón que a súa función é reguladora (regulan moitas reaccións e procesos bioquímicos). A súa carencia orixina avitaminose e enfermidades carenciais. As hormonas son substancias de natureza proteica ou lipídica sintetizadas por cada organismo. Existen tanto hormonas animais como vexetais. A súa misión é regular e coordinar as actividades do ser vivo. 20

22 UNIDADE Ao realizar a análise dunha macromolécula comprobamos que está composta por C, H, O, N e P. De que tipo de substancia se trata? 16. De onde obteñen os animais as vitaminas? 17. Por que é tan importante que teñamos unha dieta variada? 18. Clasifica os seguintes compostos: glicosa, colesterol, aminoácido, cera, nucleótido, amidón, hemoglobina, maltosa, ácido graxo, insulina, celulosa. 4. A organización unicelular O descubrimento da célula foi parello á invención do microscopio. No século XVII R. Hooke, utilizando un microscopio moi rudimentario, descubriu nunha lámina de cortiza unhas cavidades semellantes ás dun panal, ás que chamou células. Hooke foi, xa que logo, o primeiro científico que observou unha célula, aínda que era unha célula morta, sen contido. O perfeccionamento do microscopio óptico permitiu a observación de células vivas. Anos máis tarde, Brown descubriu o núcleo celular. a) Microscopio de Leeuwenhoek. b) Microscopio de Hooke. Purkinje, no século XIX, chamou protoplasma ao medio interno da célula. A observación de diferentes tecidos animais ao microscopio, permitiu demostrar que todos os tecidos están formados por células, é dicir, o recoñecemento da célula como unidade dos seres vivos. A comezos do século XX, o microscopio electrónico permitiu o estudo dos orgánulos celulares. Máis tarde obtivéronse imaxes tridimensionais e, a finais do século, imaxes a nivel molecular ou atómico. c) Microscopio óptico. O microscopio óptico permite aumentar veces a mostra observada. É necesario preparar as mostras con cortes moi finos que permitan o paso da luz e ademais tinguilas con colorantes específicos. O microscopio electrónico permite aumentos de ata veces. En lugar de luz, este tipo de microscopio utiliza un feixe de electróns que deixa unha impresión da imaxe da mostra, mesmo de forma tridimensional. d) Microscopio electrónico. 21

23 Os seres vivos a) A teoría celular Schleiden e Schwann enunciaron en 1838 a teoría celular, que se pode resumir nos puntos seguintes : - Todos os seres vivos están formados por unha ou máis células. b) - A célula é a unidade anatómica e fisiolóxica dos seres vivos. - Toda célula procede doutra célula. 19.Que poden ter en común unha folla de carballo, un tentáculo de lura e unha á de morcego? c) 20. Le os textos seguintes de Virchow, Ramón y Cajal e Verworn e indica a que puntos da teoría celular se refiren. a) Celas de cortiza observadas por Hooke en b) Algas unicelulares vistas a microscopio óptico. c) Grans de pole visto a microscopio electrónico. a) Onde hai unha célula, existiu unha célula anterior, do mesmo xeito que un animal se forma doutro animal e unha planta só doutra planta. R. VIRCHOW. b) Examinade agora unha gota de cuspe, o epitelio que recobre a vosa lingua, unha pinga do voso sangue, o mofo das materias orgánicas en descomposición... É sempre a mesma arquitectura: células e máis células, máis ou menos transformadas, repetíndose con monotonía e uniformidade abraiantes. SANTIAGO RAMÓN Y CAJAL. c) O estudo de cada función do organismo remítenos sempre á célula. Na célula muscular radica o problema do movemento do corazón, da contracción muscular. Se a fisioloxía se preocupa de explicar os fenómenos vitais e xerais, só chegará a bo fin se se converte en fisioloxía celular. M. VERWORN. 22

24 UNIDADE 1 Células procariotas e eucariotas A forma das células é moi variable. A célula animal, cando está libre nun medio, tende á forma esférica, a célula vexetal ten unha forma máis ríxida e as células especializadas e as que forman os tecidos poden variar moito: poden ser cúbicas, prismáticas, fusiformes, etc. O tamaño tamén é variable, dende bacterias de 1 µ (1 micron = 10-6 metros) ata células de varios centímetros ou mesmo de varios metros, como son as células nerviosas de grandes mamíferos. Tendo en conta a súa complexidade de organización, existen dous tipos de células: Células procariotas: presentan unha organización simple. Non teñen un núcleo diferenzado, fáltanlle moitos orgánulos e presentan unha parede celular. É o caso das bacterias. Células eucariotas: caracterízase por ter un núcleo ben diferenzado e numerosos orgánulos celulares. É o caso das células de todos os animais e vexetais. Estrutura da célula eucariota Se observamos unha célula eucariota ao microscopio óptico poderemos apreciar tres compoñentes fundamentais: Formas celulares: a) Neurona. b) Espermatozoide. c) Célula da parede intestinal. d) Célula ósea. e) Célula muscular. f) Leucocito. g) Célula vexetal (epidermes). TAMAÑO DAS CÉLULAS Bacterias 1-5 m Hematíe 7 m Neurona m Ameba 1 mm Óvulo de galiña 3 cm Óvulo de avestruz 10 cm Neurona de balea 30 m - Membrana celular. - Citoplasma. - Núcleo. Se observamos unha célula eucariota co microscopio electrónico, poderemos distinguir a estrutura da membrana, do núcleo e dos orgánulos celulares. A membrana celular ou membrana plasmática delimita a célula. Está constituída por dúas capas de lípidos e por proteínas. A súa función é a de delimitar e protexer a célula, ademais de permitir a entrada Células eucariotas observadas co microscopio óptico. 23

25 Os seres vivos e saída de substancias nutritivas, indispensables para realizar as funcións vitais. Nas células vexetais existe, rodeando a membrana plasmática, unha cuberta ríxida constituída por celulosa e que se denomina parede celular. Membrana plasmática. O citoplasma é a substancia comprendida entre a membrana e o núcleo. Contén os orgánulos e unha rede de fibras ou filamentos proteicos que lle dan consistencia á célula. No citoplasma dunha célula eucariota pódense distinguir os seguintes orgánulos: retículo endoplasmático, ribosomas, aparato de Golgi, mitocondrias, cloroplastos, centrosoma, lisosomas, inclusións e vacuolas, existindo certas diferenzas entre as células animais e as vexetais. O retículo endoplasmático está formado por unha rede de cavidades delimitadas por membranas intercomunicadas, que á súa vez poden comunicar coa membrana plasmática e coa membrana do núcleo. Existen dous tipos de retículo: liso e rugoso. O rugoso chámase así por estar cuberto por ribosomas. Estrutura do retículo endoplasmático. O retículo ten varias funcións: transportar substancias por toda a célula, darlle consistencia á célula e almacenar substancias. Os ribosomas son pequenos orgánulos que poden aparecer cubrindo o retículo ou ben libres no citoplasma. A súa función é a síntese de proteínas. Estrutura do aparello de Golgi. O aparello de Golgi está constituído por sáculos apilados, nos que se almacenan glícidos e proteínas que poden ser liberados en forma de vesículas. A súa función é secretora, por tanto estará moi desenvolvido en células que producen secrecións. 21. Se observas unha célula ao microscopio, en que te fixarías primeiro para saber se é procariótica ou eucariótica? 22. Existen dous tipos de retículo endoplasmático. Cal é a misión de cada un? 23. Quen terá máis ribosomas, unha célula vella ou unha nova? 24

26 UNIDADE 1 As mitocondrias atópanse tanto en células animais como vexetais. Teñen forma alongada e presentan dúas membranas. A membrana interna está pregada cara ao interior formando as chamadas cristas mitocondriais, que delimitan un espazo ocupado pola matriz. A súa función é realizar a respiración celular e subministrar enerxía á célula. Os cloroplastos son exclusivos das células vexetais, xa que son os encargados de realizar a función clorofílica ou fotosíntese, grazas a que conteñen un pigmento fotosensible de cor verde chamado clorofila. A súa forma, tamaño e número varía dunhas células a outras, se ben todos os cloroplastos presentan dúas membranas e, no seu interior, unhas granulacións ou grana onde se atopa a clorofila. O espazo interior está ocupado polo estroma. Estrutura da mitocondria. Estrutura do cloroplasto. Os lisosomas son exclusivos das células animais. Son pequenos orgánulos esféricos rodeados por unha membrana impermeable e que conteñen encimas dixestivos, que son necesarios para realizar a dixestión de substancias nutritivas, para destruír partículas nocivas ou mesmo para eliminar orgánulos celulares deteriorados. 24. Quen terá máis mitocondrias, unha célula vella ou unha nova? 25. Das seguintes afirmacións indica cales son verdadeiras e cales falsas: a) Os plastos serven para respirar. b) As mitocondrias realizan a respiración. c) Os plastos poden almacenar substancias. d) As mitocondrias realizan a fotosíntese. 25

27 Os seres vivos Os vacúolos son pequenas cavidades rodeadas por unha membrana e que almacenan substancias moi diversas, segundo o tipo de célula. Existen en todas as células pero son especialmente grandes na célula vexetal, onde chegan a ocupar unha gran parte do espazo citoplasmático. O centrosoma ten unha importante función na reprodución celular. Está constituído por un par de cilindros dispostos perpendicularmente chamados centriolos. Á súa vez, cada cilindro está formado por nove grupos de microtúbulos, cada un con tres fibras. Estrutura dos centriolos. Os cilios e flaxelos son orgánulos vibrátiles, responsables dos movementos da célula, que están relacionados cos centriolos, xa que teñen unha estrutura interna moi semellante. Os cilios son pequenos e numerosos e os flaxelos son poucos (xeralmente un) e longos. Cilios Flaxelo Corte transversal dun flaxelo Estrutura de cilios e flaxelos. 26. Que cres que sucedería se romperan os lisosomas das células? 27. Coñeces algunha célula cun flaxelo? Cal será a función do flaxelo? Trátase dunha célula animal ou vexetal? O núcleo ocupa xeralmente o centro da célula, pero pode estar desprazado, como sucede nas células vexetais. A súa forma predominante é a esférica, pero poden variar tanto a forma como o tamaño dunhas células a outras. Adoita existir unha certa relación entre o tamaño do núcleo e o do citoplasma. 26

28 UNIDADE 1 O núcleo é o compoñente máis importante da célula xa que contén a información xenética de cada célula e, xa que logo, de cada individuo. Podemos diferenzar no núcleo: a membrana nuclear, o nucleoplasma, a cromatina e os nucleolos. A cromatina é unha substancia composta por proteínas e ADN. Cando a célula ten que dividirse, a cromatina condénsase e dá lugar a unhas estruturas chamadas cromosomas. Os cromosomas están formados por longas cadeas de ADN que conteñen a información dos carácteres hereditarios de cada individuo. Esta información debe estar presente en todas as células. Polo tanto o número de cromosomas é constante nas células de individuos da mesma especie. Na especie humana existen 46 cromosomas, pero cada dous teñen a mesma forma, polo que falaremos de 23 pares de cromosomas. Cando unha célula ten o número completo de parellas de cromosomas (específico para cada especie) dicimos que é diploide e representámolo como 2n. Cando ten soamente un cromosoma de cada par (por exemplo no caso das células reprodutoras) dicimos que é haploide e representámolo como n. Cromosoma dividido lonxitudinalmente en dúas cromátidas que permanecen unidas pola zona central ou centrómero. 28. Podería vivir un núcleo por si só? E podería vivir unha célula sen núcleo? En caso afirmativo, pon exemplos. 29. Cantos cromosomas ten unha célula nerviosa humana? E un óvulo humano? 30. Por que os gametos (células reprodutoras) teñen a metade de cromosomas que as demais células do organismo? A célula animal e a célula vexetal A estrutura xeral das células de animais e vexetais é moi semellante. As células vexetais son máis ríxidas xa que a parede celular, exclusiva delas, actúa como un citoesqueleto. Ademais teñen orgánulos específicos debido a que teñen funcións específicas (por exemplo, os cloroplastos que realizan a fotosíntese) ou ben orgánulos de maiores dimensións, como é o caso dos vacúolos. 27

29 Os seres vivos Son exclusivos das células vexetais a parede celular e os cloroplastos. Esquema dunha célula vexetal. A célula animal cando está illada ten forma globosa, pero este modelo non é tan frecuente xa que a maior parte destas células están formando tecidos e adoptan formas características. Son exclusivos das células vexetais os lisosomas, os centriolos e os cilios e flaxelos. Esquema dunha célula animal. 28

30 UNIDADE Completa a táboa contestando SI ou NON ás cuestións: Ten cuberta externa Ten mitocondrias Pode ter mobilidade Pode formar tecidos Ten nutrición autótrofa Ten nutrición heterótrofa Célula animal Célula vexetal 32. Relaciona cunha frecha os termos de cada columna que teñan relación entre si: Mitocondria Ribosoma Cloroplasto Lisosoma Flaxelo Dixestión celular Movemento celular Respiración celular Síntese proteínas Fotosíntese 5. A nutrición celular A nutrición comprende unha serie de procesos mediante os que as células adquiren materia e enerxía do seu medio, utilizándoas para realizar as súas funcións vitais. Segundo como as células obteñan a enerxía, poderemos falar de nutrición autótrofa e nutrición heterótrofa. A nutrición autótrofa realízana as células vexetais fotosintetizadoras que, mediante pigmentos fotosensibles (como a clorofila) situados nos cloroplastos, captan a enerxía luminosa para transformala en enerxía química, que é almacenada en forma de compostos orgánicos. Para sintetizar compostos orgánicos a célula autótrofa necesita, ademais de enerxía luminosa, compostos inorgánicos simples como CO 2, H 2 O e sales minerais. 29

31 Os seres vivos Algunhas bacterias son autótrofas pero en lugar de utilizar a enerxía luminosa utilizan a enerxía liberada en certas reaccións químicas. A nutrición heterótrofa realízana especialmente as células animais, que necesitan captar do medio os nutrientes que lles subministran tanto a materia como a enerxía. Trátase da enerxía química contida nos compostos orgánicos (glícidos, lípidos ou proteínas) como os que elaboran as células autótrofas. As células animais obteñen a enerxía mediante a respiración celular, que ten lugar nas mitocondrias. Algunhas bacterias heterótrofas poden obter enerxía nun proceso máis simple chamado fermentación. 33. Completa o cadro seguinte: 6. A relación celular As respostas das células fronte aos estímulos ou cambios do medio que as rodea coñécense como funcións de relación. As máis frecuentes son os movementos. Podemos considerar dous tipos de movementos: endocelulares, é dicir, dentro da célula (movementos citoplasmáticos) e celulares. Movemento ameboideo. A ameba é un animal unicelular que se despraza emitindo prolongacións celulares chamadas pseudópodos. As células poden desprazarse por movemento ameboideo emitindo prolongacións ou pseudópodos (por exemplo, o protozoo ameba). Poden ter tamén movemento contráctil se presentan miofibrillas contráctiles (por exemplo, o protozoo vorticella), e movemento vibrátil se posúen cilios ou flaxelos. 30

32 UNIDADE 1 7. A reprodución celular A reprodución é unha función vital imprescindible xa que asegura a continuidade da especie. Para garantir esta continuidade, os novos seres deben ser semellantes aos seus proxenitores. Pero non só se reproducen os organismos senón tamén as células, xa que se deterioran co tempo e é necesario renovalas. A reprodución celular consiste, por tanto, na división dunha célula para orixinar dúas ou máis células fillas. A reprodución implica que a información xenética da célula nai, contida no seu ADN, transmítese íntegra ás células fillas, polo que é necesario que se copien con precisión estas macromoléculas. Nas células procariotas e nalgúns organismos unicelulares a reprodución celular consiste nun simple reparto do material xenético e do citoplasma. Pode realizarse por bipartición, xemación ou división múltiple. Na bipartición a célula nai divídese en dúas células fillas aproximadamente iguais, como sucede no caso de moitas bacterias. Reprodución celular por bipartición. 31

33 Os seres vivos Na xemación o núcleo da célula nai divídese en dúas partes, de xeito que unha delas emigra cara á membrana, onde se formará unha xema que, unha vez que contén o núcleo, despréndese e orixina unha nova célula. Reprodución celular por xemación. Na división múltiple o núcleo divídese repetidas veces dando lugar a numerosas células fillas que saen ao exterior por rotura da membrana celular. Reprodución celular por esporulación. Nas células eucariotas a reprodución é máis complexa e precisa, dividíndose tanto o núcleo como o citoplasma en dúas partes exactamente iguais. Como o ADN está contido nos cromosomas do núcleo, é necesario que estes se dupliquen e se repartan equitativamente nas células fillas. Existen dous tipos de división celular: a mitose e a meiose. 32

34 UNIDADE 1 Mitose A mitose consiste na división da célula nai en dúas células fillas idénticas entre si e idénticas á célula nai, é dicir, co mesmo número de cromosomas e o mesmo contido xenético. Ten lugar en todas as células do organismo excepto nas células nai das células reprodutoras ou gametos. Na mitose distínguense catro fases : - Profase. Nesta fase duplícase o ADN en dúas moléculas idénticas e os cromosomas divídense lonxitudinalmente en cromátidas, de modo que cada unha ten o mesmo ADN. Ademais duplícanse os centriolos, fórmase o fuso acromático e desaparece a membrana nuclear. - Metafase. Os cromosomas sitúanse no plano central da célula unidos aos microtúbulos do fuso acromático que se prolongan ata os centriolos situados nos polos da célula. - Anafase. Cada cromátida ou metade lonxitudinal do cromosoma sepárase cara aos polos da célula atraída polos microtúbulos. - Telofase. Fórmanse as membranas nucleares dos novos núcleos, divídese o citoplasma e sepáranse as dúas células fillas. Profase. 1) Cromosomas divididos en cromátidas (duplicación do ADN). 2) Centriolos duplicados.3) Desaparición da membrana nuclear. Metafase. 1) Cromosomas situados no plano ecuatorial da célula. 2) Microtúbulos do fuso acromático. Meiose A meiose realízase só nas células nai dos gametos e consiste na división da célula nai en catro células fillas coa metade de cromosomas. Na meiose teñen lugar dúas divisións celulares sucesivas. Na primeira prodúcese unha redución do número de cromosomas, de xeito que as dúas células fillas (haploides = n) teñen a metade de cromosomas da célula nai (diploide = 2n). A segunda división meiótica é semellante a unha mitose, orixinándose catro células fillas (n) a partir de dúas células nai (n). Anafase. 1) Cromátidas. 2) Microtúbulos. Telofase. Esquema da meiose. División do citoplasma e separación das dúas células fillas. 33

35 Os seres vivos Esquema comparativo de mitose e meiose. 34. Que vantaxes presenta a división por mitose? 35. Cando unha célula se reproduce, o número de células fillas pode ser variable. Que tipo de reprodución existe segundo o número de células fillas? 36. Se unha célula ten 72 cromosomas, cantos cromosomas terán as células fillas se a división é mitótica? E se é meiótica? 8. Os microorganismos O termo microorganismo comprende todos os organismos que non se ven a simple vista pero poden verse con microscopio óptico ou electrónico. Son organismos moi numerosos e heteroxéneos, cunha alta velocidade de multiplicación e que poden vivir en todos os medios (aire, auga, solo e interior dos seres vivos). Algúns son patóxenos, producen enfermidades e outros poden ser útiles ao ser humano, como os fermentadores. Presentan unha organización celular variada: os protozoos, os fungos e as algas unicelulares teñen organización eucariota, as bacterias organización procariota e os virus organización subcelular ou macromolecular. 34

36 UNIDADE 1 As bacterias. Estrutura da célula procariota As bacterias son o grupo máis numeroso e diverso de organismos procarióticos. Poden ser autótrofas ou heterótrofas. Son autótrofas aquelas que realizan a fotosíntese ou a quimiosíntese. As heterótrofas poden ser parasitas, se causan enfermidades; saprofitas, se descompoñen a materia orgánica; e simbióticas, se viven asociadas con outros seres vivos. Son moi importantes na natureza as bacterias descompoñedoras, xa que descompoñen os restos de seres vivos e permiten que se recicle a materia nos ecosistemas. En condicións ambientais favorables as bacterias reprodúcense moi rapidamente, pero se son desfavorables pasan a vida latente, diminuíndo a súa actividade e permanecendo neste estado durante moito tempo. a) Protozoos. b) Bacterias. O tamaño e a forma das bacterias é variado. Pola súa forma poden ser: cocos, bacilos, vibrios e espirilos. c) Fungos. Tipos de bacterias. d) Algas unicelulares. 37. Podemos dicir que todas as bacterias son prexudiciais para o ser humano? Pon algún exemplo. Microorganismos. 38. Que microorganismos son responsables da descomposición dos cadáveres? 35

37 Os seres vivos A célula bacteriana, como prototipo de estrutura de célula procariota, caracterízase pola ausencia de membrana nuclear e, xa que logo, de núcleo definido. Non existen nestas células os cromosomas, senón que presentan un ADN circular disperso no citoplasma. Presenta ademais unha parede celular de natureza glicoproteica que recobre a membrana plasmática. Algunhas bacterias poden ter mesmo unha cápsula rodeando a parede celular. A membrana plasmática é semellante á da célula eucariota pero presenta cara ao interior uns pregamentos chamados mesosomas, onde se realiza a respiración celular. Non existen na célula bacteriana a maior parte dos orgánulos da célula eucariota. Só presentan ribosomas dispersos polo citoplasma, encargados da síntese de proteínas. Algunhas bacterias poden ter cilios ou flaxelos. Estrutura da célula procariota. 36

38 UNIDADE Completa a táboa: Presenta: Célula procariota Célula eucariota vexetal Célula eucariota animal Núcleo Cromosomas Membrana plasmática Parede celular Nutrición autótrofa Nutrición heterótrofa Cilios ou flaxelos Ribosomas Orgánulos respiratorios Os virus Os virus son os seres vivos máis simples. Pódense observar só no microscopio electrónico debido a que a súa organización é subcelular e o seu tamaño é menor que o da célula procariota. Son parásitos obrigados xa que carecen de orgánulos e de citoplasma. A súa reprodución e as súas reaccións metabólicas dependen sempre da célula que parasitan. Poden clasificarse como: bacteriófagos, se parasitan bacterias; virus vexetais, se parasitan células vexetais; e animais, se parasitan células animais. Os virus máis simples están constituídos por unha molécula de ácido nucleico (ADN ou ARN) e unha cuberta proteica chamada cápsida, mais presentan unha gran variedade de formas segundo as variacións da súa cápsida. Bacteriófago. 37

39 Os seres vivos Tamaño relativo e formas de diferentes tipos de virus. (a) Poxvirus. (b) Poxvirus (dermatite pustular). (c) Rabdovirus. (d) Virus da parainfluenza (parotidite). (e) Bacteriófago. (g) Herpesvirus. (h) Adenovirus. (i) Virus da influenza. (j) Virus da pataca. (k) Virus do mosaico do tabaco. (l) Polioma/papiloma virus. (m) Virus do mosaico daalfalfa. (n) Virus da polio. (o) Fago ØX174. O virus causante da enfermidade do SIDA ou VIH (virus da inmunodeficiencia humana), como outros virus que parasitan animais, presenta cubrindo a cápsida unha envoltura semellante á membrana plasmática das células que parasitan. Esta envoltura permítelle ao VIH pasar desapercibido entre as células de defensa e unirse con facilidade aos linfocitos (un tipo de glóbulos brancos). Estrutura do VIH. Ciclo biolóxico do VIH. 38

40 UNIDADE 1 Cando unha persoa é infectada polo VIH, este diríxise cara á superficie dos linfocitos. Unha vez unido á membrana do linfocito, introdúcese o ARN vírico dentro da célula e diríxese ao núcleo, onde pode quedar integrado nos cromosomas de forma latente durante certo tempo. Nun momento determinado, o ácido nucleico vírico situado no núcleo do linfocito induce a produción de novas moléculas de ácido nucleico e a síntese de proteínas víricas. Estes ácidos nucleicos e proteínas víricos ensámblanse formando novos virus que saen da célula co fin de infectar outros linfocitos, producíndose infeccións en cadea. A infección polo VIH pode causar a morte da persoa enferma xa que debilita o seu sistema inmunolóxico e faina extraordinariamente sensible a todo tipo de infeccións 40. Cal é a razón pola que o virus do SIDA presenta unha envoltura cubrindo a súa cápsida? 41. Compara as bacterias cos virus. Ácido nucleico Tipo de organización Nutrición Bacterias Virus 42. a) Indica se son procarióticos, eucarióticos ou de organización vírica os seguintes organismos: lactobacillus, bacteriófago e ameba. b) A cal destes microorganismos corresponden as estruturas moleculares seguites?: Pseudópodos, cápsida e mesosoma. 39

41 Os seres vivos LEMBRA: Os seres vivos están formados polos mesmos elementos químicos que podemos atopar na materia mineral. Os seres vivos distínguense dos seres inertes porque están constituídos por moléculas complexas, presentan unha organización complexa, teñen unha gran capacidade de adaptación, para realizar as funcións vitais necesitan obter materia e enerxía do medio e pódense reproducir. Os niveis de organización dos seres vivos, de máis baixo a máis alto, son: partículas subatómicas, átomos, moléculas simples, macromoléculas, orgánulos celulares, célula, tecidos, órganos, sistemas e aparatos, individuo, poboación, comunidade e biosfera. Os principais bioelementos son C, H, O, N, P, S. Na materia viva os bioelementos combínanse entre si para formar os principios inmediatos, que poden ser inorgánicos (auga e as sales minerais) e orgánicos (glícidos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos, vitaminas e hormonas). Todos os seres vivos están formados por unha ou máis células. A célula é a unidade anatómica e fisiolóxica dos seres vivos. Toda célula procede doutra célula. Tendo en conta a súa complexidade existen dous tipos de células: procariotas e eucariotas. Nunha célula eucariota podemos distinguir: a membrana plasmática, o citoplasma con orgánulos e o núcleo. Os orgánulos máis importantes son o retículo endoplasmático, os ribosomas, o aparello de Golgi, as mitocondrias, os cloroplastos, o centrosoma, os lisosomas e os vacúolos, existindo certas diferenzas entre as células animais e as vexetais. Segundo como obteñan a enerxía as células, poderemos falar de nutrición autótrofa e nutrición heterótrofa. Os movementos celulares son respostas da célula fronte a estímulos ou cambios do medio. As células pódense reproducir por bipartición, por xemación ou por división múltiple. As células eucariotas divídense mediante mitose e meiose. A mitose consiste na división da célula nai en dúas células fillas idénticas entre si e idénticas á célula nai. A meiose realízase só nas células nai dos gametos e consiste na división da célula nai en catro células fillas coa metade de cromosomas. 40

42 UNIDADE 1 O termo microorganismo comprende todos os organismos que só poden verse a microscopio óptico ou electrónico. Poden ser protozoos, fungos, algas unicelulares, bacterias ou virus. As bacterias presentan unha organización celular de tipo procariótico e poden ser autótrofas ou heterótrofas. Os virus son os seres vivos máis simples xa que a súa organización é subcelular. Todos os virus son parasitos obrigados xa que carecen de orgánulos e de citoplasma. O VIH ou virus do SIDA parasita aos linfocitos, debilitando o noso sistema inmunolóxico. 41

43 UNIDADE DIDÁCTICA 2 A ORGANIZACIÓN PLURICELULAR. AS FUNCIÓNS DOS SERES VIVOS A célula, como unidade fisiolóxica dos seres vivos, pode realizar ela mesma as funcións vitais. Pero cando as células se unen para formar tecidos, estes especialízanse nunha determinada función. A especialización celular, ou división de traballo fisiolóxico, ten lugar na organización pluricelular e supón mellorar a eficiencia do funcionamento dos seres vivos así como as súas posibilidades de supervivencia e adaptación. Considérase organización pluricelular a que presentan as algas e fungos pluricelulares, as metafitas e os metazoos, existindo diferenzas na realización das funcións de nutrición, relación e reprodución nos animais e nos vexetais. 42

44 ÍNDICE DE CONTIDOS Páxina 1. A organización pluricelular Tecidos, órganos, aparellos e sistemas As funcións vitais: nutrición, relación, reprodución A organización animal e a vexetal Función de nutrición nos vexetais As follas A raíz O talo Función de nutrición nos animais Aparello dixestivo Aparello respiratorio Aparello circulatorio Aparello excretor Función de relación nos vexetais Función de relación nos animais Función de reprodución nos vexetais Reprodución asexual Reprodución sexual Función de reprodución nos animais Reprodución asexual Reprodución sexual

45 Os seres vivos 1. A organización pluricelular a b Tecidos, órganos, aparatos e sistemas A organización pluricelular caracterízase pola división de traballo ou especialización das células que compoñen un organismo. Algúns seres vivos unicelulares poden mostrar unha organización pluricelular aparente xa que as súas células poden reunirse formando colonias con aspecto de unidade. Mais cada célula continúa realizando todas as funcións vitais sen que se poida falar de división do traballo ou especialización. c Organismos pluricelulares: a) Algas: canduco (Soccorhiza polyschides). b) Fungos: amanita (Amanita). c) Metafitas: trevo (Trifolium). d) Metazoos: vaca (Bos taurus). d Presentan organización pluricelular as algas e fungos pluricelulares, as metafitas (plantas) e os metazoos (animais), xa que as súas células están especializadas nunha función determinada. Nun organismo pluricelular chamamos células somáticas ás encargadas da nutrición e da relación e gametos ou células reprodutoras ás especializadas en reprodución. As células somáticas organízanse formando tecidos especializados nun tipo de traballo, polo que cada tecido é diferente tanto morfolóxica como fisioloxicamente. Do mesmo modo existen diferenzas entre os tecidos vexetais e os animais. a b c d Tecidos vexetais: a) Tecidos condutores (floema e xilema). b) Epiderme e parénquima. c) Tecidos de sostén (colénquima). d) Tecidos de sostén (esclerénquima). Tecidos animais: a) Epitelial. b) Óseo. c) Muscular. d) Nervioso. Os tecidos agrúpanse para formar órganos especializados nunha función e coa capacidade de realizar actos. Por exemplo, nos metazoos o corazón realiza o acto de impulsar o sangue no aparato circulatorio. 44

46 UNIDADE 2 Os órganos cunha mesma función pero constituídos por diferentes tecidos forman os aparellos, mentres que os que teñen a mesma función e un só tipo de tecido constitúen os sistemas. Por exemplo, son sistemas o sistema nervioso dos animais, que está constituído por neuronas, e os vasos condutores de zume bruto das plantas, que están constituídos por vasos leñosos ou xilema. Embrionarios Adultos ou definitivos Tecidos vexetais Tecidos animais Tipo Función Exemplo Tipo Función Exemplo Meristemas Parénquimas Tecidos secretores Tecidos protectores Crecemento da planta en lonxitude ou en grosor Realizan a fotosíntese ou almacenan substancias Elaboran substancias Parénquima clorofílico Tecidos epiteliais Protección da planta Epiderme Tecidos epiteliais Segregan substancias Recobren superficies externas ou internas Glándulas Epitelios Tecidos de sostén Proporcionan resistencia aos órganos adultos Colénquima Esclerénquima Tecidos conectivos Función de sostén. Unen tecidose órganos Tecido óseo, conxuntivo, cartilaxinoso, etc. Tecidos Condutores Transportan zume bruto e zume elaborado Xilema Floema Tecidos Musculares Movementos do organismo Músculo liso, estriado e cardíaco Tecido nervioso Relación Clasificación de tecidos animais e vexetais. 1. Observa a táboa anterior (é unha táboa de consulta polo que non tes que estudala) e relaciona os seguintes tecidos coa misión que lle corresponda: TECIDO FUNCIÓN a) Epitelio 1) Recobre a planta b) Parénquima 2) Sostén c) Tecido óseo 3) Dá rixidez as plantas d) Tecido condutor 4) Conduce os zumes 45

47 Os seres vivos e) Tecido de sostén 5) Sintetiza e almacena substancias f ) Epiderme 6) Crecemento g) Meristema 7) Recobre o exterior do organismo 2. Indica cales son os tecidos protectores e de sostén nos vexetais e nos animais As funcións vitais: nutrición, relación, reprodución Para ser considerado ser vivo, un organismo debe realizar as tres funcións vitais fundamentais: nutrición, relación e reprodución, pero non se trata de procesos illados senón que dependen uns doutros. Por exemplo, para que un ser vivo poida nutrirse é necesario que se relacione co medio no que vive. Nos organismos pluricelulares as funcións vitais son realizadas por aparatos e sistemas específicos coordinados entre si. Mediante a nutrición os organismos intercambian materia e enerxía co medio ambiente. Non debe confundirse nutrición con alimentación, xa que esta consiste tan só na inxestión de alimentos mentres que a nutrición comprende os procesos de obtención e transformación de materia e enerxía, así como o de excreción. Chamamos nutrientes ás substancias (glícidos, lípidos, proteínas, etc.) contidas nos alimentos e que proporcionan a materia e a enerxía ao organismo. Os vexetais e algunhas bacterias poden obter a enerxía por outros procesos como a fotosíntese. A función de relación é moi importante xa que controla as outras funcións. Comprende todas as reaccións ou respostas dun organismo fronte a estímulos tanto exteriores como interiores, por exemplo os movementos dos animais buscando o alimento ou dos vexetais cara a luz. Mediante a función de reprodución os organismos orixinan outros seres vivos semellantes a eles, permitindo así a perpetuación da especie. 46

48 UNIDADE 2 Existen dous tipos de reprodución : a) Sexual se o organismo produce dúas células reprodutoras ou gametos masculino e feminino (como o espermatozoide e o óvulo).gametos caracterízanse por ter a metade de cromosomas que as demais células do organismo, xa que ao unírense mediante a fecundación orixinarán un novo individuo, que debe ter o mesmo número de cromosomas que os seus proxenitores. Por exemplo, as células do ser humano teñen 46 cromosomas, agás os óvulos e espermatozoides que teñen 23. b) Asexual se os organismos proceden dunha célula ou de fragmentos dos seus proxenitores. Por exemplo, algúns vexetais poden reproducirse plantando os seus gallos. 3. Os seres vivos intercambian materia e/ou enerxía co medio que os rodea, é dicir, que a toman, a transforman e a devolven. Cita dous exemplos deste intercambio, un de animais e outro de vexetais. 4. Sitúa na táboa indicando se son estímulos ou respostas os seguintes termos: picadura, arrefrío, luz, aproximación, calor, tropismo (movemento dos vexetais), suoración, frío, cheiro a comida, retracción. Estímulo Resposta 5. Tendo en conta a adaptación ao medio ambiente dos seres vivos e as posibilidades de supervivencia, que tipo de reprodución terá máis vantaxes, a sexual ou a asexual? A organización animal e a vexetal Realiza a seguinte actividade: 6. En que se diferenzan os animais e as plantas? Os vexetais presentan dous tipos de organización: cormo e talo. As algas, fungos e liques presentan organización tipo talo, na que as células están relacionadas entre elas pero non están especializadas en tecidos e órganos. 47

49 Os seres vivos As plantas superiores presentan organización tipo cormo, con órganos especializados chamados raíz, talo e follas. A organización animal é máis complexa que a vexetal, especialmente nos grupos máis evolucionados. A diferenza fundamental entre animais e vexetais está en como realizan as súas funcións vitais, especialmente a nutrición. Os vexetais son autótrofos mentres que os animais son heterótrofos, polo que dependen dos primeiros, e a diferenza non é só fisiolóxica senón tamén anatómica, desenvolvéndose en ambos casos tecidos, órganos e aparatos característicos. Organización vexetal tipo cormo. Os animais obteñen os nutrientes do exterior, mentres que os vexetais poden fabricar nutrientes nas súas follas e distribuílos aos tecidos que os necesiten. A organización animal é máis complexa que a vexetal. Os animais son seres vivos moi activos que presentan múltiples accións de relación xa que están en continuo movemento e chegan a desenvolver pautas de conduta (por exemplo a aprendizaxe de certas habilidades ou o coidado da prole). Por este motivo posúen un sistema nervioso que vai adquirindo complexidade segundo avanzamos na escala evolutiva, chegando ao máximo desenvolvemento no ser humano. O crecemento está máis limitado no caso dos animais, nos que as células poden reproducirse ao longo da súa vida pero o organismo ten unha idade límite a partir da que non crece máis e os seus órganos non poden ser rexenerados. En xeral, nos animais tan só o embrión ten células capaces de orixinar os diferentes tecidos e órganos. As plantas en cambio, teñen a capacidade de crear órganos novos cada ano, como sucede coas follas nas árbores de folla caduca, e ademais posúen na vida adulta tecidos meristemáticos, é dicir, tecidos que poden orixinar novos tecidos, órganos ou incluso un novo organismo. Endoesqueletos e exoesqueletos. A maior parte dos seres vivos necesitan estruturas que lles dean consistencia ou rixidez. No medio terrestre son necesarias estruturas máis consistentes como son os esqueletos dos animais, que poden ser externos (exoesqueleto), como as cunchas dos moluscos ou a cutícula de quitina dos insectos, ou internos (endoesqueleto), como 48

50 UNIDADE 2 no caso dos vertebrados. Outros tecidos, como o muscular ou o cartilaxinoso, colaboran tamén nesta función. Todos os vexetais presentan, a nivel microscópico, unha estrutura constituída por celulosa e que dá rixidez a cada célula. Trátase da parede celular (consultar o apartado 4 da unidade 1). Presentan ademais tecidos especializados nas funcións de sostén (o colénquima e o esclerénquima) e mesmo os vasos condutores colaboran con esta función xa que están reforzados con diferentes substancias. 7. Para que serven os ósos como o cranio e as costelas? 8. Os insectos (Artrópodos) teñen exoesqueleto. Como poderá crecer un insecto se está limitado externamente polo esqueleto? 9. Poderiamos dicir que a cuncha da tartaruga é un esqueleto externo ou exoesqueleto? Ten a tartaruga esqueleto interno ou endoesqueleto? Ten algunha vantaxe o endoesqueleto sobre o exoesqueleto? A reprodución sexual, tanto nos animais como nos vexetais, é a mais xeneralizada e require a existencia de dous aparellos especializados, masculino e feminino. A asexual non require a existencia de sexos e a presentan especialmente as plantas. Cos avances da xenética e da embrioloxía, a finais do século XX conseguíronse reproducir organismos por clonación, é dicir, obtivéronse copias xeneticamente exactas de animais e vexetais. Pódese clonar unha molécula, un xene, todo o ADN, unha célula, un tecido, un órgano ou un individuo completo. Pero a clonación está a crear graves problemas de tipo social e ético, especialmente as manipulacións xenéticas de seres vivos con fins alimenticios e a clonación humana. A clonación de plantas vense facendo desde hai moito tempo na agricultura tradicional, xa que a partir dun simple gallo pódese reproducir unha planta completa, xeneticamente idéntica á planta de procedencia. A clonación dos animais é máis recente e moito máis complexa. Pódese realizar inducindo divisións nun embrión para que se desenvolva, ou facendo transferencias de núcleos dunhas células a outras. a b a) Clonación por transferencia de núcleos celulares. b) A clonación da ovella Dolly realizouse mediante técnicas de transferencia de núcleos. 49

51 Os seres vivos 10. A camelia japonica, árbore decorativa habitual en Galicia, reprodúcese en xardinaría introducindo unha xema da árbore nun medio de cultivo axeitado. A partir da xema vanse desenvolvendo a raíz, o tallo e as follas dun novo organismo. En que poderiamos basearnos para explicar este feito? 11. Por que para clonar animais se transplantan os núcleos das células? 2. Función de nutrición nos vexetais Todos os vexetais presentan nutrición autótrofa xa que realizan a función clorofílica ou fotosíntese, proceso mediante o que captan enerxía luminosa (luz solar) e a transforman en enerxía química (contida nas substancias orgánicas). Para realizar a fotosíntese as plantas deben tomar do seu medio compostos inorgánicos, como o dióxido de carbono (CO 2 ) do aire e a auga (H 2 O) e os sales minerais do solo. Estas substancias inorgánicas son transformadas, xunto coa enerxía luminosa, en substancias orgánicas como a glicosa. O vexetal utiliza as substancias orgánicas fabricadas nas súas follas para o seu propio crecemento, para realizar as súas funcións vitais e tamén como fonte de enerxía no seu metabolismo, xa que as súas células levan a cabo tamén a respiración. CO 2 H 2 O e Glicosa + sales + luminosa + O 2 minerais Enerxía Esquema da nutrición autótrofa (fotosíntese). 12. Como obtén a planta enerxía, coa fotosíntese ou coa respiración? Os vexetais carecen de órganos especializados na excreción, se ben algúns tecidos secretores segregan sustancias que se consideran refugos do seu metabolismo pero que son de gran utilidade industrial ou farmacéutica. 50

52 UNIDADE 2 Por exemplo, os aceites e bálsamos de moitas plantas, a resina dos piñeiros ou o látex da árbore do caucho. Para realizar as funcións de nutrición os vexetais con organización de tipo cormo desenvolven tres tipos de órganos: a raíz, o talo e as follas. As follas As follas son órganos fundamentais xa que son as encargadas de realizar a función clorofílica. Sen embargo, teñen unha vida limitada e deben ser renovadas continuamente. As árbores de folla caduca perden as follas no outono, todas a un tempo, mentres que as de folla perenne pérdenas ao longo do ano. Recollida de látex da árbore do caucho con fins industriais. Nas follas existen tres tipos de tecidos: - Tecido protector ou epiderme, que protexe a folla pero permitindo o paso de luz cara ao seu interior. A epiderme presenta unhas estruturas cun burato regulable chamadas estomas, máis numerosos no envés (parte inferior da folla), por onde intercambian anhídrido carbónico (CO 2 ) e osíxeno (O 2 ). - Tecido parenquimático, especializado na función clorofílica. Posúe nas súas células numerosos cloroplastos que son os que lle dan a cor verde ás plantas. - Tecidos condutores que conducen os zumes a través da planta. Son os chamados nervios da folla e poden ser de dous tipos: xilema e floema. Corte transversal dunha folla. O xilema ou leño está constituído por células mortas formando un conduto continuo polo que circulan auga e sales minerais (zume bruto) desde a raíz ata as follas. O floema ou líber está formado por células vivas alongadas e comunicadas entre si por perforacións da súas paredes celulares. A función do floema é transportar as substancias elaboradas nas follas (zume elaborado) ata os demais órganos da planta. O zume elaborado contén azucres, lípidos, aminoácidos, etc., mentres que o zume bruto está constituído tan só por (H 2 O) e sales minerais. Tecidos condutores: floema e xilema. 51

53 Os seres vivos Aínda que a estrutura e funcións das follas son iguais en todas as plantas, existen formas e adaptacións ao medio moi diversas. Por exemplo, os cactos adáptanse a lugares con escaseza de auga transformando as súas follas en espiñas, de modo que a función clorofílica é realizada polo talo, que ademais posúe estruturas para acumular auga. Epiderme da raíz. 13. Por que as árbores de folla caduca perden as follas no outono? 14. Por que as follas presentan os estomas na súa cara inferior (envés)? Que compostos químicos se intercambian nos estomas? A raíz A raíz é un órgano subterráneo que fixa a planta ao solo e absorbe a auga e os sales minerais que formarán o zume bruto. Estrutura interna da raíz. A absorción de H 2 O e sales realízase nos pelos absorbentes, que son prolongacións celulares que parten da epiderme cara á terra húmida, polo que están en continuo crecemento. A raíz ten ademais estruturas para filtrar e seleccionar os nutrientes que toma do solo disoltos na auga. Unha vez filtrados, transpórtaos en sentido ascendente polos vasos leñosos ou xilema cara ás follas. Tamén existen na raíz vasos condutores de tipo floema que transportan os nutrientes fabricados nas follas, que subministran a enerxía e a materia necesarios para realizar as súas funcións. A raíz non pode realizar a fotosíntese por falta de luz pero si pode realizar a respiración. Tecidos de crecemento ou meristemas. Cando o vexetal vive só un ano, a raíz presenta a chamada estrutura primaria, cunha organización característica dos tecidos. Se vive máis dun ano ten estrutura secundaria, con tecidos de crecemento ou meristemas, que lle permiten o crecemento en lonxitude e en grosor. 52

54 UNIDADE O zume elaborado ascende ou descende pola raíz? 16. As algas viven en medios acuáticos e presentan organización de tipo talo, é dicir, que non teñen raíz, tallo nin follas. Como captan os nutrientes? Como se fixan ao fondo do medio acuático? O talo O talo conecta as follas coa raíz, transportando os nutrientes por toda a planta. Presenta, xa que logo, vasos condutores leñosos (xilema) e liberianos (floema). O talo actúa como soporte de follas, xemas, flores e froitos, pero non sempre é aéreo, senón que existen tamén talos subterráneos, rastreiros, acuáticos, etc. O seu aspecto é moi variable, existen numerosas modificacións segundo a súa adaptación ao medio. O mesmo que a raíz, o talo presenta estrutura primaria se o vexetal vive só un ano. Se vive máis dun ano ten estrutura secundaria, con tecidos de crecemento ou meristemas (denominados cambiun e felóxeno). Cada ano, na primavera, créanse novos tecidos de crecemento en grosor que van formando bandas circulares concéntricas que poden observarse como aneis anuais nos troncos cortados das árbores. Se a epiderme do talo está formada por células mortas con paredes impregnadas de suberina, transfórmase en cortiza, que protexe o vexetal pero non pode realizar a fotosíntese. Estrutura do talo. As xemas están constituídas por meristemas de crecemento en lonxitude. 17. En que nos baseamos para dicir que a idade das árbores vén determinada polo número de aneis dos seus troncos cortados transversalmente? 18. Cal é o tecido responsable do crecemento en lonxitude dos vexetais? En que órgano ou parte do vexetal se atopan? 19. Para que utiliza a planta o zume bruto e o zume elaborado? En que sentido circulan pola planta? Aneis de crecemento nunha árbore de tres anos. 53

55 Os seres vivos 3. Función de nutrición nos animais Ao contrario que os vexetais, os animais caracterízanse por presentar nutrición heterótrofa, na que distinguimos tres procesos: a) Obtención, mediante a dixestión dos alimentos, dos nutrientes que subministran a materia e enerxía que precisa o organismo. b) Transformación dos nutrientes mediante os procesos bioquímicos que constitúen o metabolismo. c) Eliminación ao exterior do organismo dos produtos non residuais do metabolismo. Glicosa + O 2 CO 2 + H 2 O + Enerxía Obtención de enerxía a partir de nutrientes como a glicosa (nutrición heterótrofa). 20. Que substancias teñen que conter os alimentos para que un animal poida nutrirse? Nos animais pluricelulares de pequeno tamaño e organización simple, os nutrientes poden chegar con facilidade a todas as células e producirse unha dixestión intracelular. Nos de organización máis complexa as células non poden realizar intercambios directamente co medio ambiente, relacionándose unicamente co medio interno do organismo. O medio interno necesita, xa que logo, relacionarse co exterior para poder captar os nutrientes e o osíxeno e eliminar refugallos e dióxido de carbono procedentes das células. A dixestión neste caso é extracelular e realízaa o aparato dixestivo. Na función de nutrición están implicados catro aparellos coordinados entre si. Son os aparellos dixestivo, respiratorio, circulatorio e excretor. 54

56 UNIDADE 2 Aparellos que interveñen na función de nutrición nos animais. Aparello dixestivo No aparello dixestivo os nutrientes son transformados en moléculas simples para poder ser absorbidos polo organismo e incorporarse ao seu medio interno. Segundo o tipo de alimento, distínguense dous tipos de animais: macrófagos e micrófagos. Animais micrófagos: a miñoca aliméntase de partículas nutritivas microscópicas da terra e a balea e o mexillón filtran organismos microscópicos da auga. Animais macrófagos: araña, réptil e rato. Os macrófagos nútrense de alimentos de gran tamaño, seleccionados previamente, polo que necesitan estruturas especializadas para trituralos. Os micrófagos aliméntanse de todo tipo de partículas, de tamaño moi pequeno, que captan directamente do medio, por exemplo, mediante filtración. 55

57 Os seres vivos A primeira fase da dixestión é a trituración dos alimentos ou dixestión mecánica. A maior parte dos animais presentan na boca estruturas especializadas na trituración, como as pezas mastigadoras dos insectos ou os dentes dos vertebrados, así como glándulas salivares que humedecen ou abrandan o alimento. As aves presentan no seu tubo dixestivo unha cavidade chamada boche onde se acumula e abranda o alimento (sementes principalmente) e ademais unha estrutura trituradora situada no estómago chamada moega. Os tubos dixestivos dos animais están rodeados por músculos que ao contraerse facilitan o movemento progresivo do alimento. A dixestión iníciase no comezo do tubo dixestivo, pero realízase primordialmente no estómago e no intestino, nos que se verten as secrecións das células das súas paredes. Poden existir ademais glándulas anexas, como o fígado ou o páncreas, que subministran encimas dixestivos capaces de romper os enlaces das moléculas complexas para así convertelas en moléculas simples. En moitos animais o fígado, no que teñen lugar gran cantidade de procesos bioquímicos, colabora tamén na dixestión aportando a bile que, a pesar de ser un refugo dixestivo, intervén na dixestión das graxas. A absorción dos nutrientes ten lugar nos pregues das paredes do intestino (chamados vilosidades intestinais) onde son filtrados cara aos finos vasos do aparello circulatorio, que os transportarán por todo o organismo. Os restos dos alimentos que non foron dixeridos concéntranse na parte terminal do tubo dixestivo e son expulsados ao exterior a través do ano. Esquema do tubo dixestivo. 21. Que fase da dixestión non realizan as serpentes xa que tragan enteiras as súas víctimas? 56

58 UNIDADE 2 Aparello respiratorio O aparello respiratorio é o encargado de tomar osíxeno (O 2 ) do medio e expulsar dióxido de carbono (CO 2 ). Está ademais en contacto directo cos vasos do aparello circulatorio que levan o O 2 ata as células e recollen o CO 2 que estas eliminan na respiración. A estrutura do aparello respiratorio depende do medio no que vive o animal. Os animais acuáticos toman o osíxeno disolto na auga e os terrestres o oxíseno do aire. Tipos de aparellos respiratorios. Os animais acuáticos intercambian os gases a través da pel (respiración cutánea) ou ben mediante branquias, que son estruturas laminares moi ramificadas e con gran cantidade de vasos sanguíneos. Nos anélidos e nalgúns anfibios as branquias son externas, pero nos peixes sitúanse en cavidades ou cámaras branquiais protexidas polos opérculos. Estes animais teñen que remover continuamente a auga que os rodea co fin de renovar o seu contido en O 2. Por exemplo os peixes abren continuamente a boca para tomar auga con osíxeno e dirixila cara ás branquias, de onde sae cargada de CO 2. Algúns animais terrestres poden captar o osíxeno atmosférico a través da pel se está permanentemente húmida, como lles sucede ás miñocas, pero o intercambio gasoso é sempre moi limitado. No medio terrestre o máis frecuente é a respiración por tráqueas e por pulmóns. As traqueas son pequenos condutos que comunican co exterior ramificándose cara ao interior do organismo para levar osíxeno directamente aos tecidos, polo que a respiración deixa de depender do aparello circulatorio. É a respiración característica dos artrópodos terrestres, como os insectos. Os pulmóns son sacos aéreos ou cavidades internas comunicadas por un conduto co exterior e nas que se intercambian O 2 e CO 2. O seu obxectivo é incrementar a superficie de intercambio, polo que as súas paredes se repregan dando lugar a pequenas cavidades ou alvéolos, máis numerosos canto máis evolucionado sexa o animal. Branquias externas (anfibios) e internas (peixes). Respiración pulmonar (mamíferos). 57

59 Os seres vivos Ata as paredes dos pulmóns chegan numerosos vasos sanguíneos que intercambian o CO 2 procedente das células co O 2 procedente do exterior e que enche os alvéolos. Para que se produza a ventilación pulmonar e a renovación do osíxeno, existen nos animais mecanismos que permiten a expansión ou contracción dos pulmóns, como son os movementos musculares da caixa torácica dos mamíferos ou os movementos da boca dos anfibios. Aparello circulatorio O aparello circulatorio encárgase do transporte de substancias por todo o organismo. Consta de tres elementos fundamentais: unha rede de vasos, un líquido circulante (sangue) e unha bomba impulsora (corazón). No líquido distínguense unha fracción líquida e outra sólida formada por células. A súa cor depende dos pigmentos que conteña. Por exemplo, nos vertebrados é de cor vermella debido á presenza dun pigmento chamado hemoglobina, que é a encargada do transporte do osíxeno. Noutros animais o líquido circulante é de cor azul, verde ou translúcido, segundo o pigmento. Nos aparatos circulatorios pechados existen tres tipos de vasos: as veas, que recollen o sangue do organismo levándoo ata a bomba impulsora; as arterias, que o levan dende a bomba ata os tecidos; e os capilares, vasos moi finos relacionados coas células e que unen as veas coas arterias pechando así o circuíto. Se a circulación é aberta, non existen os capilares. A bomba impulsora ou corazón é un órgano muscular oco dividido polo menos en dúas cavidades: unha aurícula por onde entra o sangue e un ventrículo por onde sae impulsado debido á contracción muscular. Para facilitar a circulación só nun sentido, existen nas cavidades e nos vasos de entrada e saída unha serie de válvulas que impiden o retroceso do líquido. Aparellos circulatorios. O corazón dos peixes está formado por unha aurícula e un ventrículo e o dos anfibios e réptiles por dúas aurículas e un ventrículo. Trátase dunha circulación incompleta xa que o sangue rico en O 2 procedente dos pulmóns mestú- 58

60 UNIDADE 2 ranse co sangue con CO 2, sendo menos efectiva a súa distribución de osíxeno ás células. O das aves e mamíferos presenta dúas aurículas e dous ventrículos, de modo que o sangue de alto contido en osíxeno non se mestura co de baixo contido. Neste caso a circulación é completa. Se nun aparato circulatorio pechado o sangue pasa unha soa vez polo corazón para dar unha volta completa a todo o circuíto, considérase que a circulación é simple. Se pasa dúas veces dise que é dobre. Aparello excretor O aparello excretor filtra o líquido do medio interno (do sangue se existe aparello circulatorio), seleccionando as substancias tóxicas eliminadas polas células e expulsándoas ao exterior. Os produtos tóxicos disoltos en auga constitúen os ouriños, que se poden expulsar de forma continua ou acumularse en cavidades (vexigas) para ser expulsados a un tempo. Algúns animais teñen tubos excretores moi simples dispersos por todo o organismo. Outros presentan os tubos ou unidades excretoras organizados en aparellos máis ou menos complexos, como poden ser os nefridios dos anélidos, os tubos de Malpigio dos insectos ou os riles dos vertebrados. 22. Necesitan os animais micrófagos estruturas para a trituración? 23. a) Que diferenza existe entre un metazoo macrófago e outro micrófago? b) Clasifica segundo este criterio (macrófago ou micrófago) os seguintes seres vivos: raposo, ameixa, morcego, mexillón, aguia, balea, lura, percebe, ourizo de mar, miñoca, grilo. 24. Podería afirmarse que todos os órganos respiran? E que todas as células respiran? 25. Por que é necesario expulsar o CO 2 producido na respiración? 26. Os pulmóns humanos, en lugar de estaren formados por dous sacos simples, están divididos en millóns de pequenas cavidades ou alvéolos. Que vantaxe teñen estas estruturas? 59

61 Os seres vivos 27. Existen animais que, vivindo no medio acuático, respiran o osíxeno atmosférico? Que estruturas necesitan para esta función? 28. Indica que órganos respiratorios (traqueas, pulmóns, branquias, pel) presentan os seguintes seres: ra, cágado, bolboreta, morcego, sardiña, gaivota, miñoca, abella, merlo, golfiño. 29. En que se diferenzan as arterias e as veas? 30. Que é a circulación incompleta? A que tipo pertence a dos mamíferos? E a dos peixes? 31. É o mesmo defecación que excreción? 32. Nos primates, aparte do ril, que outros órganos forman parte do aparello excretor? 4. Función de relación nos vexetais Os vexetais carecen de sistema nervioso, polo que a coordinación ten lugar mediante o sistema hormonal. A diferenza dos animais, nos que as hormonas se fabrican en glándulas especializadas, os vexetais poden sintetizar hormonas en células non específicas. Determinados estímulos, como os cambios de luz ou temperatura, orixinan como resposta a produción de fitohormonas que estimulan o crecemento, a floración, a maduración do froito, etc. Por exemplo a hormona auxina induce ao desenvolvemento do talo e das raíces, mentres que a xiberelina induce a floración e o desenvolvemento dos froitos. Fronte aos estímulos externos, os vexetais ofrecen dous tipos de respostas: as nastias e os tropismos. Respostas ou nastias das plantas insectívoras. As nastias son respostas nas que non se considera a orixe do estímulo. Por exemplo, moitas flores péchanse durante a noite, cando falta a luz, mentres que outras, como o dondiego de noite, abre as corolas das súas flores unicamente de noite. Un caso particular constitúeno as plantas insectívoras que pechan as súas trampas cando atrapan un insecto e segregan encimas para dixerilo. 60

62 UNIDADE 2 Os tropismos son respostas direccionais. Por exemplo, os talos crecen cara á luz (fototropismo) e as raíces cara á terra (xeotropismo). Algunhas plantas orientan as súas flores cara ao sol (heliotropismo). 33. O tornasol, ao longo do día, vai xirando as súas flores seguindo o percorrido do sol. Cal é o seu estímulo? Que tipo de resposta realiza? Quen regula esta resposta? 5. Función de relación nos animais Talos crecendo cara á luz (fototropismo). Nos animais a relación co medio interno e externo realízana os sistemas nervioso e hormonal. A coordinación hormonal realízase mediante substancias chamadas hormonas que son mensaxeiros químicos segregados nas glándulas endócrinas como resposta a un estímulo interno ou externo (por exemplo, as hormonas sexuais dos mamíferos segréganse en dúas glándulas endócrinas: os testículos e os ovarios). As glándulas endócrinas caracterízanse porque non presentan condutos cara ao exterior, senón que verten as súas secrecións directamente no sangue ou no medio interno. A función das hormonas consiste en exercer unha acción específica nun tecido ou órgano determinado, polo que necesitan ser transportadas polo aparello circulatorio dende a glándula ata calquera punto do organismo. A acción das hormonas é lenta, xa que tardan en chegar dende as glándulas aos tecidos, pero é duradeira, manténdose certo tempo no medio interno. Despois de levar a cabo a súa acción, son eliminadas e o organismo volve a fabricalas cando as necesita, polo que as glándulas endócrinas están en continua actividade. Poden existir tamén hormonas liberadas por tecidos non glandulares ou por neuronas secretoras (células nerviosas con capacidade de secreción). Existe outro tipo de hormonas chamadas feromonas, que son liberadas ao 61

63 Os seres vivos exterior por glándulas exocrinas e que teñen relación con moitos comportamentos animais. Nos invertebrados, como os artrópodos, é frecuente a presenza de neuronas secretoras, que poden liberar hormonas responsables dos cambios de cor, da muda ou da metamorfose. Nos vertebrados as hormonas segréganse en glándulas endócrinas específicas (como son a hipófise, o tiroides, o páncreas, as cápsulas suprarrenais, os ovarios e testículos, etc.). A coordinación nerviosa realízase mediante o sistema nervioso, formado por células especializadas chamadas neuronas. O impulso nervioso é un proceso electroquímico que se vai transmitindo ao longo das neuronas, pasando dunha neurona a outra. A pesar de que as neuronas non están unidas entre si, establécese unha comunicación entre elas mediante as chamadas sinapses. Na maior parte dos animais as neuronas non poden reproducirse, de modo que o seu número non varía durante toda a súa vida. As neuronas agrúpanse formando os nervios e os ganglios nerviosos. O sistema nervioso dos animais máis simples consta tan só dunha rede de neuronas interconectadas. Conforme aumenta a complexidade de organización, van aparecendo nervios e ganglios e, finalmente, centros nerviosos que coordinan as informacións e elaboran as respostas. Os animais invertebrados presentan centros nerviosos moi simples, como son os ganglios cefálicos dos anélidos ou os ganglios cefálicos e ventrais dos insectos. Sistemas nerviosos de vertebrados e invertebrados. O sistema nervioso dos vertebrados sitúase en posición dorsal e é moito máis complexo, con centros nerviosos moi diferenzados e protexidos por estruturas óseas. Consta do sistema nervioso central, formado polo encéfalo (cerebro, cerebelo e bulbo raquídeo, protexidos polo cranio) e a medula espinal (protexida pola columna vertebral), e o sistema nervioso periférico formado por nervios e ganglios. 62

64 UNIDADE 2 Os animais posúen órganos dos sentidos sensibles aos estímulos externos e que están subministrando continuamente información sobre o medio que os rodea. Esta información transmítese ás neuronas que a levan ata os centros nerviosos, e estes envíana aos músculos e glándulas, que son os que executan a resposta do organismo aos estímulos. ESTÍMULOS Órganos dos sentidos Nervios (neuronas sensitivas) CENTROS NERVIOSOS Nervios (neuronas motoras) Músculos e glándulas RESPOSTA A elaboración dunha resposta nos centros nerviosos pode ser voluntaria ou involuntaria, segundo o animal desexe ou non efectuala, e consciente ou inconsciente, se se decata ou non da súa acción. Os órganos dos sentidos son moi sensibles aos cambios que experimenta o medio externo ou interno, como variacións de temperatura, de luz, de concentración de osíxeno, etc. Existen órganos especializados na audición, na vista, no equilibrio, no tacto, na presión, no gusto, no olfacto, etc. Dependendo da sensibilidade e complexidade destes órganos, será maior ou menor a información que o animal terá do seu medio. Poden estar formados por unha soa célula nerviosa, con limitada capacidade de información, ou constituír órganos complexos, como os ollos compostos dos insectos ou o ollo dos mamíferos. Sistema nervioso central e periférico. Órganos dos sentidos de invertebrados: a) Crustáceo con dous pares de antenas e tres pares de apéndices bucais. b) Ollo composto de mosca. c) Antenas e aparello bucal de mosquito. d) Órgano de equilibrio (otolito) de peixe. 63

65 Os seres vivos 34. Por que dicimos que as hormonas son mensaxeiros químicos? 35. As respostas dos sistemas nervioso e hormonal pódense comparar cunha carta enviada por correo ordinario e unha mensaxe enviada por correo electrónico. Que forma de envío correspondería a cada un? 36. Ordena segundo a súa complexidade os seguintes termos: centro nervioso (por exemplo, o cerebro), ganglio (por ex., ganglio mesentérico), nervio (por ex., nervio óptico), neurona (por ex., neurona sensitiva). 6. Función de reprodución nos vexetais Os vexetais considéranse seres vivos sen movemento, sen embargo para reproducirse teñen que utilizar axentes de transporte ou ben presentar células reprodutoras con mobilidade. A súa reprodución pode ser sexual ou asexual. 37. É o mesmo sementar que plantar? (Consulta o dicionario da lingua galega). Reprodución asexual dos vexetais. Reprodución asexual Moitos vexetais pódense reproducir asexualmente por multiplicación vexetativa, é dicir, que é posible reproducir un individuo completo a partir dun simple anaco do mesmo, obténdose novos organismos xenericamente idénticos aos seus proxenitores. Por exemplo, a pataca reprodúcese plantando simplemente anacos do tubérculo. Os vexetais pódense reproducir mediante gallos (anacos de ramas que enraízan ao soterralos, por exemplo, os xeranios); por acodo (enraizamento das polas máis baixas da planta por soterramento, por exemplo, as roseiras, o acivro, etc; por enxerto (unión dunha estaquiña cunha póla dunha árbore, por exemplo, a maceira, a vide, etc. Neste último caso, é aconsellable que o fragmento da planta teña algunha xema, que pode orixinar todo tipo de órganos debido a que contén tecidos meristemáticos. 64

66 UNIDADE Indica que método de reprodución asexual se utiliza para reproducir as seguintes especies: a) Camelia. b) Hortensia. c) Maceira. d) Xeranio. e) Acivro. Reprodución sexual Todos os vexetais, tanto as talófitas como as cormofitas, presentan células reprodutoras ou gametos masculino e feminino e, xa que logo, reprodución sexual. No caso das algas a fecundación ten lugar na auga e os gametos soen ser móbiles. A unión dos gametos orixina a célula ovo ou cigoto, que dará lugar ao embrión por divisións celulares sucesivas. O embrión orixinará un novo individuo que herdará características tanto dun proxenitor como do outro, favorecéndose deste xeito a diversidade xenética. Ciclo vital do piñeiro. 65

67 Os seres vivos No medio terrestre os gametos ou células reprodutoras prodúcense na flor, estrutura constituída por follas modificadas co fin de protexer os gametos, facilitar a fecundación e orixinar os froitos. (As plantas fanerógamas son as chamadas plantas con flores mentres que os fentos e musgos presentan outras estruturas reprodutoras características). As flores poden ser unisexuais, femininas ou masculinas, ou hermafroditas, cos dous sexos. Soen presentar follas modificadas con función protectora como son o cáliz e a corola. O aparato reprodutor feminino ou xineceo está constituído polo carpelo, no que se atopa o ovario. Os óvulos conteñen os gametos femininos. O aparato reprodutor masculino ou androceo está formado polos estames. Nas anteras dos estames están os grans de pole que conteñen o gameto masculino. Grans de pole. Flor hermafrodita. Para que se produza a fecundación o gran de pole ten que ser transportado ata o xineceo por medios como o vento (polinización anemógama), os insectos (polinización entomógama), outros animais (polinización zoógama), etc. Moitas plantas que teñen flores hermafroditas, como o toxo, poden autofecundarse. Flor e froito da xilbarbeira (Ruscus aculeatus L.). A fecundación ou unión dos gametos masculino e feminino realízase no óvulo, no interior do ovario. Para este fin o gran de pole, unha vez que chega ao xineceo ou flor feminina, ten que emitir unha prolongación ata o óvulo chamada tubo polínico. 66

68 UNIDADE 2 A fecundación dá lugar, no xineceo, á célula ovo ou cigoto que orixinará o embrión. Ao mesmo tempo os estambres e os pétalos sécanse e caen, o óvulo convértese en semente e as paredes do ovario engrósanse transformándose en froito. 39. Por que a unión entre as células reprodutoras vexetais non se produce no medio aéreo? 40. Que estratexias pode desenvolver unha flor para facilitar a polinización mediante animais (zoógama)? Cita algún exemplo que coñezas. 41. Cal pensas que é máis eficaz, a polinización polo vento (anemógama) ou mediante insectos (entomógama)? Algunhas partes do óvulo transfórmanse ademais en substancias de reserva e tecidos protectores. Polo tanto nunha semente podemos diferenzar: as cubertas ou tegumentos, o albume (con substancias nutritivas de reserva) e o embrión. O embrión dará lugar a unha nova planta e presenta os seus mesmos órganos pero reducidos. As estruturas protectoras permítenlle á semente manterse inactiva durante moito tempo e soportar condicións ambientais extremas. As substancias de reserva permítenlle ao embrión nutrirse nas primeiras etapas de desenvolvemento. Estrutura da semente. Por outra parte, é necesario que a planta desenvolva estratexias para facilitar a dispersión ou desprazamento das sementes, para colonizar así novos espazos. As sementes poden presentar expansións a modo de ás que lles permiten planear, ganchos cos que se agarran aos pelos ou as plumas das aves, poden ser comidas por animais e transportadas nos excrementos, etc.. Para que se produza a xerminación é indispensable a presenza de auga, xa que activa o embrión e hidrata os tecidos rompendo así os tegumentos. Para que o embrión se poida desenvolver son necesarias unhas condicións axeitadas de humidade, temperatura, osíxeno, luz, etc. Exemplos de dispersión de sementes. 67

69 Os seres vivos 42. Indica se son o vento ou os animais os axentes que dispersan as sementes nos exemplos seguintes: a) Sementes de froitos algodonosos. b) Sementes con espiñas ou ganchos. c) Sementes contidas en froitos con néctares e azucres. d) Sementes con expansións en forma de ás. 43. Por que non xermina unha semente na terra seca? O froito está formado polas sementes e polo pericarpo, que son as paredes que rodean a semente. A estrutura e o grosor destas paredes son moi variados. Pódense clasificar os froitos en carnosos ou secos segundo o seu grosor, ou en monospermos ou polispermos segundo o número de sementes que conteñan. Cando un froito madura e se separa da planta xa leva no seu interior un embrión dun novo organismo, polo que contribúe a súa dispersión cando é comido polos animais. Tipos de froitos: 1) legume, 2) sílicua, 3) caixa, 4) pomo, 5) baga, 6) drupa, 7) baga, 8) cariópside, 9) bagas, 10) poliaquenio, 11) sicono, 12) aquenio, 13) bagas en infrutescencia. 68

70 UNIDADE Ordena temporalmente os seguintes procesos: Xerminación Frutificación Fecundación Dispersión Polinización Floración 45. Indica se os alimentos indicados na táboa son follas, bulbos (tallos subterráneos con follas carnosas), rizomas (tallos subterráneos), tubérculos (engrosamentos de tallos subterráneos con reservas alimenticias), raíces, flores, froitos ou sementes. Pataca Cenoria Leituga Allo Chícharo Uva Remolacha Castaña Brócoli Noz Cebola Ravo 7. Función de reprodución nos animais Reprodución asexual A reprodución asexual non é moi frecuente nos animais. A bipartición, é dicir, a obtención de dous individuos por partición dun proxenitor, é posible nos anélidos e nos celentéreos. É máis frecuente a división dun embrión para dar lugar a dous individuos idénticos (semellante ao caso dos xemelgos monocigóticos na especie humana). 69

71 Os seres vivos Outros animais, como a hidra de auga doce, poden reproducirse por xemación, producindo xemas que se separan do organismo e dan lugar a novos individuos. 46. Podería considerarse como reprodución asexual o feito de que os lagartos perdan a cola e lles volva a medrar? Reprodución sexual Os animais poden reproducirse sexualmente se producen células reprodutoras ou gametos masculino e feminino. Os gametos proceden de células nai que sofren un proceso de meiose, polo que son haploides, é dicir, posúen a metade dos cromosomas característicos da especie. Por exemplo, todas as células da especie humana teñen 46 cromosomas, agás os gametos masculino e feminino que teñen só 23. Dimorfismo sexual da pita do monte (Tetrao urogallus). O aparello reprodutor dos animais está formado polos órganos sexuais ou gónadas, por condutos e por órganos copuladores. Os ovarios son gónadas femininas que producen gametos femininos ou óvulos. Os testículos son gónadas masculinas que producen gametos masculinos ou espermatozoides. Algúns animais son hermafroditas, é dicir, que producen tanto gametos masculinos como femininos. Mais a maioría das especies presentan sexos separados, podendo falarse de dimorfismo sexual se os individuos se diferenzan en tamaño, coloración, forma, etc., segundo o seu sexo. Excepcionalmente, algúns animais como os pulgóns ou as cochinillas nalgún momento da súa vida reprodúcense por un mecanismo chamado partenoxénese, no que unha femia pode ter descendencia sen participación do sexo masculino. A cochinilla pode reproducirse por partenoxénese, sen participación do gameto masculino. A fecundación consiste na unión dos gametos masculino e feminino para dar lugar á célula ovo ou cigoto. Ten que realizarse nun ambiente con certa humidade, de modo que no medio acuático pode ser externa pero no medio terrestre soe ser interna. 70

72 UNIDADE 2 Os animais con fecundación externa liberan os gametos masculinos e femininos directamente ao medio acuático. Para que aumenten as posibilidades de encontro duns gametos cos outros soen producirse simultaneamente un número moi elevado de células reprodutoras ou ben, en especies de pouca mobilidade, a proximidade de individuos que viven agrupados facilita a fecundación. a) Espermatozoides desprazándose. Grupo de actinias no fondo mariño do Parque Nacional das Illas Atlánticas. Os animais acuáticos que se desprazan non producen tantos gametos xa que poden aproximarse entre eles. Xeralmente desenvolven estratexias de recoñecemento e de cortexo para garantir a súa reprodución. b) Espermatozoides fecundando o óvulo. Algúns animais acuáticos e practicamente todos os terrestres presentan fecundación interna. Ten a vantaxe de que a produción de gametos é máis reducida, pero son necesarios condutos que comuniquen as gónadas co exterior e estruturas ou órganos copuladores que permitan que os espermatozoides cheguen aos órganos reprodutores femininos. A célula ovo ou cigoto é o resultado da fusión dun óvulo e dun espermatozoide. Esta célula experimenta sucesivas divisións celulares nun proceso denominado desenvolvemento embrionario que consta de tres fases: mórula, blástula e gástrula. As súas células organízanse en capas ou follas embrionarias, que irán diferenzándose para dar lugar aos órganos, aparatos e sistemas que constituirán o individuo adulto. 71

73 Os seres vivos Desenvolvemento embrionario: a) cigoto, b) división do cigoto, c) mórula, d) blástula, e) gástrula. A célula ovo orixina o embrión e máis tarde un novo individuo, polo que ten que ter protección e dispoñer de reservas alimenticias. Nos ovos de moitos animais, como as aves, o embrión está protexido por varias capas de tecidos e cubertas endurecidas con sales minerais. Dispón ademais de reservas nutritivas (xema e clara ou albume) que permiten o seu desenvolvemento, así como de cámaras de aire que lle subministran osíxeno. Ovo de ave: estrutura e desenvolvemento embrionario. Os animais ovíparos, como os peixes, as aves ou as tartarugas, desenvolven os cigotos fóra do corpo da nai. Os ovovivíparos, como as víboras ou as quenllas, desenvólvenos en condutos xenitais no interior da nai, pero sen ter relación nutricional con ela. Algúns animais que non son ovovivíparos protexen os ovos ou a prole no seu corpo, pero sen gardar relación co aparello reprodutor. Animal ovíparo protexendo os ovos antes da eclosión. Os vivíparos, como os mamíferos, desenvolven o cigoto en órganos do aparello reprodutor da nai, que mantén relación nutricional co embrión a través dunha estrutura chamada placenta. 72

74 UNIDADE 2 Os réptiles, aves e mamíferos presentan un desenvolvemento directo, é dicir, que o cigoto orixina directamente individuos semellantes aos adultos. Noutros animais, como os insectos ou algúns vertebrados de auga doce, o ovo ten escasas reservas nutritivas polo que o embrión non dá lugar directamente ao individuo adulto senón á larva, que ten que pasar por unha serie de fases de desenvolvemento ata converterse por metamorfose en adulto definitivo. Metamorfose de insecto. Logo do nacemento das crías, moitos animais ofrécenlles coidados posnatais, dándose unha gran variedade de relacións e comportamentos, desde preparar lugares de refuxio ata desenvolver condutas de aprendizaxe. Animais ovíparos Animais vivíparos a) Eclosión dun ovo de réptil (animal ovíparo). b) Canguro coa súa cría (animal vivíparo marsupial, é dicir, sen placenta). c) Feto e placenta de porco (animal vivíparo placentario). 47. Que é indispensable para a existencia da reprodución sexual? 48. Por que é necesaria a meiose para a reprodución sexual? 49. Os ovos de galiña que compras no supermercado, son óvulos ou células ovo? 50. Por que os insectos pasan polo estado de larva? 73

75 Os seres vivos LEMBRA: Nos organismos pluricelulares as células especializadas nunha función determinada organízanse formando tecidos, que á súa vez forman os órganos, que constitúen os aparatos e sistemas. Os vexetais pluricelulares presentan dous tipos de organización: talo e cormo. Mediante a nutrición os organismos intercambian materia e enerxía co seu medio ambiente. Os vexetais son autótrofos mentres que os animais son heterótrofos. Mediante a relación contrólanse as demais funcións. A reprodución permite a perpetuación da especie. Pode ser sexual ou asexual. A clonación é unha reprodución asexual na que se obteñen individuos xeneticamente idénticos ao proxenitor. A nutrición autótrofa é característica dos vexetais. Nas cormofitas os órganos encargados da nutrición son a raíz, o talo e as follas. O xilema transporta zume bruto da raíz ás follas, o floema transporta zume elaborado das follas á raíz. Os animais presentan unicamente nutrición heterótrofa. A nutrición heterótrofa consta de tres procesos: obtención de nutrientes, transformación dos nutrientes e eliminación de refugallos ou excreción. Na nutrición dos animais interveñen catro aparellos: dixestivo, respiratorio, circulatorio e excretor. Os animais poden ter respiración cutánea, ou respirar por branquias, traqueas ou pulmóns. O aparello circulatorio consta dunha rede de vasos, un líquido circulante e unha bomba impulsora. Os vexetais carecen de sistema nervioso, polo que a función de relación é levada a cabo polo sistema hormonal. Presentan dous tipos de respostas: as nastias e os tropismos. Nos animais, a relación lévana a cabo os sistemas nervioso e hormonal. A coordinación hormonal realízase mediante as hormonas elaboradas nas glándulas endócrinas. A unidade funcional do sistema nervioso é a neurona. As neuronas agrúpanse formando nervios, ganglios e centros nerviosos. 74

76 UNIDADE 2 Os animais posúen órganos dos sentidos relacionados cos centros nerviosos, aos que proporcionan información sobre o medio. Os vexetais poden reproducirse asexualmente mediante gallos, enxertos, acodo, etc., e sexualmente mediante gametos masculinos e femininos. Nas plantas con flores o xineceo está formado polo carpelo, constituído polo ovario cos óvulos, e polo androceo, constituído polas anteras que conteñen o polen onde está o gameto masculino. O óvulo fecundado orixina a semente, que nutre e protexe o embrión, e o ovario orixina o froito. A maior parte dos animais reprodúcense sexualmente. As gónadas femininas ou ovarios producen os gametos femininos ou óvulos. As masculinas ou testículos producen os espermatozoides. Da unión do óvulo e do espermatozoide resulta a célula ovo ou cigoto, que orixinará o embrión, e este a un novo individuo. Segundo o desenvolvemento embrionario, podemos distinguir tres tipos de animais: ovíparos, ovovivíparos e vivíparos. 75

77 UNIDADE DIDÁCTICA 3 ACTIVIDADE VITAL E CAMBIOS QUÍMICOS. A DIVERSIDADE DOS SERES VIVOS As reaccións químicas son a orixe de moitos dos produtos habituais de consumo. Debemos valorar positivamente a contribución da química ao desenvolvemento económico e social da humanidade, pero tamén a incidencia sobre o medio ambiente dos produtos químicos resultantes das nosas actividades. Todos os seres vivos intercambiamos co medio a materia e a enerxía necesarias para realizar as nosas funcións vitais. As substancias que entran no organismo incorpóranse a complexos procesos de degradación e de síntese interrelacionados entre si. Os microorganismos son seres vivos moi numerosos e variados. Viven en todos os medios e a maior parte deles son beneficiosos. Só unha minoría son prexudiciais para o ser humano, os animais ou as plantas. Os seres vivos caracterízanse pola súa gran diversidade. Para poder clasificalos é necesario establecer categorías taxonómicas (clasificacións xerarquizadas) baseadas en criterios científicos. Dende que xurdiu a vida no noso planeta, os seres vivos foron cambiando progresivamente, aparecendo novas especies. Este cambio recibe o nome de evolución e sobre el enunciáronse varias teorías. A teoría da selección natural, ou da evolución dos seres vivos, de Charles Darwin foi moi controvertida na súa época pero hoxe está cientificamente recoñecida. Tamén o ser humano evolucionou desde os primeiros homínidos coñecidos ata a especie actual, o Homo sapiens. O descubrimento do Homo antecessor en Atapuerca (Burgos) foi unha gran achega ao estudo da evolución dos homínidos europeos. 76

78 ÍNDICE DE CONTIDOS Páxina 1. As reaccións químicas na actividade cotiá A expresión das reaccións químicas Reaccións químicas máis frecuentes na actividade cotiá Aspectos negativos A reacción de combustión Actividade vital e cambios químicos O metabolismo: anabolismo e catabolismo Presenza dos microorganismos na vida cotiá Microorganismos prexudiciais Microorganismos útiles A fermentación Os seres vivos e a súa diversidade Taxonomía: categorías taxonómicas e nomenclatura binomial Teorías sobre a evolución dos seres vivos Lamarckismo Darwinismo Probas da evolución A evolución da especie humana

79 Os seres vivos 1. As reaccións químicas na actividade cotiá Denominamos reaccións químicas aos cambios que experimentan unhas substancias para transformarse noutras. Poderiamos pensar que se produce unha reacción química cando, ao mesturar dúas ou máis substancias, se producen efectos como o desprendemento de gases ou a formación dun precipitado, etc. Mais estes efectos non son indicativos de que realmente se trate dunha reacción. Considérase que ten lugar unha reacción química se a partir dunhas substancias iniciais ou reactivos se producen novas substancias, que chamaremos produtos. Prodúcese, xa que logo, a desaparición dunhas substancias e a aparición doutras. A expresión das reaccións químicas Para que se produza unha reacción química deben romperse os enlaces dos átomos que forman as substancias iniciais (reactivos) e formarse novos enlaces, dando orixe ás novas substancias (produtos). O número de átomos é o mesmo nos reactivos e nos produtos, simplemente varía a combinación entre eles. Por exemplo, cando deixamos un ferro á intemperie reacciona co osíxeno do aire transformándose en óxido de ferro. Neste caso as partículas de ferro únense coas de osíxeno para formar as unidades de óxido de ferro. Ferro + Osíxeno Óxido de ferro As reaccións químicas representámolas mediante ecuacións químicas, pero tendo en conta que non se representan átomos senón moléculas. Por exemplo, non poderiamos representar o osíxeno por O, senón por O 2 xa que se trata dunha molécula. As substancias que interveñen na reacción deben ser representadas coas súas fórmulas, separando cunha frecha á esquerda os reactivos e á dereita os produtos. 78

80 UNIDADE 3 Ademais debemos axustar a ecuación mediante coeficientes, de modo que teñamos o mesmo número de átomos de cada tipo en ambos lados da igualdade. + 4 Fe + 3 O 2 2 Fe 2 O 3 Ferro Osíxeno Óxido de ferro Nalgúns casos é difícil recoñecer se un proceso é químico ou físico. Por exemplo, a disolución do sal común en auga é un cambio físico xa que a substancia inicial, o sal, pódese recuperar por evaporación. As partículas que forman algunhas substancias manteñen entre elas unións de alta enerxía que se libera cando estas substancias reaccionan co osíxeno. Esta enerxía, que chamamos enerxía química, transfírese ao medio en forma de calor ou traballo. Nunha reacción a enerxía química dos reactivos é diferente da enerxía química dos produtos. A diferenza entre as dúas intercámbiase co medio ambiente, de modo que podemos falar de reaccións endotérmicas se reciben calor do medio, e exotérmicas se ceden calor ao medio. Un exemplo de reacción endotérmica: 2 FeO + calor 2 Fe + O 2 Óxido ferroso Ferro Osíxeno Un exemplo de reacción exotérmica: 2 C + O 2 2 CO + calor Carbono Osíxeno Monóxido de carbono A velocidade coa que se produce unha reacción química é moi variable. Depende de moitos factores, como poden ser a natureza e a concentración dos reactivos, a temperatura ou a presenza de catalizadores. En xeral, ao 79

81 Os seres vivos aumentar a temperatura aumenta tamén a velocidade de reacción, xa que aumenta o movemento das partículas e as interaccións entre elas. A velocidade dunha reacción química aumenta pola simple presenza de catalizadores, que son substancias que favorecen a velocidade da reacción pero que non se combinan cos reactivos, de xeito que tampouco aparecen entre os produtos. Logo de rematada a reacción, o catalizador permanece inalterado xa que non se consume e pode actuar noutro proceso. 1. Tendo en conta que os cambios físicos non modifican a natureza das substancias e os químicos si, indica se os procesos seguintes son procesos físicos ou químicos: a) A evaporación da auga. b) A combustión do gas butano. c) A corrosión do ferro. d) A dilatación dun gas. e) A disolución do sal común en auga. 2. Indica se as seguintes reaccións químicas son exotérmicas ou endotérmicas: a) Carbono + Osíxeno Monóxido de carbono + Calor b) Gas cidade + Osíxeno Dióxido de carbono + Auga + Calor c) Glicosa + Osíxeno Dióxido de carbono + Auga + Enerxía d) Óxido ferroso + Calor Ferro + Osíxeno e) Glicosa Alcohol + Dióxido de carbono + Enerxía 3. Como podería un fabricante acelerar unha reacción química que é demasiado lenta para ser economicamente rendible? Como introdución ao estudo desta unidade aconséllase o repaso das unidades 3 (A materia) e 4 (Calor e temperatura) do Módulo 1, así como a unidade 4 (Traballo e enerxía: tipos de enerxía e transformacións enerxéticas) do Módulo 2. O estudo máis completo das reaccións químicas realízase no Módulo 4B. 80

82 UNIDADE 3 Reaccións químicas máis frecuentes na actividade cotiá As reaccións químicas son fundamentais na nosa actividade cotiá xa que son a orixe de moitos dos produtos habituais de consumo. Mediante elas contribuíuse a mellorar as condicións de vida da humanidade, pero favoreceuse ao mesmo tempo o deterioro progresivo do medio ambiente. Son importantes na industria farmacéutica, xa que a maior parte dos medicamentos obtéñense por procesos químicos, como analxésicos (por exemplo, o ácido acetilsalicílico aspirina ), antibióticos, antidepresivos, vitaminas, etc. O mesmo sucede na conservación e elaboración de alimentos, onde son cada vez máis frecuentes os procesos químicos, así como na fabricación de materiais e envases relacionados coa alimentación. Os alimentos poden tamén ser alterados por reaccións químicas, como a acidificación nas latas de conserva, enranciamento das graxas por efectos da oxidación, etc. A industria química relacionada coa agricultura acadou un gran desenvolvemento debido á gran demanda de abonos químicos, insecticidas, herbicidas, etc. Así mesmo, a obtención de tecidos sintéticos, mediante determinadas reaccións químicas a partir do petróleo, permitiu o desenvolvemento da industria téxtil. No campo da construción tamén son importantes as reaccións químicas, xa que subministran os materiais cos que construímos as nosas vivendas, como son cementos, cerámicas, xesos, plásticos, vidros, colas, antioxidantes, pinturas, etc. Na industria do automóbil e do transporte as reaccións químicas permiten a fabricación de aceites para motores, anticonxelantes, produtos químicos para as baterías, caucho para os pneumáticos, plásticos, pinturas e metais para as carrocerías, así como a obtención de combustibles como gasolina, gasóleo, gas e alcohol. Na industria de produtos de limpeza mediante reaccións químicas obtéñense deterxentes, xabóns, abrillantadores, ceras, lixivias, etc., e na da cosmética tinguiduras, perfumes, cremas protectoras, etc. 81

83 Os seres vivos O xabón foi unha das primeiras substancias utilizadas historicamente como limpador. Obtense a partir de graxas e aceites cando reaccionan coa sosa. Os aceites e as graxas son lípidos formados por dous compoñentes: ácidos graxos e glicerina. Se combinamos aceite con sosa (hidróxido sódico) orixínase sal sódica, glicerina e auga. Nesta reacción, chamada saponificación, os ácidos graxos transfórmanse en sales sódicas, que é o que coñecemos como xabón. Os xabóns eliminan a graxa e outras sucidades debido a que algúns dos seus compoñentes son axentes tensioactivos. Teñen unha estrutura molecular que actúa como enlace entre a auga e as partículas de sucidade, atrapando as partículas das fibras ou das superficies que se limpan e facendo solubles en auga a substancias que normalmente non o son. O xabón elaborado en frío, unicamente con aceite de oliva puro, chámase Xabón de Marsella ou de Castela. Trátase dun xabón artesanal semellante ao actual, elaborado con métodos tradicionais que foron abandonándose pouco a pouco por cuestións tecnolóxicas e polo elevado prezo do aceite de oliva. Co método tradicional non se alteraban a calidade nin as propiedades da materia prima, polo que o xabón de Marsella era moi apreciado. Os limpadores que utilizamos habitualmente son produtos moito máis agresivos que o xabón. A súa composición 82

84 UNIDADE 3 é moi variable, dependendo do seu uso. Fabrícanse engadindo aos xabóns e deterxentes outras substancias como ácidos, ceras, disolventes, etc. Aspectos negativos Existen moitos produtos químicos de uso frecuente que son perigosos para a saúde ou para o medio ambiente. Outros son produtos resultantes de reaccións químicas necesarias na nosa vida cotiá, que poden ser inocuos nun principio pero resultar perigosos a longo prazo. Cando queimamos combustibles fósiles (carbóns, petróleo e derivados) liberamos á atmosfera CO 2 acompañado doutros gases como metano e óxidos de nitróxeno e xofre, responsables en gran parte da contaminación atmosférica. Cando estes gases se combinan co vapor de auga atmosférico orixinan a denominada chuvia ácida. As substancias químicas considéranse perigosas se inciden tanto sobre a saúde humana como sobre o medio ambiente. Clasifícanse estas substancias segundo as súas propiedades fisicoquímicas e toxicolóxicas e polos seus efectos específicos. 83

85 Os seres vivos Clasificación das substancias perigosas para a saúde ou para o medio ambiente. 4. É o mesmo substancia corrosiva que substancia nociva? (Non é preciso que memorices os tipos de substancias e os seus efectos, soamente comparar unhas con outras). Na industria alimentaria utilízanse con frecuencia substancias perigosas para a saúde como son os medicamentos administrados ao gando para o seu rápido crecemento (clembuterol, anabolizantes, etc.) ou para combater infeccións (antibióticos). Os pesticidas utilizados para combater as pragas dos cultivos (compostos que conteñen cloro, compostos con fósforo, carbamatos e piretrinas) e os herbicidas poden resultar perigosos para a nosa saúde e para o medio ambiente. Son especialmente tóxicos os compostos organoclorados. O uso dalgunha destas substancias, como o insecticida DDT, está prohibido na actualidade aínda que continúan a fabricarse. O DDT é un insecticida de degradación moi lenta e persistente no medio ambiente durante anos. É moi soluble nas graxas, polo que se acumula no tecido adiposo dos organismos, pasando duns a outros na cadea alimentaria ata chegar a acadar concentracións moi altas nos organismos depredadores. 84

86 UNIDADE 3 Son tamén perigosos para a nosa saúde os metais pesados, como o mercurio, cadmio, chumbo, etc., procedentes da contaminación industrial ou utilizados na fabricación de pilas, baterías, pinturas, etc. As dioxinas son contaminantes do aire moi perigosos polo seu carácter canceríxeno, afectando tamén aos sistemas hormonal e inmunolóxico. Estas substancias xéranse de forma non intencionada como subprodutos en procesos químicos nos que intervén o cloro. Son produtos residuais da combustión nas incineradoras de lixo, pero tamén se liberan nalgúns procesos da industria química, na produción de pasta de papel, de PVC e de produtos químicos organoclorados, cando queimamos disolventes ou pesticidas, etc. Unha vez na atmosfera, as dioxinas contaminan os alimentos e pensos dos animais de abasto, incorporándose así á nosa cadea alimentaria. A exposición humana ás dioxinas prodúcese case que exclusivamente polo consumo de alimentos, especialmente de carne, pescado e produtos lácteos. Os gases dos frigoríficos e aparatos de aire acondicionado (CFCs ou compostos clorofluorocarbonados) son substancias perigosas para o medio ambiente xa que reaccionan co O 3 (ozono) das capas altas da atmosfera diminuíndo o grosor da capa de ozono que nos protexe aos seres vivos das radiacións ultravioleta procedentes do Sol. Os vertidos de DDT das fábricas de insecticidas contaminan a cadea trófica poñendo en risco o medio ambiente e a saúde pública. O DDT foi descuberto como insecticida polo doutor Müller en 1939, obtendo o premio Nobel debido ao enorme avance que supuxo para o control das pragas e como medida de prevención da malaria. Nun principio pensouse que a súa toxicidade en humanos era baixa e utilizouse a gran escala, pero foise descubrindo a súa gran toxicidade e prohibiuse progresivamente a súa utilización. En España séguese a utilizar para fabricar herbicidas. 85

87 Os seres vivos Produtos de uso cotiá elaborados con PVC. PVC Residuos tóxicos disfrazados O PVC (cloruro de polivinilo), chamado a miúdo simplemente vinilo, é un dos materiais plásticos máis versátiles que prevalecen actualmente na sociedade moderna. Tamén é un dos máis perigosos. O PVC utilízase nunha ampla gama de aplicacións, tan diferentes que é difícil falar del como se fose un só material: o PVC utilizase en envases, contedores, caixas, láminas transparentes para envolver alimentos, etc. Tamén se utiliza en artigos de consumo como tarxetas de crédito, discos e xoguetes; en construción, para marcos de fiestras, portas, paredes, revestimentos, tubos e desaugues; nas vivendas en solos, papeis pintados, persianas venecianas e cortinas de ducha; nas oficinas en mobiliario, carpetas, encadernacións, bolígrafos, etc.; na industria automobilística, especialmente en soldaduras; en hospitais en produtos de refugallo; como illante de cables e arames; como imitación de pel; en mobles de xardín, etc. En fin, converteuse nunha parte das nosas vidas. E daquela por que suscita máis preocupación ecolóxica que calquera outro plástico? A resposta é que un anaco de tubo ou un xoguete de PVC, aparentemente inofensivos, son produto dunha industria altamente tóxica e perigosa, xa que a produción de PVC vai unida á produción de cloro ata un nivel nunca igualado por ningún outro material. O gas cloro é moi reactivo, polo que debe combinarse con compostos orgánicos creando compostos organoclorados, que son tan estraños nos sistemas naturais que os organismos vivos non saben como facerlles fronte cando entran no ecosistema. Porén, en só unhas décadas a industria química moderna distribuíu cada ano millóns de toneladas de organoclorados no noso medio ambiente. O proceso global representa unha catástrofe medioambiental da maior envergadura posible. Algúns organoclorados como os CFCs continuarán destruíndo a capa de ozono no próximo século, e pesticidas tan perigosos como o DDT e o lindano aínda seguen a fabricarse. O PVC foi patentado en 1913 como o primeiro produto sintético. Nuns anos, converteuse en Alemaña no material sintético máis importante ademais do polietileno. Os anos sesenta viron un incrible aumento na produción de PVC. Desde entón, ao ser prohibidos outros produtos fabricados con cloro como os PCBs e os CFCs, e ao estar decrecendo a utilización do cloro como desinfectante, cada vez hai máis cloro que necesita encontrar unha saída, tal como se di na industria. O PVC crea problemas medioambientais en todo o seu ciclo de vida: durante a súa produción, debido á intervención de gran cantidade de substancias tóxicas; durante o seu uso, debido á migración de aditivos tóxicos; e na súa eliminación, terminando nos vertedoiros (contaminando o solo e augas subterráneas) ou nas incineradoras (emitindo substancias tóxicas ao aire). Debido a que todos utilizamos estes produtos a miúdo, debemos ser conscientes das súas consecuencias tanto para nós como para o medio ambiente no que vivimos. 86

88 UNIDADE 3 Le o artigo anterior e responde ás seguintes cuestións sobre o mesmo: 5. Que compostos organoclorados se citan no artigo? 6. Segundo o artigo de Greenpeace, que sucede cos materiais de PVC que botamos ao lixo? A reacción de combustión As reaccións químicas de maior transcendencia económica e de maior efecto negativo sobre o medio ambiente son as de combustión. Os combustibles como o petróleo, o gas ou o carbón utilízanse como fonte enerxética para automóbiles, trens, avións, industrias, calefaccións domésticas, centrais térmicas (para a obtención de electricidade), etc., liberando á atmosfera enormes cantidades de CO 2, responsable do efecto invernadoiro. A combustión é unha reacción exotérmica, que cede moito calor ao medio. Un exemplo é a combustión do gas butano. Butano + Osíxeno Auga + Dióxido de carbono + Calor 2 C 6 H 10 (g) + 13 O 2 (g) 10 H 2 O (g) + 8 CO 2 (g) + Enerxía A respiración que realizan todas as células é tamén unha reacción de combustión, pero neste caso o combustible é a glicosa. Cando a glicosa reacciona co osíxeno prodúcense dióxido de carbono e auga, liberándose ao mesmo tempo enerxía. O noso organismo utiliza os nutrientes que obtén dos alimentos para construír os compoñentes das células e tecidos e ademais para obter a enerxía necesaria para realizar as funcións vitais. Moitos destes nutrientes, especialmente glícidos e lípidos, son enerxéticos, é dicir, que mediante reaccións químicas de combustión liberan a enerxía contida nas súas moléculas. Nas reaccións de combustión libérase unha gran cantidade de CO 2 á atmosfera. A caloría defínese como a cantidade de calor que se precisa para elevar a temperatura dun gramo de auga un grao centígrado. 1 caloría (cal) = 4,18 xulios (J) 1 quilocaloría (Kcal) = 1000 calorías (cal) Aínda que a unidade de enerxía química é o xulio (J), na vida cotiá utilizamos como unidade a caloría, que nos serve tamén para medir a enerxía consumida polo organismo. 7. O consumo medio diario dunha persoa adulta é de quilocalorías. Expresa esta cantidade en xulios. 87

89 Os seres vivos 2. Actividade vital e cambios químicos Todos os seres vivos dependemos do medio ambiente para sobrevivir, xa que con el intercambiamos a materia e a enerxía necesarias para realizar as nosas funcións vitais. O mesmo que na natureza teñen lugar continuamente reaccións químicas, tamén no interior dos seres vivos estanse a producir cambios químicos. A actividade vital implica necesariamente a transformación continua dunhas substancias noutras. A enorme cantidade de reaccións químicas que se producen nun ser vivo é posible grazas á presenza de biocatalizadores que, en cantidades infinitesimais, permiten o desenvolvemento das reaccións ou aumentan a súa velocidade. Estes biocatalizadores poden ser de tres tipos: encimas, vitaminas e hormonas. A maior parte deles son moi sensibles (por exemplo á temperatura) e son específicos para unha substancia ou para unha reacción concreta. 8. Indica se os seguintes procesos son cambios físicos ou cambios químicos: a) Fusión do xeo. b) O crecemento das plantas. c) Produción de nailon para fabricar tecidos. d) Fermentación das uvas para producir viño. e) Oxidación da glicosa. O metabolismo: anabolismo e catabolismo Ao conxunto de reaccións químicas mediante as que as células transforman os seus nutrientes chámase metabolismo. Mediante estas reaccións bioquímicas a célula obtén enerxía a partir de certas moléculas, pero ademais transforma as substancias alleas en substancias propias e, no caso da célula vexetal, elabora materia orgánica a partir de materia e enerxía procedente do exterior. 88

90 UNIDADE 3 Os únicos seres vivos que carecen de metabolismo son os virus, xa que non teñen organización celular. Existen dous tipos de reaccións metabólicas: de degradación (destrución) ou catabolismo e de síntese (construción) ou anabolismo. Moléculas complexas Catabolismo Moléculas simples + Enerxía + Anabolismo Todos os organismos, tanto os autótrofos (vexetais) como os heterótrofos (animais e fungos), presentan os dous tipos de procesos metabólicos: catabolismo e anabolismo, é dicir, que todos constrúen as súas moléculas complexas a partir de moléculas simples e ao mesmo tempo poden tamén degradar ou transformar as moléculas complexas. Nos procesos catabólicos as moléculas orgánicas complexas degrádanse en moléculas simples liberando enerxía. Trátase de procesos destrutivos, ou de degradación, que liberan enerxía. A enerxía liberada nas reaccións catabólicas utilízase directamente ou almacénase nunca molécula chamada ATP (adenosín trifosfato), que a cede á célula cando esta a necesita. O ATP actúa, xa que logo, como unha pila biolóxica recargable, tomando e cedendo enerxía segundo as necesidades da célula. Un exemplo de proceso catabólico é a respiración celular, que se realiza nas mitocondrias de todas as células, tanto animais como vexetais. Na respiración a glicosa combínase co osíxeno, transformándose en dióxido de carbono e auga e liberando enerxía. Trátase dun proceso exotérmico. Glicosa + O 2 CO 2 + H 2 O + Enerxía Esquema da respiración. 89

91 Os seres vivos Outro exemplo de proceso catabólico ou de degradación é a fermentación, reacción química semellante á respiración e que realizan as bacterias e os lévedos. Na fermentación tamén se obtén enerxía a partir de moléculas como a glicosa, pero sen a intervención do osíxeno, e o seu rendemento enerxético é menor, aínda que suficiente para cubrir as necesidades vitais da bacteria. Nos procesos anabólicos, a partir de moléculas simples e de enerxía elabóranse moléculas complexas. Trátase de procesos construtivos, ou de síntese, que consumen enerxía. Un exemplo de proceso anabólico é a fotosíntese, que se realiza nos cloroplastos das células vexetais e polo tanto non poden realizala as células animais. A fotosíntese é característica dos organismos autótrofos que toman do exterior tanto a materia como enerxía, transformándoas en materia orgánica. As células vexetais captan a enerxía luminosa mediante a clorofila dos cloroplastos e transforman o dióxido de carbono, a auga e os sales minerais que obteñen do medio en materia orgánica vexetal. Realízase, polo tanto, unha transformación de enerxía luminosa en enerxía química. CO2 + H2O + Sales Minerales + E. luminosa Glicosa (enerxía química) + O2 Esquema da fotosíntese. Outro exemplo de proceso anabólico é a quimiosíntese, proceso químico semellante á fotosíntese e que realizan algunhas bacterias. Neste caso as bacterias non utilizan a enerxía luminosa procedente do Sol, senón que captan a enerxía que desprenden as reaccións de oxidación de moléculas inorgánicas. Esta pequena cantidade de enerxía sérvelles para elaborar a súa materia orgánica. 9. a) Para que utilizan as células a enerxía liberada nos procesos catabólicos? b) Cal é o obxectivo da respiración celular? c) En que orgánulo se realiza? d) Tamén respiran as células vexetais? 90

92 UNIDADE A fotosíntese é un proceso anabólico ou catabólico? Razoa a resposta. 11. Relaciona mediante frechas os termos das dúas columnas: Catabolismo Anabolismo Construción Produción de enerxía Destrución Consumo de enerxía Son miles as reaccións químicas que teñen lugar no interior dos organismos. Ademais prodúcense simultaneamente e están asociadas unhas a outras seguindo as denominadas rutas metabólicas ou conxuntos de reaccións químicas nas que os produtos dunhas serven de reactivos nas outras. Nas rutas metabólicas poden intervir tanto procesos anabólicos como catabólicos, de modo que a enerxía liberada nunha reacción catabólica pode ser utilizada por outra anabólica. Moléculas complexas Moléculas complexas Enerxía Moléculas simples Moléculas simples CATABOLISMO ANABOLISMO Relacións entre catabolismo e anabolismo. 91

93 Os seres vivos GLÍCIDOS (amidón, glicóxeno) LÍPIDOS (graxas) PROTEÍNAS Catabolismo glicosa ácidos graxos aminoácidos Anabolismo No noso organismo os nutrientes transfórmanse mediante procesos catabólicos e anabólicos. Os nutrientes que obtemos na nosa alimentación (glícidos, lípidos, proteínas e ácidos nucleicos) incorpóranse ás rutas catabólicas e anabólicas, experimentando sucesivas transformacións segundo as necesidades das células. As transformacións poden ser catabólicas ou de destrución de grandes moléculas. Por exemplo: - Os glícidos máis complexos (polisacáridos) transfórmanse no aparello dixestivo en glícidos simples (monosacáridos, glicosa), que poden entrar directamente nas células para participar na respiración celular con fins enerxéticos. - As graxas (lípidos) son atacadas no aparello dixestivo pola bile e por encimas específicos que rompen as súas moléculas en compoñentes máis simples, a glicerina e os ácidos graxos. Xa dentro da célula, os ácidos graxos poden incorporarse á respiración celular subministrando enerxía. - Do mesmo modo as moléculas das proteínas rómpense nos seus compoñentes simples, os aminoácidos, que poden pasar ao citoplasma celular. Os aminoácidos que non necesiten as células poden degradarse no fígado ou servir de combustible na respiración celular. Ao mesmo tempo que son degradadas as grandes moléculas, o organismo elabora novas moléculas a partir doutras máis pequenas, e dicir, mediante procesos anabólicos. Por exemplo: - Os glícidos e os lípidos sintetízanse a partir dos seus compoñentes máis simples. As proteínas fabrícanse na célula a partir dos aminoácidos, que ordenados cunha secuencia determinada orixinan as proteínas características de cada organismo (o noso organismo non pode sintetizar algúns aminoácidos ou aminoácidos esenciais, polo que é indispensable que os tomemos na dieta). 12. Indica que nutrientes poden subministrar enerxía á célula cando experimentan procesos químicos catabólicos. 92

94 UNIDADE 3 3. Presenza dos microorganismos na vida cotiá Os microorganismos son seres vivos de tipo moi diverso que teñen en común o seu pequeno tamaño (medímolos en microns, 1 µ = 10-6 m ). Caracterízanse tamén porque son moi numerosos e poden desenvolverse en todos os medios. Poden vivir a temperaturas entre o punto de conxelación da auga e o punto de ebulición, en auga salgada ou en auga doce, en presenza ou en ausencia de osíxeno (aerobios ou anaerobios), ou en condicións moi extremas. Algúns poden sobrevivir a cambios ambientais adversos, permanecendo inactivos durante anos. O carácter versátil dos microorganismos débese á facultade de variar o seu metabolismo e de poder acometer unha extensa gama de reaccións metabólicas, elixindo as idóneas para determinadas condicións ambientais ou para diferentes fontes de nutrición. Esta posibilidade de elección metabólica permite a súa adaptación a calquera medio, de aí que existan microorganismos autótrofos, heterótrofos, saprófitos, simbióticos, parasitos, etc. Reino Microorganismo Organización Nº de células Virus Virus con ADN Acelular Virus con ARN Moneras Bacterias Procariota Unicelulares Cianobacterias Protozoos Protoctistas Algas unicelulares Fungos inferiores Eucariota Unicelulares e pluricelulares Fungos Fungos e mofos Lévedos Tipos de microorganismos. Os seres humanos respiramos, comemos, bebemos e desenvolvemos as nosas actividades rodeados de microbios, pero tan só unha pequena cantidade deles producen 93

95 Os seres vivos Louis Pasteur ( ) estudou as fermentacións, as enfermidades infecciosas e a asepsia. Descubriu a vacina contra a rabia. enfermidades. Uns poucos microorganismos son prexudiciais para os animais, as plantas e os seres vivos, pero a maioría son beneficiosos e de gran repercusión social e económica. Desde finais do século XIX foron identificados numerosos microorganismos. Os estudos de Louis Pasteur foron fundamentais para o desenvolvemento da Microbioloxía. 13. Os fungos considéranse ás veces como vexetais. Cal é a principal característica que os diferenza? 14. Indica cales dos seguintes microorganismos son autótrofos e cales heterótrofos: a) Tripanosoma b) Sulfobacterias c) Lactobacillus d) Ameba e) Lévedo f) Alga verde-azulada g) Mofo do pan h) Salmonella typhosa 15. Que microorganismos son responsables da descomposición dos cadáveres? Microorganismos prexudiciais Dicimos que un microorganismo é patóxeno se é capaz de producir enfermidades noutros seres vivos, ás que chamamos enfermidades infecciosas. Os microorganismos patóxenos poden actuar directamente ou fabricar toxinas, que son substancias tóxicas para os organismos infectados. As toxinas poden aumentar a gravidade do proceso infeccioso, ou ben ser as únicas responsables da enfermidade (este é o caso do cólera, do tétanos ou do botulismo). Como os microbios patóxenos abundan en todos os lugares, os seres vivos están permanentemente expostos a un contaxio. Para loitar contra eles o ser humano e moi- 94

96 UNIDADE 3 tos animais contan con sistemas de inmunidade constituídos por células e substancias de defensa. A inmunidade pode inducirse tamén mediante a aplicación de vacinas. Ás veces os xermes patóxenos forman parte da nosa flora normal (por exemplo, o Streptococcus pyogenes atópase normalmente na farinxe e nun momento determinado pode producir farinxite). Da mesma maneira, microorganismos da flora normal poden volverse patóxenos e causar unha enfermidade a persoas coas barreiras defensivas diminuídas. Os virus son sempre prexudiciais, xa que son parasitos intracelulares de animais e vexetais. Son a causa de moitas enfermidades humanas comúns, como o arrefriado, a gripe ou o sarampelo, e doutras que poden ser mortais. Estímase que existen preto de tipos de virus, dos que aproximadamente 250 son patóxenos para o ser humano. Os fungos causan moitas enfermidades en plantas e animais e poden destruír alimentos e recursos gandeiros ou agrícolas, ocasionando grandes perdas económicas. a) b) c) d) e) Bacterias patóxenas: a) Staphylococcus aureus, b) Treponema pallidum, c) Mycobacterium tuberculosis, d) Vibrio chollerae, e) Salmonella typhi. No ser humano as infeccións por fungos (por exemplo a tiña ou o pé de atleta) non adoitan ser graves e poden resolverse espontaneamente. Porén, poden persistir durante moito tempo nas persoas cun sistema inmunolóxico deteriorado, como os doentes de SIDA ou os sometidos a radiacións ou quimioterapia. Os hábitats máis frecuentes dos protozoos son a terra e a auga. Ao ser humano poden pasar a través da auga, dos alimentos, das picaduras de insectos portadores ou mediante relacións sexuais. Unha das enfermidades máis comúns que producen é a malaria, transmitida aos humanos pola picadura do mosquito Anopheles. Outra frecuente é a disentería amebiana, transmitida por augas contaminadas por amebas. As bacterias son uns dos organismos máis numerosos e estendidos, pero só unha pequena parte dos miles de especies de bacterias causan enfermidades humanas coñecidas, como a tuberculose, o tétano, a lepra, o cólera, a meninxite, etc. Robert Koch ( ) descubriu o bacilo da tuberculose. 95

97 Os seres vivos Enfermidades producidas por bacterias Enfermidades producidas por virus Bacteria Enfermidade Virus Enfermidade Bacillus anthracis Ántrax (carbunco) Virus A, B e C da gripe Gripe, bronquite, pneumonía Clostridium Botulismo Virus da parotidite Parotidite, meningoencefalite botulinum Clostridium tetani Tétano Rinovirus Arrefriado común Corynebact. diphtheriae Difteria Poliovirus Poliomelite Escherichia coli Diarrea Virus do sarampelo Sarampelo Legionella pneumophila Mycobacterium leprae Enfermidade do lexionario Virus parainfluenza Arrefriado común, bronquite Lepra Virus da rubéola Rubéola M. tuberculosis Tuberculose Virus da varicelazoster Varicela, herpes-zoster Salmonella sp. Salmonelose, Gastroenterite Virus da hepatite tipos A e B Salmonella typhi Febres tifoideas Virus hepatite non A-non B Treponema pallidum Sífilis Virus da hepatite tipo D Mycoplasma pneumoniae Pneumonía Papilomavirus humano Hepatite A e B Hepatite C Hepatite delta Verrugas Vibrio cholerae Cólera Virus da rabia Rabia (hidrofobia) Neisseria gonorrhoeae Gonorrea Virus do herpes simple Herpes labial Staphylococcus aureus Pneumonía, infeccións do pel, meninxite VIH SIDA Neisseria meningitidis Meninxite Adenovirus Arrefriado común, pneumonía Enfermidades producidas por fungos Enfermidades producidas por protozoos Fungo Enfermidade Protozoo Enfermidade Candida albicans Candidiase Entamoeba histolytica Microsporum andouni Tiña Trypanosoma gambiensis Amebiase Enfermidade do sono Algunhas enfermidades producidas por virus, bacterias, fungos e protozoos. 96

98 UNIDADE 3 Os microorganismos patóxenos pódense transmitir polo aire, por contacto humano, con animais ou con plantas, ou ben a través da auga e dos alimentos. A OMS (Organización Mundial da Saúde) declara anualmente miles de casos de enfermidades de orixe microbiano causadas pola contaminación de alimentos e estímase que tan só reflicten o 10 % dos casos que se producen. Máis do 50 % dos casos rexistrados en España sobre este tipo de enfermidades débense á Salmonella. Son moitas as circunstancias que favorecen a contaminación alimentaria. En moitos casos débese á contaminación microbiolóxica, pero noutros é producida polos residuos de medicamentos veterinarios ou por aditivos utilizados na alimentación de animais, contaminantes existentes no ambiente, produtos de transformacións tecnolóxicas, etc. Pero tamén é preciso considerar a propia complexidade da cadea alimentaria e a falta de rigorosidade de moitos consumidores na manipulación dos alimentos. Mediante unha boa manipulación podemos contribuír a impedir a proliferación das bacterias e, polo tanto, a manter a hixiene. O Clostridium botulinum é o máis resistente dos microorganismos que intoxican os alimentos, polo que na industria de enlatado cúmprense os requirimentos básicos para destruílo (esterilización durante 2,8 minutos a 121,1 0 C). A toxina botulina é extremadamente letal para o ser humano (destrúese por exposición durante 10 minutos a calor húmido a C). Axente Tempo de incubación (h) Salmonella sp (Xeralmente 12-36) Staphylococcus aureus Clostridium perfringens Clostridium botulinum 1-6 (Xeralmente 2-4) 8-22 (Xeralmente 12-18) (Xeralmente 18-36) Cadro clínico Diarrea, dor abdominal, vómitos e febre. Náuseas, vómitos, dor abdominal, deshidratación e baixa temperatura. Diarrea, dor abdominal. Vertixes, dor de cabeza, visión dobre, sequidade de boca e gorxa, incapacidade de falar, diarrea aguda e vómitos. Falecemento por parálise dos centros respiratorios. Duración da enfermidade Varios días - 3 semanas 1-2 días 1-2 días 3-7 días nos casos mortais 97

99 Os seres vivos Axente Tempo de incubación (h) Cadro clínico Duración da enfermidade Bacillus cereus 6-16 Ataque agudo náuseas, vómitos, diarrea. Escherichia coli (Xeralmente 12-24) Vibrio parahaemolyticus Dor abdominal, vómitos, diarrea, febre Dor abdominal, febre, vómitos, diarrea Non pasa de 24 h 3-5 días 1-7 días Campylobacter Febre, diarrea persistente días Enfermidades bacterianas transmitidas polos alimentos. Os alimentos pódense protexer da acción dos microorganismos engadíndolles substancias ácidas que impiden a súa proliferación. O vinagre, que contén ácido acético, é un ingrediente moi utilizado nas conservas. As froitas tamén conteñen ácidos que impiden o desenvolvemento dos microorganismos que se nutren cos seus azucres. Os ácidos poden aparecer nun determinado momento nos alimentos e exercer a súa acción protectora. É o que sucede co leite, que transformado en iogur consérvase durante moito máis tempo. Para combater as enfermidades infecciosas débense reforzar os mecanismos inmnunitarios e tomar medidas de prevención como poden ser a xeneralización de hábitos de hixiene. Moitas infeccións evítanse destruíndo os xermes con calor, como se fai nas técnicas de esterilización e pasteurización. Os axentes antibacterianos e antifúnxicos que utilizamos para tratar as enfermidades infecciosas extráense de determinados fungos (son os chamados antibióticos) ou de bacterias, ou ben obtéñense por síntese química. As enfermidades bacterianas trátanse con antibióticos. Pero o abuso destes compostos nos últimos anos favoreceu o desenvolvemento de cepas de bacterias resistentes á súa acción. O Bacillus anthracis, bacteria causante do ántrax (carbunco), foi utilizado como arma biolóxica. Os antibióticos son compostos químicos sintetizados por algúns fungos que teñen a particularidade de eliminar ou inhibir o crecemento doutros microorganismos. 98

100 UNIDADE 3 Caracterízanse por ter unha toxicidade selectiva, é dicir, superior para os microbios patóxenos que para os animais, plantas ou seres humanos. Na actualidade existen numerosos antibióticos de orixe natural ou de síntese (penicilinas, estreptomicina, ampicilinas, tetraciclinas, etc.). 16. A maior parte dos microorganismos son beneficiosos. Existen virus beneficiosos? 17. Entre as seguintes enfermidades, cales non son producidas por virus?: rabia, gripe, sífilis, cólera, sarampelo, tuberculose, poliomielite. Microorganismos útiles Son numerosos os casos de microorganismos beneficiosos tanto para o ser humano como para os animais e as plantas. As algas unicelulares e as cianobacterias forman parte do fitoplancto (conxunto de organismos fotosintetizadores que flotan nas augas de ríos, lagos e mares), que constitúe o primeiro elo nas cadeas tróficas dos ecosistemas acuáticos. As bacterias e fungos son organismos descompoñedores. Viven sobre restos orgánicos de animais e vexetais, descompoñéndoos e transformando a materia orgánica en inorgánica. Deste xeito a materia recíclase nos ecosistemas. Moitos microbios viven habitualmente na nosa pel, na cavidade oral, no aparello dixestivo ou non tracto respiratorio. Son a nosa flora normal. Unha persoa sa vive en harmonía coa súa flora microbiana normal, que lle axuda a protexerse da invasión doutros microorganismos. As especies de bacterias e fungos que a constitúen dependen de diversos factores, como a dieta, as condicións sanitarias, os hábitos hixiénicos, etc. Por exemplo, os lactobacilos son microorganismos comensais que se encontran con frecuencia no intestino de persoas que consumen gran cantidade de produtos lácteos. 99

101 Os seres vivos No tubo dixestivo do ser humano e de moitos animais viven de forma simbiótica os microorganismos da chamada flora intestinal, encargada de sintetizar certas substancias, como a vitamina K, que son absorbidas polo organismo. Nalgúns animais estes microbios simbióticos facilitan a dixestión da celulosa. Do mofo Penicillium obtense o antibiótico penicilina. Entre os máis de microorganismos que existen, só uns centenares teñen utilidade industrial, sendo apreciados porque con eles se elaboran algunhas substancias que non se poden obter de maneira fácil ou barata por outros métodos. Co desenvolvemento da biotecnoloxía é cada vez maior o interese polos microorganismos, especialmente polas súas aplicacións na industria farmacéutica e alimentaria, na medicina, na gandería ou na agricultura. Os fungos son moi importantes na industria farmacéutica xa que deles se obteñen antibióticos. A penicilina, o antibiótico máis coñecido, é sintetizada polo fungo Penicillium. Foi descuberta por A. Fleming en 1929 e experimentouse cun gran éxito na Segunda Guerra Mundial, empregándose para tratar múltiples enfermidades infecciosas. Os lévedos utilízanse en fermentacións de interese industrial, por exemplo, para a fabricación de pan e bebidas alcohólicas. As bacterias utilízanse nas fermentacións do leite para obter iogur e outros derivados lácteos, pero tamén para obter outros produtos de interese industrial. Os fungos tamén son a base de fermentacións de produtos alimenticios, como os queixos, ou fonte de substancias como encimas, ácidos orgánicos, etc. Os queixos son produtos derivados do leite obtidos pola acción de bacterias e fungos. 100

102 UNIDADE 3 Bacteria Lactobacillus, streptococcus Gluconobacter, acetobacter Bacillus Clostridium Corynebacterium glutamicum Streptomyces Lévedo Saccharomyces Saccharomyces ellipsoideus Saccharomyces cerevisae Sacharomyces cidrii Saccharomyces cerevisae Fungo Penicillium Aspergillus Níger Produto Iogur, produtos lácteos Ácido acético Antibióticos, insecticidas Acetona e butanol Lisina Antibióticos Produto Bebidas alcohólicas Viño Cervexa Sidra Pan Penicilina Produto Ácido cítrico Microorganismos de interese industrial. Tamén son útiles os microorganismos na depuración de augas residuais, no control da contaminación ou na loita biolóxica para combater pragas de insectos. A biorremediación é o uso de organismos vivos, como as bacterias, para resolver problemas de contaminación ambiental. Utilízase no caso da contaminación por petróleo nas costas ou mareas negras, pero tamén é útil para eliminar algúns contaminantes específicos. Non todos os contaminantes poden ser tratados por biorremediación. Os metais como o cadmio e o chumbo non son absorbidos facilmente polos microorganismos. Outros compostos sintetizados artificialmente, como os pesticidas clorados, poderían ser descoñecidos na natureza, polo que os microorganismos terían dificultades para metabolizalos. Ensaios de biorremediación na costa galega afectada pola marea negra do Prestige, utilizando bacterias degradantes de hidrocarburos. Agréganse nutrientes (fósforo, nitróxeno) para estimular o desenvolvemento das bacterias degradantes autóctonas ou ben introdúcense microorganismos alleos ou modificados xeneticamente. 101

103 Os seres vivos Para rexenerar algunhas áreas da costa galega afectadas pola marea negra do Prestige utilizáronse con éxito bacterias degradantes de hidrocarburos, especialmente nas zonas de máis difícil acceso. 18. Por que as reaccións químicas que provocan descomposición de alimentos se producen con máis lentitude a temperaturas inferiores? A fermentación A fermentación podemos considerala como unha respiración incompleta que realizan as bacterias e os lévedos para obter enerxía. Trátase dun proceso catabólico semellante á respiración celular pero sen a presenza do osíxeno (respiración anaerobia). Glicosa Alcohol (etanol) + CO 2 + Enerxía Fermentación alcohólica: os lévedos da panificación. Mediante a fermentación alcohólica o lévedo Saccharomyces transforma a glicosa en alcohol etílico. A fermentación alcohólica débese á acción dos lévedos sobre a glicosa cando non dispoñen de osíxeno, producindo alcohol e dióxido de carbono. O lévedo Saccharomyces pode transformar a glicosa en alcohol e substancias volátiles. Segundo o tipo de nutrientes, de cepas (variedades de lévedo) e de substancias volátiles producidas, obtéñense diferentes produtos como viños, cervexas, sidra, pan, etc. Na fermentación acética o viño transfórmase en vinagre (ácido acético) por acción dos lévedos e dunha bacteria (Acetobacter) que aparece espontaneamente cando o viño está exposto ao aire. A fermentación láctica é producida por bacterias (como Lactobacillus bulgaricus ou Streptococus termophilus) que UVA glicosa Fermentación alcohólica Saccharomyces VIÑO alcohol etílico Fermentación acética Acetobacter VINAGRE ácido acético 102

104 UNIDADE 3 transforman a lactosa do leite en ácido láctico. Este tipo de fermentación ten unha gran repercusión económica xa que é a base para a fabricación de produtos lácteos: queixos, iogures, etc. A fermentación pútrida ou putrefacción prodúcese cando as bacterias actúan sobre proteínas, en lugar de glicosa. Se actúan sobre restos de vexetais orixínase a fermentación butírica. Por fermentación obtéñense ademais diversos produtos que son utilizados na fabricación de tintas, colorantes, plásticos, etc. Pódense obter tamén encimas (engádense aos deterxentes para potenciar a acción limpadora), aditivos alimentarios (espesantes, emulxentes ou potenciadores do sabor como o ácido glutámico), etc. Bacteria Lactobacillus, responsable da fermentación láctica. A iuca é a base de numerosos produtos fermentados en África e América Latina. A fermentación en pequena escala As tecnoloxías tradicionais contribúen significativamente á seguridade alimentaria, pero o progreso económico e cultural podería desprazalas. A fermentación é unha das biotecnoloxías aplicadas máis antigas, utilizouse para conservar alimentos durante máis de seis mil anos. É unha técnica de conservación de alimentos barata e fácil, e moi adecuada onde outros métodos son inaccesibles ou non existen, como as conservas e a conxelación. A fermentación é un proceso que ocupa moita man de obra e require unha infraestrutura mínima e pouca enerxía, ademais de que se integra ben na vida das aldeas das zonas rurais de moitos países en desenvolvemento. A fermentación mellora o contido nutritivo dos alimentos pola biosíntese das vitaminas, os aminoácidos esenciais e as proteínas, ao volver máis dixeribles as proteínas e as fibras, proporcionar máis micronutrientes e degradar os factores antinutritivos. Tamén proporciona calorías ao converter substratos inadecuados para o consumo humano en alimentos inocuos. Os métodos de fermentación melloran a inocuidade dos alimentos ao reducir os compostos tóxicos como as aflatoxinas e os cianóxenos e producir factores antimicrobianos como ácido láctico, bacteriocinas, dióxido de carbono, auga osixenada e etanol, que facilitan a inhibición ou eliminación dos patóxenos dos alimentos. Tamén se informou de que os alimentos fermentados teñen propiedades terapéuticas. A fermentación, ademais das súas virtudes nutritivas, de inocuidade e conservación, enriquece a dieta a través da produción dunha variedade de sabores, texturas e aromas. Prolonga a duración dos alimentos ao tempo que reduce o consumo de enerxía necesario para preparalos. A produción de alimentos fermentados tamén é importante para sumar valor ás materias primas agrícolas e así proporciona ingresos e crea empregos. Departamento de Agricultura da FAO. (Organización das Nacións Unidas para a Agricultura e a Alimentación)

105 Os seres vivos 19. O lactobacillus brevis causa unha vigorosa fermentación no ketchup e produtos enlatados similares, acompañada da formación de gas. De onde procede este gas? 20. Completa o cadro seguinte: Produto Tipo de organismo Nome do organismo Viño Lévedo Saccharomyces ellipsoideus Pan Cervexa Sidra Iogur Tipo de fermentación Alcohólica 21. Indica que microorganismos realizan os procesos seguintes: a) Descompoñer a materia orgánica. b) Producir iogur. c) Producir vinagre. d) Sintetizar penicilina. 22. Le o artigo anterior e responde á seguinte cuestión sobre o mesmo. Segundo o Departamento de Agricultura da FAO, por que as fermentacións melloran os alimentos? 4. Os seres vivos e a súa diversidade Os seres vivos caracterízanse pola súa gran diversidade. Coñécense máis de dous millóns de especies, moitos xa se extinguiron e quedan aínda outros por descubrir. Desde a antigüidade o ser humano intentou clasificalos, ás veces con criterios pouco científicos. Taxonomía: categorías taxonómicas e nomenclatura binomial Aristóteles (350 a. de C.) clasificou as plantas en árbores, arbustos e herbas, e os animais en animais sen sangue e con ela, clasificación que se mantivo ata o desen- 104

106 UNIDADE 3 volvemento da taxonomía, ciencia que estuda a clasificación xerárquica dos seres vivos. Séculos máis tarde, o naturalista sueco Carl von Linneo ( ) estableceu uns criterios taxonómicos baseados en semellanzas e diferenzas entre os seres vivos, os dos vexetais na obra Species Plantarum e os dos animais en Sistema Naturae. Linneo creou unha serie de categorías taxonómicas que, de maior a menor, son as seguintes: reino, tipo, clase, orde, familia, xénero, especie. O reino é o taxon de maior categoría e a especie a menor, de xeito que o reino comprende varios tipos, un tipo varias clases, unha clase varias ordes, e así sucesivamente. Existen ademais subdivisións destes taxons (por exemplo, superorde ou subfamilia). Carl von Linneo, naturalista do século XVIII. Para nomear unha especie Linneo creou a nomenclatura binomial, que consta de dúas palabras de raíz latina ou grega. A primeira, con letra maiúscula, corresponde ao xénero e a segunda a especie. Por exemplo, o nome científico do carballo é Quercus robur. Reino Metazoos Metafitas Tipo Vertebrados Espermafitas Clase Mamíferos Dicotiledóneas Orde Primates Fagales Familia Homínidos Fagáceas Xénero Homo Quercus Especie Homo sapiens Quercus robur Nome Home Carballo Clasificación do carballo e do ser humano. A clasificación dos seres vivos máis aceptada comprende cinco grandes grupos: moneras, protoctistas, fungos, metafitas e metazoos. As metafitas son as plantas pluricelulares verdes que coñecemos como vexetais, os metazoos son todos os animais pluricelulares. 105

107 Os seres vivos MONERAS PROTOCTISTAS FUNGOS METAFITAS (plantas) METAZOOS (animais) Bacterias Protozoos Fungos inferiores Algas unicelulares e pluricelulares Fungos Briofitas (musgos) Pteridófitas (fentos) Espermatófitas Poríferos (esponxas) Celentéreos (medusas, apegóns) Platihelmintos (tenias, planarias) Nematodos (triquina, lombrigas intestinais) Anélidos (miñocas,vermes mariños, sambesugas) Moluscos (gasterópodos, bivalvos, cefalópodos, etc.) Artrópodos (arácnidos, crustáceos, insectos, quilópodos, diplópodos) Equinodermos (estrelas de mar, ourizos de mar, ofiuras, holoturias, lirios de mar) Cordados (vertebrados: peixes cartilaxinosos e óseos, anfibios, réptiles, aves, mamíferos) Clasificación dos seres vivos. 23. Ordena de maior a menor as seguintes categorías taxonómicas: xénero, tipo, orde, familia, reino, especie, clase. 24. Se clasificamos os seres vivos pola súa capacidade de voar, poderiamos coñecer o seu parentesco ou a súa orixe? Teorías da evolución dos seres vivos Antigamente pensábase que os seres vivos xurdiron por creación divina. As teorías creacionistas, baseándose en principios relixiosos, dicían que un ser divino creou o universo e a todos os seres que nel habitan. 106

108 UNIDADE 3 As teorías fixistas, completando as anteriores, consideraban que as especies se mantiveron invariables desde a súa creación. A partir do século XVII, aínda con prexuízos creacionistas, comezouse a dubidar sobre a invariabilidade dos seres vivos. Mentres que científicos da talla de Linneo ( ) seguían sendo creacionistas, outros opoñíanse a esta teoría. Así Buffon ( ) dicía que as especies sucedíanse unhas a outras por dexeneración (por exemplo o mono dexenera a partir do home). Jean Baptiste Lamarck ( ), catedrático de Zooloxía en París, formulou unha das primeiras teorías evolucionistas. Lamarck, científico evolucionista do século XVIII. Na súa obra Filosofía zoolóxica Lamarck afirma que a función crea o órgano é dicir, que os seres vivos, para sobrevivir nun ambiente determinado, desenvolven máis determinados órganos, dexenerando aqueles que non utilizan. Ademais o cambio producido neses órganos é transmitido á descendencia. Para comprender o lamarckismo podemos considerar o caso das xirafas, que actualmente teñen o colo longo pero en épocas remotas tíñano curto. Segundo Lamarck, debido á escaseza de herba, as xirafas irían aumentando a lonxitude do colo progresivamente intentando alcanzar as follas das árbores que lles poderían servir de alimento. Este novo carácter, a lonxitude do colo, sería transmitido aos seus descendentes. Evolución da xirafa segundo o lamarckismo. 25. Se lle cortamos o rabo a unha parella de cans, os fillos nacerán con rabo ou sen el? 107

109 Os seres vivos Charles Darwin ( ) e Alfredo Wallace ( ), tamén defensores da evolución dos seres vivos, enunciaron a Teoría da selección natural, na que defenden que as especies presentan unha gran variabilidade e que derivan unhas das outras por selección natural, é dicir, que sobreviven só aquelas que están mellor adaptadas ao medio. Mentres que Linneo conseguiu ordenar sistematicamente os seres vivos, Darwin intentou coa súa teoría buscar unha explicación a esa orde. Charles Darwin, científico evolucionista do século XIX autor da Teoría da selección natural. Para comprender o darwinismo podemos considerar de novo o caso das xirafas. Segundo Darwin, existirían tanto xirafas de colo curto como de colo longo. Cando escaseou a herba, só as de colo longo puideron sobrevivir xa que podían alcanzar as follas das árbores, que era a único alimento dispoñible. A natureza seleccionaría ás xirafas de colo longo porque estaban máis adaptadas ás novas condicións ambientais. Evolución da xirafa segundo o darwinismo. O darwinismo é a teoría evolutiva máis aceptada, aínda que presenta algunhas lagoas xa que non explica certos mecanismos da evolución dos seres vivos. Porén, a partir de mediados do século XX, os novos coñecementos de xenética, bioquímica, paleontoloxía, etc., permitiron o desenvolvemento do neodarwinismo, como complemento e confirmación da teoría de Darwin. 26. Considerando a teoría da selección natural, que individuos terán maior éxito biolóxico, aqueles que teñen moitos descendentes ou aqueles que viven moito tempo? 27. É frecuente en Galicia unha ave limícola chamada mazarico, que presenta un bico longo e curvo e que visita as marismas cando baixa a marea para alimentarse dos vermes que viven no limo. Explica o desenvolvemento do bico do mazarico segundo Lamarck e segundo Darwin. 108

110 UNIDADE 3 Probas da evolución Existen numerosas probas da tería da evolución que podemos clasificar en paleontolóxicas, anatómicas, embriolóxicas e bioxeográficas. a) Probas paleontolóxicas. Baséanse no estudo dos fósiles, que son restos orgánicos ou impresións de organismos doutras épocas xeolóxicas e que puideron conservarse porque se foron transformando en materia mineral. Os fósiles son característicos de cada época e proporciónannos información de como foron variando os seres vivos. Se estudamos fósiles sucesivos ao longo do tempo, podemos reconstruír a evolución dunha especie concreta. b) Probas anatómicas. Baséanse en estudos de anatomía comparada entre diferentes organismos. Denomínanse órganos homólogos a aqueles que teñen a mesma orixe evolutiva pero que o seu aspecto ou función é diferente. Por exemplo, se consideramos as extremidades superiores do morcego, da balea, do cabalo e do home, observaremos que son órganos homólogos, coa mesma orixe pero con función diferente, é dicir, que a evolución é diverxente. Denomínanse órganos análogos aqueles que teñen diferente orixe evolutiva pero o mesmo aspecto ou función semellante. Por exemplo, se consideramos as ás dun morcego, dunha gaivota e dun insecto, observamos que son órganos análogos, con diferente orixe pero coa mesma función, é dicir, que a evolución é converxente. Probas paleontolóxicas da evolución do cabalo dende o Eoceno (50 m.a.) ata a actualidade. Órganos homólogos: pata de oso, á de aguia e aleta de manatí. Órganos análogos: ás de morcego e de bolboreta. c) Probas embriolóxicas e bioquímicas. As embriolóxicas baséanse no estudo comparado do desenvolvemento embrionario de especies diferentes e as bioquímicas no estudo de proteínas e do ADN. d) Probas bioxeográficas. Baséanse no estudo da distribución xeográfica das especies. Se dúas rexións están moi separadas xeograficamente, a súa flora e fauna é diferente debido a que evolucionaron separadamente, aínda que tiveran un antepasado común. Evolucións converxente e diverxente. 109

111 Os seres vivos 28. Entre os seguintes pares de órganos, indica cales son análogos e cales homólogos: a) Á de saltón / Á de aguia. b) Pata de lebre / Pata de saltón. c) Á de morcego / Pata de lebre. d) Á de morcego / Aleta de balea. 29. Das parellas de órganos da actividade anterior, indica se corresponden a unha evolución converxente ou diverxente. A evolución da especie humana O ser humano pertence á orde dos Primates e á superfamilia Hominoideos, o mesmo que os monos antropomorfos (orangután, chimpancé e gorila), animais cos que garda maior relación filoxenética. Orde Suborde Superfamilia Familia Xénero Especie Nome Lemuroideos Lemúridos Lemur Lémure Prosimios Tarsioideos Tarsio Tarsio Platirrinos (Monos do novo mundo) Catarrinos Cercopitécidos Cercopitecos Macaco (monos do Colobinos Langur vello mundo) Hilobátidos Hylobates Xibón Pongo Orangután Primates Póngidos Pan Chimpancé Gorilla Gorila Antropoides A. robustus (Fósiles) Hominoideos Homínidos Australopithecus Homo A. africanus H. habilis (Fósiles) H. ergaster H. erectus H. antecessor Homo Neanderthalensis Clasificación dos primates. Homo sapiens Home 110

112 UNIDADE 3 Os monos antropomorfos actuais e os homínidos teñen antepasados comúns, pero hai uns 10 millóns de anos separáronse as dúas ramas. Da familia homínidos coñécense dous xéneros: Australopithecus e Homo, do que na actualidade o Homo sapiens é o único representante. Podemos diferenciar tres procesos fundamentais na evolución humana: - A adquisición da marcha bípede. - A liberación das mans. - O desenvolvemento do cerebro. Para adquirir a posición erecta e a marcha bípede, producíronse modificacións na pelve e na columna vertebral. A liberación das mans permitiu o desenvolvemento de novas habilidades e a maior complexidade do cerebro favoreceu o incremento da intelixencia. Considéranse do xénero Homo todos aqueles homínidos que fabricaban as súas ferramentas. Anatomía comparada de primates: plantas dos pés e palmas das mans da especie humana actual e do chimpancé. Mostra a consolidación do pé como base para a posición erecta no ser humano, así como a relación do polgar cos demais dedos da man. A especie máis antiga deste xénero é o Homo habilis, que viviu en África hai mais de 2 millóns de anos. Tiña unha capacidade craniana de ata 700 c.c. e camiñaba en posición bípede. Fabricaba utensilios de pedra e de óso moi elementais. O Homo ergaster, de 1,4 a 1,8 millóns de anos de antigüidade, tiña unha capacidade craniana de 900 a c.c. e podía tallar as pedras polos dous lados, o que mostra a súa habilidade e capacidade de coordinación. O Homo erectus descende do Homo ergaster, pero ten maior capacidade cranial. Viviu en Asia e chegou a ser contemporáneo dos neanderthalensis. Coñecía o lume e a súa capacidade craniana chegaba aos c.c. O Homo antecessor foi descuberto en 1994 no xacemento de Atapuerca (Burgos) por paleontólogos españois. Evolucionou en África e emigrou ata Europa hai un millón de anos, sendo o primeiro homínido europeo. Os Homo antecessor europeos deron orixe ao Home de Neanderthal, mentres que os que quedaron en África orixinaron ao Homo sapiens, que máis tarde emigraría tamén a Europa. Australopithecus africanus (capacidade craniana 400 c.c.). 111

113 Os seres vivos O Homo neanderthalensis viviu en Europa e Asia desde hai uns anos ata hai anos. Eran baixos e corpulentos e moi parecidos ao home actual. Enterraban os mortos con ritos funerarios e manexaban utensilios máis elaborados. Conviviron cos Homo sapiens recentemente chegados de África e foron desprazados por eles. O Homo sapiens apareceu en África e estendeuse rapidamente por Europa e Asia hai uns anos, desprazando aos neanderthalensis. Caracterízase polo dominio da linguaxe e un crecente desenvolvemento social e cultural. Evolución dos homínidos (a partir do Homo ergaster). 30. Os chimpancés utilizan ramas para coller as froitas coas que se alimentan. Poderíase dicir que utilizan ferramentas? LEMBRA: Nas reaccións químicas as substancias iniciais ou reactivos transfórmanse en novas substancias ou produtos. Mediante reaccións químicas obtemos un gran número de produtos de consumo. As reaccións endotérmicas reciben calor do medio, as exotérmicas ceden calor ao medio. O xabón obtense transformando graxas e aceites mediante unha reacción química chamada saponificación. Algúns produtos químicos de uso frecuente son perigosos para a nosa saúde e para o medio ambiente. 112

114 UNIDADE 3 A combustión é unha reacción exotérmica mediante a que se obtén enerxía. Cando queimamos combustibles fósiles liberamos á atmosfera enormes cantidades de CO 2 e gases contaminantes. O metabolismo é o conxunto de reaccións bioquímicas que ten lugar na célula. Poden ser reaccións de degradación ou catabolismo e de síntese ou anabolismo. A respiración celular é un proceso catabólico, mentres que a fotosíntese é un proceso anabólico. Os glícidos, lípidos, proteínas e ácidos nucleicos están sometidos tanto a procesos catabólicos como anabólicos. Os microorganismos viven en todos os medios, soportando condicións ambientais extremas. Os seres humanos vivimos rodeados de microbios dos que só unha pequena parte son prexudiciais. Un microorganismo é patóxeno se causa enfermidades infecciosas noutros seres vivos. Os virus son sempre prexudiciais porque son parasitos intracelulares obrigados. Son numerosos os casos de microorganismos beneficiosos, tanto para o ser humano como para animais e plantas. A fermentación é unha respiración incompleta que realizan os microorganismos para obter enerxía. As fermentacións de maior interese industrial son a alcohólica, a acética e a láctica. Os seres vivos clasifícanse utilizando categorías taxonómicas. Para nomear unha especie utilízase unha nomenclatura binomial. A teoría evolucionista de Lamarck pode resumirse na frase: a función crea o órgano. Darwin enunciou a teoría evolucionista da selección natural. Existen probas paleontolóxicas, anatómicas, embriolóxicas e bioxeográficas da evolución dos seres vivos. Os homínidos temos antepasados comúns co resto dos primates, pero a nosa evolución foi diferente. O Homo sapiens europeo descende do Homo antecessor, descuberto no xacemento de Atapuerca. 113

115 UNIDADE DIDÁCTICA 4 ECOLOXÍA Camiñar por un fermoso lugar natural, sentir o canto das aves, o ruído dos animais, do vento e da auga, son algunhas das emocións máis reconfortantes que podemos experimentar. Cada paisaxe ofrécenos unha gran diversidade de seres e elementos, mais, detivémonos algunha vez a observar os seus compoñentes? Reflexionamos nalgunha ocasión sobre as interrelacións que existen entre os seus compoñentes? Que é a ecoloxía? No noso entorno existen moitos lugares que teñen diferentes características, que condicionan a vida dos organismos e dos grupos de seres vivos que habitan neles. Eses animais e plantas foron adaptándose pouco a pouco ás condicións ambientais do medio que os rodea e á influencia dos outros seres vivos cos que conviven. En xeral, ningún animal ou vexetal pode sobrevivir independentemente do seu medio porque nel atopa as condicións que necesita para realizar as súas actividades vitais. Todos os seres vivos dependen doutros organismos e do medio no que se desenvolven. Establécense así relacións complexas que fan necesaria a existencia duns para a supervivencia dos outros. Ademais, o ser humano intervén nestas relacións de dependencia, forma parte do conxunto dos seres vivos coas mesmas limitacións cás outras especies e intervén con incrible intensidade nas comunidades de seres vivos e no medio, alterando gravemente o equilibrio da natureza. A ciencia que estuda esas relacións entre os seres vivos, así como entre estes e o medio ambiente é a ecoloxía, que recibe o seu nome da palabra grega oikos, que significa o lugar onde se vive 114

116 ÍNDICE DE CONTIDOS Páxina 1. Interacción entre os seres vivos e o medio ambiente Os biomas terrestres Os factores climáticos A topografía O solo Os grandes biomas Os biomas acuáticos Os organismos acuáticos Adaptacións dos seres vivos ao medio Adaptacións dos animais ao medio acuático Adaptacións das plantas ao medio acuático Adaptacións dos animais ao medio terrestre Adaptacións dos animais ao medio aéreo Adaptacións das plantas ao medio terrestre Relacións intraespecíficas e interespecíficas Relacións intraespecíficas Relacións interespecíficas Os ecosistemas Compoñentes dun ecosistema Tipos de ecosistemas Relacións tróficas A materia e a enerxía no ecosistema Cadeas tróficas Redes tróficas Pirámides alimentarias Produtividade dun ecosistema Ciclos da materia Fluxo da enerxía Ciclo da auga Ciclo do carbono Ciclo do nitróxeno Ciclo do fósforo Evolución dos ecosistemas Sucesións ecolóxicas O impacto do ser humano nos ecosistemas Contaminación do aire Contaminación da auga Contaminación do solo As aglomeracións urbanas A perda da biodiversidade

117 Os seres vivos 1. Interacción entre os seres vivos e o medio ambiente A ecoloxía é a ciencia que estuda as relacións entre os seres vivos e a relación entre eles e o medio ambiente. Para o estudo da ecoloxía establecemos diferentes niveis de organización que se relacionan seguidamente: - Individuo. Os seres vivos, considerados individualmente, constitúen o primeiro nivel de organización. Unha gaivota, un carballo ou unha formiga son individuos. - Hábitat. O espazo que ocupa un individuo. Algúns temas abordados pola Ecoloxía. - Poboación. Conxunto de individuos da mesma especie que comparten o mesmo espazo. Área: lugar que ocupa a poboación. - A biocenose ou comunidade. Conxunto de poboacións que viven nun mesmo espazo ou área determinados. Así, por exemplo, nunha charca conviven algas, insectos, anfibios, peixes, etc. O conxunto de poboacións que viven nesa charca constitúe a súa biocenose ou comunidade. 116

118 UNIDADE 4 - Biótopo. O espazo no que vive unha comunidade ou biocenose. - Ecosistema. O nivel máis completo de organización. Está constituído pola biocenose e o biótopo. No exemplo citado da charca, o ecosistema estará constituído polo medio acuático, en contacto co solo e o aire, e a comunidade que o habita. Algúns elementos implicados nos ecosistemas. 117

119 Os seres vivos Todos os ecosistemas, polo tanto, dispoñen de dous tipos de compoñentes: - Compoñente abiótico: Compoñente non vivente. - Compoñente biótico: Compoñente vivo. O compoñente abiótico está formado polas substancias minerais, gases, factores climáticos, etc., que inflúen amplamente nos organismos. O compoñente biótico está formado polo conxunto de seres vivos que viven no ecosistema. Outros conceptos axúdannos tamén a entender as relacións dentro dos ecosistemas. - Nicho ecolóxico de cada especie. É a posición que ocupa unha especie dentro de cada comunidade. Depende do conxunto de mecanismos que utiliza para conseguir o seu alimento e do seu grao de tolerancia fronte aos factores ambientais. A relación entre un predador concreto e as súas presas é un exemplo de nicho ecolóxico. Por exemplo, nun ecosistema concreto, unha cobra está adaptada a unhas condicións de temperatura, iluminación, vexetación, etc. Ademais, aliméntase de pequenos roedores e, á súa vez, pode ser comida por unha aguia. O seu nivel de tolerancia aos factores ambientais e as súas relacións e posición respecto dos outros seres vivos forman o nicho ecolóxico da cobra nese ecosistema concreto. - Factores limitantes. Son os factores aos que os seres vivos teñen un grao de tolerancia máis estreito e que impoñen máis restricións para a supervivencia. Por exemplo, a falta de precipitacións nun deserto limita a existencia de plantas. - Rango óptimo de tolerancia a un factor ambiental. É o nivel dese factor ambiental (luz, humidade, salinidade, temperatura, etc.) no que unha especie en concreto se desenvolve con maior abundancia ou actividade. 118

120 UNIDADE 4 A poboación de kril na Antártida descende un 80 % desde 1976 O kril é un pequeno animal mariño semellante ao camarón que vive na Antártida e que serve de alimento a baleas e pingüíns. Así, a falta de kril pode afectar á poboación destas especies. A cantidade de kril reduciuse nun 80 % desde 1970, segundo un estudo publicado na revista Nature, o pasado 5 de outubro, por un grupo de investigadores británicos. Estes aseguran que a redución de kril pode explicar a caída no número de pingüíns e baleas observado estes anos nas zonas onde máis descendeu este alimento. A escaseza do kril é un exemplo de como na ecoloxía todos os factores están encadeados. Segundo explica en conversación telefónica o director do traballo, Angus Atkinson, do estudo británico antártico, o descenso de kril parece estar relacionado cun quentamento da zona, o que diminuíu a capa de xeo, que á súa vez fai diminuír a poboación dunha alga que medra baixo esta capa e da que se alimenta o kril. Atkinson afirma que o descenso de kril é coherente co descenso de baleas e pingüíns observado na zona desde os anos oitenta e para o que non había unha explicación clara. Observamos que a poboación de kril dependía da extensión que tivera a capa de xeo o inverno anterior á medición. A península antártica é unha das zonas con máis poboación de kril. O estudo explica que a temperatura medrou 2,5 graos centígrados nos últimos cincuenta anos. Atkinson e os seus colegas usaron datos existentes de capturas de kril na zona desde 1976 e, mediante imaxes de satélite, viron a extensión de xeo cada ano: Son datos fiables e aínda que oscilan moito segundo o ano, globalmente vese que houbo unha redución do 80% na poboación desde que empezou o estudo. EL PAÍS, 17 de novembro de Le o texto sobre a poboación de kril na Antártida e contesta a estas cuestións: a) De que se alimenta o kril? b) Por que diminuíu segundo esta investigación a súa poboación? c) Que animais se alimentan de kril? 2. Une con frechas os factores que, de acordo con esta investigación, están relacionados entre si: - Quentamento da zona - Diminución da poboación de algas - Diminución da poboación de kril - Diminución da poboación de baleas e pingüíns 3. Define os conceptos de individuo, hábitat, poboación e comunidade. 119

121 Os seres vivos 2. Os biomas terrestres Pódense diferenciar dous grandes grupos de ecosistemas: Ecosistemas terrestres e acuáticos en contacto. - Ecosistemas terrestres. - Ecosistemas acuáticos. Cada ecosistema posúe uns factores ambientais que condicionan a vida dos seres vivos e unhas especies características. De acordo con esas condicións ambientais e as especies que habitan nelas, a superficie do noso planeta pódese dividir en grandes rexións. Estas rexións chámanse biomas, que tamén se poden clasificar en: - Biomas terrestres. - Biomas acuáticos. Entre os biomas terrestres e os acuáticos hai grandes diferenzas e os factores que condicionan a vida neles tamén son moi distintos. Nos biomas terrestres, os principais factores ambientais que imos estudar son: - Os factores climáticos - A topografía - O tipo do solo Os factores climáticos Os factores climáticos máis determinantes nos biomas terrestres son: - A luz. - A temperatura. - A humidade. - A chuvia (pluviosidade). - O vento. 120

122 UNIDADE 4 Os factores climáticos inflúen intensamente no tipo de vexetación existente nun ecosistema. Na ilustración pode observarse a distribución de vexetación tipo en relación coa latitude e coa altitude. A luz é a enerxía necesaria para o funcionamento dos ecosistemas. Como existen cambios diarios e estacionais, a cantidade de radiación non é sempre a mesma. Hai vexetais que son de sol ou de sombra e tamén animais de vida e costumes diúrnas ou nocturnas. A temperatura é outro elemento importante no medio terrestre porque condiciona a humidade, os ventos, a presión atmosférica; en resumo, o clima do lugar. Os animais pódense clasificar segundo a súa capacidade de regular a súa temperatura corporal: - Endotermos: Posúen a capacidade de regular a súa temperatura corporal por mecanismos internos de produción de enerxía: os mamíferos e as aves. - Ectotermos: Non teñen mecanismos internos para controlar a temperatura. Dependen de fontes externas de calor. Os invertebrados, os peixes, os anfibios e a maioría dos réptiles son animais ectotermos. A capacidade de control da temperatura corporal permítelles aos mamíferos e ás aves colonizar hábitats polares e estar activos a moi baixas temperaturas. Lagarto tomando o sol. 121

123 Os seres vivos A humidade. Os organismos do medio terrestre desenvolveron no proceso evolutivo diferentes estratexias e adaptacións para reter a auga ou evitar a súa perda. Dependendo das súas necesidades de auga, os organismos clasifícanse en: Os cactos están adaptados a condicións de gran sequidade. - Acuáticos: por exemplo, os peixes. - Higrófilos: que necesitan de moita humidade para vivir, como moitas especies de plantas. - Mesófilos: organismos que se desenvolven en condicións medias de humidade e temperatura. - Xerófilos: organismos adaptados a condicións extremas de sequidade, como os cactos. A topografía A topografía é a forma da superficie terrestre. Inflúen nela a inclinación e a orientación das vertentes. Cando hai moita pendente, a auga da chuvia fai que a terra esvare cara a abaixo e o terreo vaia erosionándose. - As vertentes coa orientación ao Sur teñen máis insolación: solainas. - As orientadas ao Norte, chamadas sombrías, teñen menos insolación: o solo é máis húmido e existe máis vexetación. O solo Aínda que se pode considerar como ecosistema en si mesmo, o solo é tamén base dos ecosistemas terrestres. Os solos proceden da meteorización das rochas superficiais e da acción dos seres vivos: - Os factores ambientais atmosféricos disgregan a rocha nai en partículas pequenas, constituíndo a parte mineral do solo xunto coa auga e o aire. - As plantas e animais en descomposición aportan ao solo substancias constituíndo a parte orgánica; esta materia orgánica chámase humus. 122

124 UNIDADE 4 Solos de diferentes ecosistemas. Os organismos máis representativos do solo son: - Bacterias e fungos: que descompoñen os restos de plantas e animais, e transforman a materia orgánica en materia inorgánica. - Protozoos: que se alimentan de bacterias, de fungos e restos orgánicos. - Vermes e colémbolos: que se alimentan tamén de bacterias, fungos e restos de animais e plantas. 123

125 Os seres vivos - Ácaros: que se alimentan de vermes. Algúns son parasitos de insectos ou vertebrados. - Cochinillas: que se alimentan de materias mortas. - Insectos: aliméntanse de materia vexetal e de insectos. - Arañas: aliméntanse de materias animais e de insectos. - Caracois e lesmas: aliméntanse de fungos, follas, plantas e miñocas. - Toupas: aliméntanse de insectos e vermes. En xeral, os animais que viven no solo pódense clasificar en dous grupos: - Animais hipoxeos: os que fan galerías. - Animais epixeos: os que viven entre a follaxe e as pedras. 4. Que diferenza hai entre animais endotermos e ectotermos? 5. Clasifica os seguintes organismos en acuáticos, mesófilos e xerófilos: alga laminaria, sabina, sardiña, castiñeiro, cacto, musgo. 6. Explica brevemente o proceso de formación do solo. 7. Cal é o papel das bacterias e fungos no solo? O eucalipto, unha árbore polémica O eucalipto é unha arbore de folla perenne, orixinaria de Australia e Tasmania. A primeira noticia da súa chegada a España é de Un frade evanxelizador enviou unhas sementes á súa familia de Tui. Chega a acadar alturas notables. O maior exemplar que se cita en España é o de Chavin, na provincia de Lugo, con oitenta metros de altura e máis de seis de circunferencia na base do tronco. Comezou sendo unha árbore ornamental e para marcar lindes nos camiños e fincas, pero o seu rápido crecemento favoreceu a súa expansión para a explotación madeireira. Os ecoloxistas culpan a esta árbore de consecuencias moi negativas para o medio ambiente: - Acidifica moito os solos. - Consume unha gran cantidade de auga, afectando a pozos, fontes e augas superficiais. - Empobrece o solo de nutrientes. - Afecta á biodiversidade dos ecosistemas, eliminando a flora e fauna autóctonas. 124

126 UNIDADE 4 - Favorece a erosión, especialmente nas plantacións sobre terreos inclinados. Os estudos científicos sobre a súa acción no nivel de acidez do solo non son tan catastrofistas. Investigacións das universidades de Santiago e Vigo conclúen que, nese aspecto, o eucalipto non afecta ao solo máis negativamente que as plantacións de piñeiros ou os bosques vellos de carballos, cando menos en solos como os de Galicia. O seu efecto sobre o ciclo de auga é un dos máis facilmente comprobables. Como calquera especie de crecemento rápido, o eucalipto utiliza grandes cantidades de auga. As plantacións de Eucalyptus globulus son capaces de desecar os terreos de cultivo próximos, sobre todo se a pluviosidade non é elevada e afectar a pequenos regatos e pozos non moi profundos. De feito, unha das razóns polas que empezou a cultivarse en España foi para desecar terreos pantanosos onde criaban as larvas dos mosquitos que transmiten a malaria. As plantacións de eucaliptos afectan claramente á riqueza en nutrientes do solo. As árbores córtanse antes de vinte anos, fronte a períodos moito máis longos nos bosques autóctonos. Nese número de anos, os solos non teñen tempo de recuperarse. Este efecto é agravado pola acción das augas nunha zona de precipitacións intensas como é Galicia. Habería que considerar o eucalipto non como unha especie de repoboación senón como un cultivo máis que precisa que os solos sexan aboados cada vez que se realiza. O eucalipto é moi eficaz na competencia con outras especies vexetais. Impide que medre a matagueira autóctona, efecto acrecentado pola limpeza que se adoita facer para favorecer a súa produtividade. As súas follas e froitos non son apetecibles para a gran maioría dos animais, e mesmo se reduce a poboación de lombrigas que removen e airean o solo. Só as abellas están ben adaptadas a eles, aproveitando o néctar das súas flores para producir un estupendo mel. Por último, os eucaliptos poden chegar a causar serios problemas de erosión nos solos, sobre todo como consecuencia dos procedementos de semente. Elimínase habitualmente toda a vexetación previa, entra gran maquinaria, etc. Estes efectos acentúanse nos terreos inclinados. Os grandes biomas No medio terrestre as variacións dos factores ambientais son moito máis acusados que no medio acuático. Podemos distinguir nel os seguintes biomas: - Zona de xeo. Caracterízase polo clima frío e seco. Atópase nas rexións polares. Hai especies como osos, lontras, focas... - Tundra. Invernos longos e fríos con neve abundante. Atópase nas rexións árticas. Hai musgos, liques, renos, zorros, osos polares, lebres árticas.. - Taiga. Invernos fríos e veráns suaves. Atópase en Canadá, Siberia e países escandinavos. Hai bosques de coníferas, piñeiros e abetos. Entre os animais que a poboan están as lebres, os lobos, os linces

127 Os seres vivos Carnívoros americanos de diferentes biomas. Mapa da zona ártica que mostra o itinerario migratorio dalgunhas aves. - Bosque caducifolio. Atópase en rexións temperadas do planeta, con invernos fríos e veráns cálidos. Caracterízase por un grao alto de humidade. Hai árbores de folla caduca, como o carballo e o castiñeiro, e animais coma os roedores, zorros, lobos, cervos e gran cantidade de aves. - Pradería. En zonas de chairas de rexións temperadas hai grandes extensións de herbáceas (gramíneas) que alimentan a moitos herbívoros: grandes mamíferos, principalmente. - Bosque mediterráneo. Situado en zonas onde os invernos son suaves e os veráns son calorosos e secos. Hai árbores de folla perenne como as aciñeiras ou a sobreira. Animais coma os coellos, xabarís, esquíos e réptiles. - Deserto. Hai poucas precipitacións e fortes oscilacións de temperatura entre o día e a noite. Escasísima vexetación na que predominan os cactos. Poucos animais resisten estas condicións extremas: camélidos, arácnidos, réptiles

128 UNIDADE 4 - Sabana. Zonas cálidas do planeta cunha estación seca e outra de chuvias. A vexetación predominante son as plantas herbáceas. Poucas árbores. Animais herbívoros como as gacelas, cebras, xirafas, e carnívoros como os leóns, os leopardos etc. - Selva ecuatorial. Zonas a ambos lados do Ecuador con chuvias constantes. Vexetación exuberante en estratos a diferentes alturas con árbores de gran porte. Animais coma os monos, paxaros, réptiles, insectos... Bosque caducifolio galego. Os grandes biomas terrestres. 8. Observa a ilustración de diferentes mamíferos americanos. Escribe o nome dalgúns que poidan vivir: a) No medio acuático. b) Na sabana e no deserto. 9. Elabora un cadro sinóptico dos grandes biomas terrestres coas súas características fundamentais. 10. Observa a fotografía dunha típica paisaxe galega incluída máis arriba. En que bioma a clasificarías? Por que? 127

129 Os seres vivos 3. Os biomas acuáticos No medio acuático, como ocorre no terrestre, os factores ambientais condicionan intensamente a vida dos seres vivos que se desenvolven nel. Os principais factores ambientais abióticos neste medio son: a luz, a salinidade, os gases disoltos na auga, a temperatura e a presión hidrostática. A luz. Nos mares e océanos diferéncianse estas zonas: zona eufótica ou fótica e zona afótica: Fondo mariño. - Zona fótica: onde hai luz e viven os organismos fotosintéticos. A luz chega ata os metros de profundidade. Nesta zona atópanse a maioría dos seres vivos, que reciben o nome de epipeláxicos. - Zona afótica: ou sen luz. Esténdese a partir dos 1000 metros. A determinada profundidade non hai penetración da luz e a escuridade é total. Hai moi poucas algas e moi poucos animais. A salinidade. É a concentración de sales na auga. A distribución dos organismos acuáticos permite diferenciar dous grupos: As correntes mariñas inflúen moito na salinidade, temperatura, etc. das augas mariñas. Na ilustración, mapa das correntes mariñas máis importantes. - Os de auga doce: os que viven en auga de salinidade baixa. - Os de auga salgada: os que viven en auga de salinidade alta. Os gases. A difusión do osíxeno no medio acuático é máis lenta que no terrestre polo que a cantidade dispoñible para os organismos acuáticos é moito menor. A temperatura. A temperatura da auga diminúe a medida que aumenta a profundidade, xa que a radiación solar é absorbida polas capas máis superficiais. A presión hidrostática ou presión da auga. Aumenta coa profundidade; cada dez metros de profundidade a presión aumenta unha atmosfera. 128

130 UNIDADE 4 Esquema simplificado do fluxo da enerxía nun bioma acuático. Os organismos acuáticos Os principais organismos acuáticos clasifícanse en tres grupos segundo o tipo de hábitat no que se atopan: - Bentos. Constitúeno os seres vivos fixos no fondo, chamados sésiles, coma as esponxas, corais, etc., ou desprazándose sobre el, chamados errantes, coma os caracois, estrelas de mar, cangrexos... - Plancto. Fórmano os seres vivos microscópicos que viven nas capas máis superficiais da auga. Dentro deles, os organismos que realizan a fotosíntese, coma as algas microscópicas, denomínanse fitoplancto: son produtores de materia orgánica. Os que se alimentan doutros organismos denomínanse zooplancto: son organismos consumidores. - Necto. Está formado polo conxunto de seres vivos que nadan libremente polo medio acuático coma os peixes e mamíferos acuáticos. 129

131 Os seres vivos Diversidade de organismos acuáticos. 11. Define os seguintes conceptos: zona fótica, zona afótica, animais epipeláxicos. 12. Observa a ilustración sobre a diversidade de organismos acuáticos e escribe o nome dalgún organismo béntico, dalgún que pertenza ao plancto e dalgún que pertenza ao necto. 4. Adaptacións dos seres vivos ao medio Todos os seres vivos, para sobrevivir no seu medio, adquiren características de estrutura e condutas que lles permiten realizar as súas funcións vitais. Estas características, adquiridas no proceso evolutivo ao longo de miles de anos e que permiten a un ser vivo a supervivencia no seu medio, denomínanse adaptacións. Algúns itinerarios migratorios entre Europa e o norte de África. As características adquiridas poden ser: - Morfolóxicas ou anatómicas: como o tipo de nutrición, adaptada á dieta dispoñible; as ás das aves; a forma das follas das plantas para captar mellor a luz. - De comportamento: como as migracións das aves. - Fisiolóxicas: como a capacidade de captar o osíxeno disolto na auga que teñen algúns animais. 130

132 UNIDADE 4 Adaptacións dos animais ao medio acuático - Os organismos acuáticos teñen as extremidades transformadas en aletas ou membranas interdixitais para o desprazamento pola auga.teñen o corpo en forma de fuso para nadar. - Para tomar o osíxeno disolto na auga os peixes posúen branquias. - Moitos peixes teñen un órgano chamado vexiga natatoria para se adaptaren aos cambios de presión. Esta vexiga énchese ou baléirase de aire para ascender ou descender na auga. - Os golfiños e outros cetáceos emiten sons ou ultrasóns para a localización das presas. - Os organismos eurihalinos acomódanse aos cambios de nivel de salinidade do medio. Son característicos das augas salobres de esteiros, rías, zonas mariñas próximas ás desembocaduras dos ríos: salmóns, anguías... - Os organismos estenohalinos non se adaptan aos cambios de salinidade. Viven afastados da costa: atúns, sardiñas... Moitas aves, como o arao, están moi ben adaptadas ao medio acuático. Na ilustración, mecanismos que utilizan os peixes de auga doce e auga salgada para sobrevir nos seus medios respectivos. Os peixes de auga salgada tragan continuamente auga para manter a súa hidratación e expulsan os sales a través da urina e das branquias. 131

133 Os seres vivos Adaptacións das plantas ao medio acuático As adaptacións máis frecuentes das plantas acuáticas son as seguintes: - Raíces: pouco desenvolvidas ou carecen delas, pois non teñen dificultades para absorber nutrientes directamente da auga. - Follas: grandes para eliminar o exceso de aire por transmisión. - Estomas: abundantes na epiderme exterior das follas que flotan e ausencia deles nas follas mergulladas. - Talos: flexibles para non ofrecer resistencia á auga. Diferentes adaptacións das plantas ao medio acuático. Adaptacións dos animais ao medio terrestre Os seres vivos xurdiron no medio acuático e despois pasaron ao medio terrestre coas adaptacións pertinentes: - Cubertas de protección: coma as escamas ou cunchas dos réptiles para soportar os cambios de temperatura. - Sistemas de respiración internos para captar osíxeno do aire: traqueas nos insectos; pulmóns nos vertebrados. - Sistemas de transporte: extremidades fortes, como as ás e as patas. - Esqueleto: para poder desprazarse e manter o corpo ergueito, coma o esqueleto interno dos vertebrados. 132

134 UNIDADE 4 - Estruturas relacionadas coa alimentación, coma a boca, adaptada ao tipo de alimentación, e as relacionadas coa reprodución coma o ovo con casca ou a placenta. Adaptacións dos animais ao medio aéreo - As principais adaptacións para o voo nas aves son: ósos máis lixeiros, extremidades anteriores modificadas, pulmóns con sacos aéreos para acumular o aire, plumas para o voo e para manter a temperatura corporal. - Os insectos teñen expansións membranosas de pouco peso e tamaño para facilitar o voo. Adaptacións das plantas ao medio terrestre - Os cambios sufridos polas plantas nas súas estruturas para adaptarse ás diferentes condicións do medio terrestre poden ser de moitos tipos. Por exemplo: - Sistemas de fixación ao substrato, como as raíces que serven para a captación dos minerais do solo. - Sistemas de transporte: coma os vasos condutores das plantas superiores. - Talos: para que as follas poidan captar a maior luz posible. - Estruturas e fibras de gran dureza e resistencia nos talos, coma a madeira. - Estoma para o intercambio de gases. - Flores. - Froitos e sementes. A supervivencia das especies depende en boa medida da súa capacidade de adaptación ao medio. Na ilustración, adaptacións de paxaros das Galápagos a diferentes tipos de alimentación. As de paxaro e de morcego. As plantas adáptanse a condicións de gran sequidade. Ferreiriño e carboeiro. 133

135 Os seres vivos Adaptacións das plantas á calor: - Acumulación de auga nas follas e talos engrosados. - Diminución do número dos estomas e a súa apertura na noite para non transpirar. - Transformación de follas en espiñas para evitar a desecación. - Desenvolvemento de raíces longas para absorber auga. Adaptacións das plantas ao frío: - Perda das follas na época fría. - Desenvolvemento de bulbos, tubérculos e raíces con substancias de reserva. - Follas resistentes que caen na época invernal. 13. Repara na ilustración sobre diferentes adaptacións das plantas ao medio acuático. Le tamén o que di o texto sobre este tema. Cales desas adaptacións podes observar nas plantas da ilustración? 14. Que adaptacións fundamentais teñen os animais que viven no medio aéreo? 5. Relacións intraespecíficas e interespecíficas A capacidade para relacionarse é unha función característica dos seres vivos: dar resposta aos estímulos que perciben dos outros seres vivos do seu entorno. Estas relacións poden ser de dúas clases: relacións intraespecíficas e interespecíficas. Relacións intraespecíficas As relacións intraespecíficas son as que se establecen entre individuos da mesma especie. Teñen como finalidade principal a reprodución, o coidado da prole e a axuda para buscar alimentos. 134

136 UNIDADE 4 Pódense distinguir varios tipos de relacións intraespecíficas: - Poboacións familiares: nas poboacións familiares mantense a unidade dos membros da familia por razóns de parentesco para a reprodución e o coidado da prole. Estas poboacións poden ser: Patriarcais: formadas polo macho e as crías. Por exemplo, entre os cabaliños do mar; o macho coida as crías ata a súa madurez. Os chimpancés viven en poboacións familiares. Matriarcais: formadas pola femia e as crías. Dáse en moitos mamíferos, por exemplo, nos grandes felinos. Filiais: formadas polas crías soamente. Os peixes, en xeral, abandonan os ovos. Os alevíns, cando nacen dos ovos, forman grandes bancos para defenderse mellor. Parentais: formadas polo macho, a femia e as crías. Algunhas aves manteñen este tipo de relación, como a pomba. - Poboacións gregarias: son poboacións nas que os individuos forman grupos masificados para conseguir un determinado fin. As aves reúnense en bandas para emigrar, os bois almiscreiros reúnense para defenderse contra os lobos. - Poboacións sociais: poboacións formadas por moitos individuos con morfoloxía e fisioloxía diferentes, unidos por un tipo de vida que non poden desenvolver fóra do grupo. As abellas, as formigas, e as termitas forman poboacións sociais. - Poboacións coloniais. As poboacións coloniais teñen unha unión tan íntima entre os seus membros que existe unha verdadeira continuidade física, compartindo estruturas e aparellos. O coral e outros celentéreos forman colonias nos que non se sabe practicamente onde remata un individuo e onde comeza o seguinte. Os pingüíns viven en poboacións gregarias. Corais. 135

137 Os seres vivos Relacións interespecíficas As relacións interespecíficas establécense entre individuos de distintas especies, xeralmente coa finalidade de obter alimento. Esta interrelación non sempre é beneficiosa para as dúas especies. Pode ser tamén prexudicial para unha ou as dúas especies. Estas relacións poden ser dos seguintes tipos: - Depredador-presa: captura e morte duns individuos denominados presas. O cazador denomínase depredador. Por exemplo, a lebre e o lince, o coello e o raposo, a cebra e o león son presas e depredadores respectivamente. Leoa. Exemplos de depredación. Cangrexo ermitán asociado a unha actinia. Exemplo de comensalismo no medio mariño. - Competencia: dáse cando seres de distinta especie compiten polos mesmos recursos. Por exemplo, os gabiáns e os raposos, que se alimentan dos ratos de campo, entran en competencia polas mesmas presas. - Inquilinismo: é unha asociación de dous individuos na que un busca abrigo e protección no outro, como algúns cangrexos que utilizan as cunchas dos moluscos. - Comensalismo: asociación de dous individuos mediante a cal un aproveita os restos da comida ou os parasitos do outro. Un benefíciase e o outro non. Os peixes rémora, por exemplo, viaxan adheridos ás quenllas e viven dos seus parasitos. - Simbiose: é unha asociación de dous individuos que lles proporciona beneficio mutuo. Os liques son o 136

138 UNIDADE 4 resultado da asociación simbiótica dunha alga e un fungo. A alga proporciona os alimentos froito da fotosíntese, e o fungo proporciona á alga protección e humidade. - Parasitismo: asociación na que un dos individuos vive a expensas do outro, hóspede, producíndolle dano e prexuízo. Se viven no interior chámanse endoparasitos, coma a tenia que se desenvolve no intestino do ser humano e dos animais vertebrados. Se viven no exterior chámanse ectoparasitos, coma as carrachas, que se agarran á pel dos cans e doutros animais, nutríndose do sangue que lles zugan. 15. Observa as ilustracións que reproducen grupos de chimpancés, pingüíns e corais. Que tipos de poboacións forman estes seres vivos? 16. Elabora un cadro sinóptico coas relacións interespecíficas que se dan entre os seres vivos. 6. Os ecosistemas Partiremos dun concepto máis amplo para chegar ao concepto de ecosistema. Parasitos en árbores. Existe unha relación moi profunda entre os seres vivos e o medio físico no que desenvolven a súa vida: a terra, a auga e o aire que forma a capa máis superficial do planeta Terra. Dunha parte, os seres vivos non poden vivir sen terra, aire ou auga; doutra, as características do medio físico dependen dos seres vivos que o habitan. Por esta estreita relación, definimos a biosfera como o conxunto formado polos seres vivos e o medio físico no que desenvolven a súa vida: a terra, a auga e o aire. Dentro da extensión da biosfera pódense distinguir rexións con características propias e diferentes das restantes. Cada unha destas rexións, nun sentido xeral, é un ecosistema. Un ecosistema é, polo tanto, un fragmento da biosfera. 137

139 Os seres vivos Nun sentido máis restrinxido, fálase tamén de ecosistema como do conxunto de seres vivos que viven nun lugar ou área concretos, e das relacións que manteñen co medio. Así podemos falar do ecosistema dunha charca, dun bosque ou dunha pradería. Compoñentes dun ecosistema Ecosistema = Compoñente vivo + Compoñente inerte ECOSISTEMA = BIOCENOSE + BIÓTOPO Un ecosistema é un conxunto de poboacións de especies diferentes que viven nun lugar determinado interrelacionándose con el: - O conxunto de poboacións chámanse biocenose ou comunidade. - O lugar cos seus factores físicos e químicos chámase biótopo. Como xa se dixo antes, o tamaño dos ecosistemas é variable. Pode ser desde moi pequeno (un acuario, un tronco...), a abarcar grandes zonas terrestres con características semellantes e poboacións de animais e plantas comúns. Os grandes ecosistemas da terra chámanse biomas e o conxunto de seres vivos dun bioma denomínase biota. Tipos de ecosistemas Os ecosistemas, como os biomas, poden ser acuáticos (un lago, por exemplo), ou terrestres (un bosque). O límite entre dous ecosistemas diferentes denomínase ecotón. Unha praia é un ecotón, porque é o límite entre o ecosistema terrestre e o mariño. O conxunto de biomas e de ecosistemas, tanto acuáticos como terrestres da Terra integran a biosfera. A biosfera é unha capa ou estrutura máis ou menos uniforme e delgada, na que se aproveita a enerxía do Sol e na que habitan os seres vivos. 138

140 UNIDADE 4 Algunhas poboacións típicas no ecosistema do litoral. A biosfera abrangue a capa superficial da litosfera, a hidrosfera con profundidade de ata 11 km, e a troposfera, a capa atmosférica de ata 15 km que rodea a Terra. Os tipos de ecosistemas coinciden cos distintos medios acuáticos e terrestres. 7. Relacións tróficas Todos os seres vivos do sistema deben nutrirse. Mediante a nutrición incorporan aos seus organismos a materia e a enerxía necesarias para medrar, manter as súas estruturas e realizar as funcións vitais de relación e reprodución. A materia e a enerxía no ecosistema Un ecosistema funciona coma unha fábrica que necesita materia e enerxía. Necesita unha cantidade constante de enerxía. Esta enerxía proporciónaa o Sol, que envía ás capas altas da atmosfera 2 calorías/cm 2 min, chamada constante solar. 139

141 Os seres vivos A luz solar é un aporte enerxético fundamental para os ecosistemas. Esquema do fluxo da enerxía nun ecosistema terrestre. A enerxía solar está formada por radiacións de diversa lonxitude de onda: Esquema da fotosíntese. Molécula de clorofila. - Radiacións ultravioletas: de pequena lonxitude de onda e moita enerxía. - Radiacións luminosas: de lonxitude de onda e enerxía medias. Son ondas visibles que forman xuntas unha luz branca e, por separado, as cores do arco da vella: as máis pequenas son as azuis e as máis grandes as vermellas. - Radiacións infravermellas: de lonxitude de onda longa e pouca enerxía. Estas radiacións, cando penetran na atmosfera, sofren unha serie de dispersións, reflexións e absorcións, polo que chega moita menos enerxía á superficie terrestre. Despois, a enerxía absorbida volve ao espazo exterior en forma de calor. Cadeas tróficas Os seres vivos poden ter nutrición autótrofa ou heterótrofa. Un exemplo sinxelo de cadea trófica. Seres autótrofos: son os vexetais. Transforman, a través da función clorofílica, a materia inorgánica en orgánica, utilizando a enerxía procedente do Sol. Usan despois esa materia orgánica para as súas funcións vitais. 140

142 UNIDADE 4 Denomínanse produtores, porque producen materia orgánica a partir de substancias que non o son. Seres heterótrofos, coma os animais, fungos e protozoos. Utilizan a materia orgánica xa elaborada polos produtores, porque non posúen capacidade para producila ou elaborala. Denomínanse consumidores. Dentro dos consumidores distínguense varios tipos: - Consumidores primarios ou herbívoros: son aqueles que se alimentan de produtores. - Consumidores secundarios: son aqueles que se alimentan de consumidores primarios. Son os animais carnívoros e os preeiros. - Consumidores terciarios: son animais carnívoros que se alimentan doutros carnívoros. Chámanse tamén supercarnívoros. A gacela é un herbívoro. Os descompoñedores: ocupan o último elo das cadeas tróficas. Son os que transforman os restos de materia orgánica en materia mineral, como moitas bacterias e fungos. A misión dos descompoñedores é conseguir que a materia se recicle e quede dispoñible de novo para os produtores. Os descompoñedores rompen as moléculas orgánicas dos organismos e absorben os produtos que resultan, aproveitándoos para as súas funcións vitais. Vaca galega. Esta secuencia na que uns seres vivos se alimentan doutros de distinto nivel denomínase cadea trófica ou alimentaria. Cada un dos diferentes elos desta cadea é un nivel trófico. As cadeas tróficas son así as relacións de dependencia alimentaria establecidas entre os seres vivos dun ecosistema. Para representar dunha forma gráfica a transferencia de materia e enerxía utilízanse esquemas que, mediante frechas, indican a dirección que seguen a materia e a enerxía: dos seres autótrofos aos consumidores primarios e secundarios, e ata os descompoñedores. Cebada Formiga Sapo O gráfico indica que a cebada é comida pola formiga e que esta é comida polo sapo. 141

143 Os seres vivos 17. De onde procede a enerxía fundamental que utilizan os ecosistemas? 18. Na figura sobre o fluxo de enerxía nun ecosistema, cales son os seres autótrofos e cales os heterótrofos? 19. Elabora un esquema, utilizando palabras e frechas, dos seres vivos de distinto nivel que interveñen nun ecosistema. 20. Explica brevemente cal é o papel dos produtores, dos consumidores e dos descompoñedores dentro dun ecosistema. 21. Na figura que reproduce unha sinxela cadea trófica, a) Detalla de quen se alimenta cada un destes organismos. b) Representa a cadea trófica con palabras e frechas. Redes tróficas Xeralmente unha especie non se alimenta só dunha especie senón que se alimenta de varias. De igual modo, cada especie é alimento de máis dunha especie. Sapo Formiga Caracol Cebada Exemplo de rede trófica. 142

144 UNIDADE 4 As redes tróficas son o conxunto de cadeas tróficas interconectadas que expresan todas as posibles relacións alimentarias que se dan entre os organismos dun ecosistema. As redes tróficas poden ser máis ou menos complexas mais, como mínimo, nunha cadea trófica hai un organismo produtor, un organismo consumidor e un organismo descompoñedor. A miúdo, as cadeas alimentarias son longas a causa da existencia de niveis de consumidores secundarios e a maioría de ecosistemas teñen moitas cadeas interrelacionadas. Pirámides alimentarias Pirámide alimentaria é unha representación gráfica na que cada nivel trófico se representa por un paralelogramo. Dúas cadeas tróficas, unha no medio terrestre e outra no medio mariño. Rede trófica en medio acuático. Pirámide alimentaria no medio mariño. Existen varios tipos de pirámides segundo o factor a representar: - Pirámides numéricas: Representan o número de organismos que existen en cada nivel trófico. Pirámide trófica na sabana africana. 143

145 Os seres vivos - Pirámides de biomasa: Representan a cantidade de materia orgánica, ou biomasa, existente en cada nivel trófico. - Pirámides de enerxía: Representan a enerxía contida na biomasa de cada nivel trófico. Pirámide enerxética. Produtividade dun ecosistema Un ecosistema é como unha factoría que produce materia orgánica, utilizando substancias inorgánicas do aire e do solo e captando a enerxía do Sol. A produtividade dun ecosistema é a relación que hai entre a produción de materia orgánica e a biomasa. Biomasa: é a masa dos seres vivos que existen por unidade de superficie nos ecosistemas terrestres ou por unidade de volume nos ecosistemas acuáticos. Exprésanse en g/cm 2, g/cm 3, kg/ha e caloría/unidade de superficie ou volume. Produción: é a variación de biomasa por unidade de tempo. Adoita expresarse en mg/cm 2 día ou en kg/ha ano. Arredor do 1 ao 5 % da enerxía solar que chega a unha planta é utilizada para elaborar materia orgánica. A cantidade de materia orgánica (ou enerxía contida nela) producida nunha área durante algún tempo denomínase produtividade primaria bruta. Se a esta cantidade se lle resta a enerxía utilizada na respiración e demais procesos vitais, temos a produtividade primaria neta, que é a cantidade de enerxía que queda para o seguinte nivel trófico, é dicir, para os consumidores primarios. Produtividade secundaria: é a cantidade de biomasa acumulada polos organismo heterótrofos a base de materia orgánica inxerida dos niveis tróficos inferiores. Pirámide enerxética. 144

146 UNIDADE Que é unha rede trófica? 23. Reflexiona sobre a pirámide ecolóxica da sabana africana. Por que se representa máis ancha na base, estreitándose cara arriba? 24. Define o que é produtividade primaria bruta, produtividade primaria neta e produtividade secundaria. 25. Observa a pirámide enerxética reproducida na figura. Que tanto por cento da enerxía inicial chega aos consumidores primarios? E aos consumidores secundarios? 26. Segundo o diagrama de barras de produtividade de diferentes ecosistemas: a) Cales son os de máis produtividade neta? b) E os de menos? 8. Ciclos da materia A materia, como nutriente, non procede do exterior do ecosistema, polo que debe reutilizarse mediante ciclos bioxeoquímicos. Os átomos dos elementos químicos pasan a formar a materia orgánica dos seres vivos (plantas e animais). Despois, mediante a acción dos descompoñedores, son transformados en materia inorgánica de novo, volvendo a iniciarse outro ciclo. Os vexetais realizan a fotosíntese incorporando ao seu organismo materia do solo e do aire. Cando o vexetal é inxerido e dixerido por un herbívoro, esta materia pasa ao corpo do animal. Se o herbívoro é devorado por un animal carnívoro, a materia incorpórase ao corpo do carnívoro. Podemos dicir que nas pirámides tróficas a materia vai pasando dun piso ao piso superior. Hai que ter en conta tamén que en cada piso morren seres vivos, o que provoca a descomposición da materia do seu organismo e a súa incorporación ao biótopo. Esta tarefa é efectuada polos organismos descompoñedores (bacterias, fungos...) Chamamos ciclo da materia á circulación da materia desde o medio físico aos diferentes niveis de seres vivos e a volta ao medio físico (inorgánico), de onde volverá outra vez a incorporarse á biocenose. 145

147 Os seres vivos Fluxo da enerxía É a circulación da enerxía nos ecosistemas e a difusión ao medio exterior sen que se recupere ou recicle. Os vexetais toman a enerxía do Sol e incorpórana á pirámide de enerxía. Cando un ser vivo se alimenta doutro toma parte da súa enerxía, que tamén circula de abaixo a arriba pola pirámide. Por outra parte, cada organismo gasta parte da enerxía que toma en forma de traballo, movemento, calor, etc. Esta enerxía, ao irradiarse ao exterior, pérdese. Cando os seres vivos morren, parte da súa enerxía é asimilada polos descompoñedores e outra parte pérdese no medio exterior. Ciclo da auga Formada por hidróxeno e osíxeno, a auga é un recurso natural renovable e presenta algunha achega extra á hidrosfera procedente da actividade do magma. Ciclo da auga. As plantas absorben a auga do solo e, por medio da fotosíntese, descompóñena en osíxeno, que pasa á atmosfera, e en hidróxeno, que, unido ao dióxido de carbono do aire, pasa a formar materia orgánica. Na respiración celular, a materia orgánica reacciona co osíxeno do aire e desprende dióxido de carbono e vapor de auga. O vapor de auga pasa á atmosfera, e mediante as precipitacións (chuvia, neve..) volve ao solo, pechando o ciclo. Ciclo da auga con datos cuantitativos. 146

148 UNIDADE 4 Ciclo do carbono O carbono forma parte do dióxido de carbono, CO2, que existe como gas na atmosfera e disolto na auga dos océanos, de onde é captado polos produtores. Mediante a fotosíntese, os átomos de carbono que compoñen o dióxido de carbono pasan a formar parte da mesma materia orgánica das plantas e das algas. Despois, durante a respiración celular, o carbono da materia orgánica pasa a formar dióxido de carbono. Ciclo do carbono. Cando se queiman depósitos de carbón, petróleo ou gas natural, os átomos de carbono que conteñen transfórmanse en dióxido de carbono, que volve á atmosfera, pechando así o ciclo. Ademais dos seres vivos, no ciclo do carbono interveñen fenómenos xeolóxicos como as erupcións volcánicas, 147

149 Os seres vivos que desprenden CO2, e as precipitacións que arrastran CO2 e ións de calcio disoltos, que formarán despois rochas calcarias. Modelo simplificado do ciclo do carbono. Ciclo do nitróxeno Existe gran cantidade de nitróxeno libre, N2, na atmosfera, pero débese transformar para que os organismos autótrofos o poidan utilizar. O nitróxeno incorpórase aos seres vivos en forma de nitratos disoltos en auga, que as plantas verdes absorben polas raíces. Por esta razón, a falta de nitratos nos solos é con frecuencia causa do escaso crecemento das plantas. O nitróxeno atmosférico e principalmente o contido no amoníaco procedente dos seres vivos, excrementos e cadáveres, transfórmase en nitritos e nitratos mediante bacterias de diversos tipos: - Bacterias fixadoras de nitróxeno atmosférico: Viven en simbiose nas raíces das leguminosas. O solo, despois dunha colleita de leguminosas, queda enriquecido en nitróxeno. - Bacterias amonificantes: Degradan o nitróxeno das proteínas dos restos orgánicos e forman amoníaco. 148

150 UNIDADE 4 - Bacterias nitrificantes: Transforman o amoníaco en nitritos e despois en nitratos. - Bacterias desnitrificantes: Transforman os nitratos de novo en nitróxeno atmosférico. Ciclo do nitróxeno. Ciclo do fósforo O fósforo é un dos principais compoñentes do ADN dos seres vivos e ten moita importancia na transferencia de enerxía nos procesos biolóxicos. Ademais os compoñentes minerais dos ósos dos vertebrados son fosfatos. As plantas toman o fósforo en forma de sales minerais do solo. Os animais tómano ao inxerir plantas. Cando os animais e as plantas morren, descompóñense. O fósforo Ciclo do fósforo no medio oceánico. 149

151 Os seres vivos pasa de novo ao medio terrestre, onde queda dispoñible para as plantas, reiniciándose así o ciclo. No mar, pola acción da auga, as rochas fosfatadas desprenden fósforo, que pode pasar ás algas, comezando outra vez o ciclo, chamado xeolóxico. Ciclo do fósforo. 27. Describe o proceso do ciclo da auga nos seres vivos. 28. Observa a ilustración sobre o ciclo do carbono. Que elementos ou procesos envían CO2 á atmosfera? 29. Como se transforman o nitróxeno atmosférico e o contido no amoníaco procedente dos seres vivos en nitritos e nitratos que poden ser utilizados polas plantas? 150

152 UNIDADE 4 9. Evolución dos ecosistemas Nos ecosistemas hai sempre unha certa variación no número de individuos das diferentes especies. Este individuos desprázanse dentro e fóra do seu medio habitual, aparecen novas especies, desaparecen outras que xa habitaban no ecosistema, etc. Todas estas variacións e casos particulares, cos seus imprevistos, alteracións e contratempos, presentan unha tendencia común cara ao equilibrio entre todos os elementos que o integran e cara a súa autoorganización. Incendio forestal. Sucesións ecolóxicas Se non hai grandes cambios ambientais, os ecosistemas tenden a quedar en situación estacionaria. É dicir, conservan os seus parámetros básicos (biomasa, produtividade, diversidade...) e varían só ao ritmo das estacións, dos días e dos ciclos vitais. Non obstante, os ecosistemas poden sufrir cambios e perturbacións en diversa escala. Os fenómenos de ocupación progresiva dun espazo, a tendencia ao equilibrio e a readaptación da composición de especies que integran un ecosistema constitúen as sucesións ecolóxicas. Chamamos sucesións ecolóxicas aos cambios graduais na composición de especies nun ecosistema por substitución dunhas especies por outras que se producen como resposta aos cambios medioambientais. Podemos distinguir dous tipos: Sucesión ecolóxica primaria: É a sucesión que se produce en lugares onde nunca houbo seres vivos (virxe), como cando se coloniza unha illa volcánica acabada de formar. A sucesión primaria pode iniciarse a partir de situacións moi variadas: erupcións volcánicas, corrementos de terra, avenidas moi fortes. O proceso empeza coa chegada das primeiras especies que colonizan o novo medio. Son as chamadas especies pioneiras (oportunistas). Pero co paso do tempo non resisten a competencia doutras máis espe- 151

153 Os seres vivos cializadas (que aproveitan mellor os recursos dispoñibles) e son logo desprazadas. A sucesión continúa pasando por diversas etapas ata que o ecosistema chega a unha situación de equilibrio, na que hai maior diversidade de especies e mellores probabilidades de vida para todas. Cando un ecosistema chega ao estado de equilibrio co medio exterior e se atopa estabilizado interiormente, dicimos que é un ecosistema clímax. Empregamos o termo madurez dun ecosistema para referirnos ao grao no que este, na sucesión ecolóxica, se aproxima ao clímax. Imaxe simplificada dunha sucesión nun terreo baldío ata chegar a bosque. Nas sucesións prodúcense estes cambios: - As plantas máis típicas das etapas iniciais son herbas, logo son substituídas por especies leñosas, que ocupan máis densamente o espazo. - Segundo avanza a sucesión avanza a complexidade. Os ecosistemas maduros son máis complicados, teñen máis especies de seres vivos. - A produción dun sistema pode descompoñerse en dous capítulos: respiración e produción neta. Na fase de madurez, os ecosistemas deberían investir todo o seu traballo de produción no gasto enerxético, de forma que non medrase a biomasa senón que só se renovase. - A produción primaria ou fotosíntese é maior nas comunidades pouco maduras, ou iniciais, que nas climácicas. - Os ecosistemas sometidos a incendios frecuentes ou a avenidas periódicas ou outras formas de alteración reiterada nunca poden chegar ao ecosistema clímax, permanecen nunha condición xuvenil. 152

154 UNIDADE 4 Os organismos dos ecosistemas agrarios son mantidos artificialmente nunha condición xuvenil dada a perturbación continua a que están sometidos pola extracción de produtos mediante a explotación agraria. Ecosistemas novos (en desenvolvemento) Ecosistemas maduros (clímax) Fluxo da enerxía crecemento (produción) Fluxo da enerxía crecemento (produción) mantemento (respiración) mantemento (respiración) Sucesión ecolóxica secundaria. É a sucesión iniciada nun lugar onde antes xa existía un ecosistema doutras comunidades. A situación previa é alterada total ou parcialmente por causas naturais ou provocadas e, como consecuencia, aparece un ecosistema de características diferentes. É o caso dos bosques afectados por un incendio, de áreas naturais afectadas por unha gran contaminación, ou de campos de cultivos abandonados. As sucesións secundarias pódense reiniciar a partir de calquera etapa, non sempre desde o principio. Prodúcense moi rapidamente pois no lugar poden quedar sementes ou restos da comunidade anterior. Sucesión e explotación. As sociedades humanas manteñen artificialmente ecosistemas nun nivel de inmaturidade. Por exemplo, nos campos de cereais só se permite o desenvolvemento dunha especie mediante a práctica do desherbado e a aplicación de pesticidas. O ser humano tala os bosques e dedícaos a cultivos ou pasteiros. Os rabaños heteroxéneos de herbívoros son substituídos por herbívoros dunha soa especie. Os depredadores competidores do home acaban sendo extinguidos. O inconveniente destas accións humanas é a perda de complexidade dos ecosistemas e tamén a perda de estabilidade, o que implica unha menor capacidade de resposta ante os desequilibrios do sistema e as agresións a este. 153

155 Os seres vivos 30. Que é unha sucesión ecolóxica? 31. Define sucesión ecolóxica primaria e pon un exemplo. 32. Dos seguintes exemplos, di cales son ecosistemas xuvenís e cales ecosistemas maduros: un bosque de carballos e castiñeiros de máis de cen anos de idade, unha horta, unha plantación de piñeiros na que se limpa constantemente a maleza, un lago, un acuario doméstico con mantemento diario, un campo de millo. 10. O impacto do ser humano nos ecosistemas O aumento de poboación e a sobreexplotación dos recursos naturais alteran os ciclos naturais das interaccións entre a atmosfera, os océanos e a codia terrestre. A contaminación é unha alteración do medio con efectos negativos para os seres vivos, ocasionada por substancias vertidas ao aire, ás augas, e ao chan. Esta contaminación afecta aos ecosistemas en moitos aspectos. Os seres humanos debemos medir as consecuencias que esta sobreexplotación e os novos hábitos de consumo teñen sobre a biosfera e intentar non contaminar o medio ambiente e facer da terra un lugar habitable para todos os seres vivos, en especial para a humanidade. Contaminación do aire Nivel de emisións de dióxido de carbono. 154

156 UNIDADE 4 A emisión de gases nocivos ao aire provoca no planeta estes perigosos efectos: - Aumento do efecto invernadoiro: A cantidade de CO2 emitida á atmosfera pola combustión do carbón e dos derivados do petróleo nas industrias e no transporte aumentou moito nas últimas décadas e segue medrando sen parar. Igualmente ocorre cos gases CFC (clorofluorocarbonados), usados nos aerosois e sistemas de refrixeración, e co metano que produce o gando vacún. Estes gases forman unha capa na atmosfera que permiten o paso dos raios solares pero impiden que o calor da superficie da terra irradie cara o exterior e se arrefríe. Funcionan así como o teito dun invernadoiro. Perda da cuberta forestal a nivel mundial. De acordo cos expertos, este fenómeno está producindo un aumento da temperatura media do planeta que ten como efecto principal o que se chama cambio climático. - Cambio climático: o aumento do efecto invernadoiro a causa das emisións de gases provoca segundo os expertos, cambios no clima, como un lixeiro incremento das temperaturas medias en todo o planeta. As consecuencias do cambio climático poden ser: aumento do nivel do mar pola fusión dos casquetes polares e glaciares, desaparición de zonas de cultivo próximas ás costas, cambios no réxime de precipitacións, etc. Bloque de xeo desprendido. 155

157 Os seres vivos Documento da NASA con imaxes da extensión da capa de ozono no polo sur nos meses de outubro, desde 1979 ata As unidades Dobson que se mencionan aquí utilízanse para medir o grosor desa capa. - A destrución da capa de ozono: Os gases CFC dos aerosois, insecticidas, sistemas de refrixeración, etc. chegan á estratosfera. Alí son descompostos polas radiacións ultravioletas e liberan cloro, que reacciona co ozono destruíndoo: Cl + O3 O2 + ClO Isto debilita a capa de ozono (O3) na estratosfera e favorece a chegada de radiacións ultravioletas á superficie do planeta, que afectan ao noso sistema inmunolóxico e son canceríxenas. Os incendios forestais agravan os problemas medioambientais. - A chuvia ácida: a combustión do carbón e dos derivados do petróleo produce dióxido de xofre. Os motores dos automóbiles e dos avións desprenden óxidos de nitróxeno. Estas substancias, combinadas co vapor de auga da atmosfera, forman ácido sulfúrico e ácido nítrico que caen á Terra en forma de chuvia ácida, destrúe follas de árbores, acidifica o chan e pode provocar a morte de bosques enteiros. 156

158 UNIDADE No gráfico de barras sobre emisións de CO2 á atmosfera, observa e escribe: a) Que tres zonas do mundo teñen un nivel máis alto de emisións. b) Son áreas do mundo moi industrializadas ou pouco industrializadas? 34. Explica en que consiste o efecto invernadoiro e que consecuencias ten. Contaminación da auga A contaminación da auga débese, ademais de a causas naturais, á actividade humana. Os refugallos producidos pola actividade humana que se verten na auga deposítanse na terra, infíltranse no subsolo e chegan aos acuíferos, aos lagos, aos ríos e aos océanos. Os contaminantes máis daniños son as augas residuais urbanas, os fertilizantes e pesticidas agrícolas e os residuos industriais. Estes vertidos levan microorganismos patóxenos, que poden causar enfermidades como o cólera e a disentería; e substancias tóxicas, como o chumbo, o mercurio e o cadmio, que son velenosas. Os vertidos de petróleo no mar e no litoral provocan as máis graves e catastróficas contaminacións, coma a sufrida polo afundimento do petroleiro Prestige nas costas galegas, ocasionando unha terrible marea negra. A catástrofe do Prestige nas costas de Galicia xerou unha reacción de solidariedade en toda España e Europa. 157

159 Os seres vivos O mar de Aral No mar de Aral tivo lugar unha das grandes catástrofes ecolóxicas do noso tempo. Por unha política equivocada de utilización das augas dos ríos que lle son tributarios, o mar de Aral ten na actualidade a metade do seu tamaño hai corenta anos e o 90% das terras próximas a el están convertidas en deserto. Ata principios dos anos sesenta o mar de Aral era o cuarto lago máis importante do mundo. Tiña unha superficie de km 2. Capturábanse nel unhas toneladas de peixe ao ano e estaba circundado por unha superficie moi extensa de terras húmidas. Entre 1954 e 1960 o goberno soviético ordenou a construción dun canal de 500 km que tomaría a auga do río Amu Daria e a distribuiría nunha gran área para regar inmensos campos de algodón. A operación foi un éxito. Púxose en cultivo unha superficie de tres millóns de hectáreas novas. Como a auga non era suficiente, aumentou a cantidade retirada dos ríos para uso agrícola e para abastecer á poboación que se trasladou á zona para as novas actividades. De feito, a poboación medrou en más de 10 millóns de habitantes. Doutra parte, a pouca eficacia no procedemento de rego provocou a perda de gran cantidade de auga. Como consecuencia desa serie de factores, a situación actual é esta: o mar de Aral ocupa hoxe a metade do seu tamaño orixinal. O 95% por cento das terras húmidas que o rodeaban están convertidas actualmente en deserto. Quedaron ao descuberto máis de km 2 de areas salinizadas. Moitos pobos pesqueiros quedaron a máis de 60 km da costa. O clima da rexión, suavizado antes pola acción das augas, converteuse en moito máis extremo, sen falar do aumento de enfermidades relacionadas co uso incontrolado de praguicidas e fertilizantes. Contaminación do solo Na agricultura, para compensar o empobrecemento de nitróxeno, potasio e fósforo que precisan as plantas, engádense abonos e fertilizantes aos terreos de cultivo. Os abonos inorgánicos enriquecen o solo cos sales minerais que lles faltan, pero poden ocasionar un grave desequilibrio ecolóxico ao alterar o ciclo dos microorganismos que forman os humus. Igualmente, os residuos das explotacións gandeiras levan moito nitróxeno, fósforo, potasio e microorganismos. Estas substancias do solo poden pasar á auga, ao aire e ás cadeas tróficas: a parte dos fertilizantes que non aproveitan as plantas van parar ás augas e provocan nelas un fenómeno chamado eutrofización, que é un desenvolvemento excesivo de algas (produción primaria) polo enriquecemento de nutrientes minerais da auga. 158

160 UNIDADE 4 Esquema do proceso de eutrofización nun lago de Estados Unidos. As algas da superficie producidas pola eutrofización actúan como pantalla na capa de auga e reducen a superficie que recibe a luz. Por outra parte, nas capas profundas, pola descomposición das algas, prodúcese ácido sulfhídrico (de olor desagradable) e unha gran diminución da cantidade de osíxeno, que dificulta a vida dos peixes, que se ven obrigados a abandonar estas augas ou morren. Un lago antes e despois de sufrir o proceso de eutrofización. Os praguicidas e herbicidas usados para combater as pragas de insectos e as malas herbas permanecen moito tempo sen degradarse e producen o envelenamento dos seres vivos. Poden acumularse nas cadeas tróficas provocando alteracións fisiolóxicas e a morte en moitos seres vivos, aínda que estean moi afastados da zona onde se empregaron. 35. Observa a fotografía dunha zona desecada do mar de Aral e le o texto complementario sobre este tema. Elabora un breve resumo dese texto. 36. Explica brevemente o fenómeno da eutrofización nos ecosistemas acuáticos. As aglomeracións urbanas Os seres humanos producimos grandes cantidades de residuos sólidos e líquidos. As augas residuais levan produtos tóxicos, materia orgánica e microorganismos patóxenos. 159

161 Os seres vivos Os vertedoiros de residuos tóxicos urbanos (RSU) contaminan os acuíferos subterráneos a través dos lixiviados, que son os produtos arrastrados dos compoñentes solubles do vertedoiro polas augas de infiltración. Os vertedoiros constitúen un foco de malos olores, proliferacións de ratas, infeccións, e producen un grave deterioro do solo e da paisaxe, supoñendo ademais un perigo de incendio para o entorno. Tempo medio de degradación de diferentes materiais e produtos. As incineradoras que utilizan o lixo dos residuos urbanos como combustible para xerar enerxía producen dioxinas, que son substancias moi tóxicas e dificilmente degradables, son canceríxenas e poden alterar as funcións dos seres vivos. A alternativa aos vertedoiros, como recomenda a Comisión Europea, é o reciclado de materiais, reducindo así o consumo e evitando o esgotamento dos recursos. A perda da biodiversidade As actividades humanas exercen no medio ambiente un forte impacto, que provoca a extinción dun gran número de especies e pon en perigo outras moitas. As causas que provocan esta perda de especies son a contaminación a todos os niveis, a tala dos bosques, os incendios forestais, o cambio climático, a chuvia ácida, a sobreexplotación dos recursos naturais... Se unha especie se extingue, o equilibrio dos ecosistemas altérase, xa que se perde un lugar na ampla rede trófica á que pertencía, e pérdese tamén unha información xenética que deriva de millóns de anos de proceso evolutivo. En xeral, a acción humana tende a homoxeneizar a flora e a fauna para facer máis produtivos os ecosistemas, facéndoos ao mesmo tempo máis inmaturos, máis vulnerables aos cambios e máis propensos á produción de pragas, etc. 160

162 UNIDADE 4 Número de especies coñecidas. 37. Observa a ilustración sobre o tempo de degradación de diferentes produtos e materiais. Anota o número de anos que tardan en degradarse o papel, o filtro dun cigarro, un pneumático e un envase de aluminio. LEMBRA: A ecoloxía é a ciencia que estuda as relacións entre os seres vivos e a relación entre estes e o medio ambiente. Un ecosistema é o conxunto de seres vivos que viven nun lugar ou área concretos e as relacións que manteñen co medio. Os compoñentes dun ecosistema son o conxunto de poboacións que viven nel, chamadas biocenose ou comunidade, e o lugar onde viven, cos seus factores físicos e químicos, chamado biótopo. Todos os ecosistemas teñen dous tipos de compoñentes: compoñente abiótico formado polas substancias minerais, gases, factores climáticos, etc., e compoñente biótico formado polo conxunto de seres vivos que viven no ecosistema. 161

163 Cada ecosistema posúe uns factores ambientais que condicionan a vida dos seres que viven nel e unhas especies características. De acordo con esas condicións ambientais a superficie do noso planeta divídese en grandes rexións chamadas biomas, que poden ser terrestres ou acuáticos. Nos biomas terrestres os principais factores ambientais abióticos son os climáticos (luz, temperatura, humidade, pluviosidade e vento), a topografía e o tipo do solo. Os grandes biomas terrestres son a zona de xeo, a tundra, a taiga, o bosque caducifolio, a pradería, o bosque mediterráneo, o deserto, a sabana e o bosque tropical. Nos biomas acuáticos os principais factores ambientais abióticos son a luz, a salinidade, os gases disoltos na auga, a temperatura e a presión hidrostática. Os organismos acuáticos clasifícanse en tres grandes grupos segundo o tipo de hábitat: bentos (seres que viven fixos no fondo ou que se desprazan sobre el), placto (seres microscópicos que viven nas capas máis superficiais da auga) e necto (seres vivos que nadan libremente polo medio acuático coma os peixes e os mamíferos acuáticos). Os seres vivos adoptan características de estrutura e condutas que lles permiten realizar as súas funcións vitais. Estas características, adquiridas no proceso evolutivo ao longo de miles de anos, denomínanse adaptacións e poden ser morfolóxicas, de comportamento, fisiolóxicas, etc. As relacións intraespecíficas son as que se establecen entre individuos da mesma especie. Teñen como finalidade principal a reprodución, o coidado da prole e a axuda para buscar alimentos. Existen varios tipos de relacións intraespecíficas: poboacións familiares, gregarias, sociais, coloniais, etc. As relacións interespecíficas son as que se establecen entre individuos de distintas especies, xeralmente coa finalidade de obter alimento. Esta interrelación non sempre é beneficiosa para as dúas especies, mesmo podendo ser prexudicial para unha ou as dúas especies. Poden ser: depredador-presa, competencia, inquilinismo, comensalismo, simbiose, parasitismo, etc. O conxunto de biomas e de ecosistemas da Terra, tanto acuáticos como terrestres, constitúe a biosfera. A nutrición dos seres vivos poden ser autótrofa ou heterótrofa. Os seres autótrofos son os vexetais, que transforman por medio da función clorofílica a materia inorgánica en orgánica, utilizando a enerxía procedente do Sol. Denomínanse produtores, porque producen materia orgánica a partir de substancias que non o son. Os seres heterótrofos utilizan a materia orgánica elaborada polos produtores xa que non posúen capacidade para producila ou elaborala. Son os animais, os fungos e os protozoos. Reciben o nome de consumidores e poden ser de varios tipos: consumidores primarios ou herbívoros, consumidores secundarios ou carnívoros e consumidores terciarios ou supercarnívoros. Os descompoñedores son os seres que transforman os restos de materia orgánica en materia mineral, como moitas bacterias e fungos. 162

164 A secuencia mediante a que uns seres vivos se alimentan doutros de distinto nivel denomínase cadea trófica ou alimentaria. Cada un dos diferentes elos desta cadea é un nivel trófico. As redes tróficas son o conxunto de cadeas tróficas interconectadas que expresan todas as posibles relacións alimentarias que se dan entre os organismos dun ecosistema. Unha pirámide alimentaria é unha representación gráfica na que cada nivel trófico se representa por un paralelogramo. Existen varios tipos de pirámides segundo o factor que representan: pirámides numéricas, pirámides de biomasa, pirámides de enerxía... A produtividade dun ecosistema é a relación que existe entre a produción de materia orgánica e a biomasa. Recibe o nome de ciclo da materia a circulación da materia desde o medio físico aos diferentes niveis de seres vivos e a volta ao medio físico, de onde volverá outra vez a incorporarse á biocenose. Os principais ciclos da materia nos ecosistemas son o ciclo da auga, o carbono, o nitróxeno e o fósforo. O fluxo da enerxía é a circulación da enerxía nos ecosistemas e a difusión ao medio exterior sen que se recupere ou recicle. Os ecosistemas evolucionan no tempo experimentando variacións no número de individuos das diferentes especies, desprazándose dentro e fóra do seu medio habitual, aparecendo novas especies, desaparecendo outras, etc. Reciben o nome de sucesións ecolóxicas os cambios graduais na composición de especies dun ecosistema por substitución dunhas especies por outras, que se producen como resposta aos cambios medioambientais. Poden ser primarias ou secundarias. Os principais factores debidos á acción humana que están a causar efectos nocivos sobre os ecosistemas son os seguintes: - Contaminación do aire: incremento do efecto invernadoiro, cambio climático, destrucción da capa de ozono, chuvia ácida, etc. - Contaminación da auga: augas residuais urbanas, fertilizantes e pesticidas agrícolas, residuos industriais, vertidos de petróleo, etc. - Contaminación do solo: abonos e fertilizantes agrícolas, residuos de explotacións gandeiras, praguicidas, herbicidas, etc. - Residuos procedentes das grandes aglomeracións urbanas: vertedoiros de residuos sólidos urbanos (RSU), incineradoras, etc. - Perda da biodiversidade provocada pola extinción dun gran número de especies debida á contaminación, a tala dos bosques, os incendios forestais, a sobreexplotación dos recursos naturais, etc. 163

165

166 CLAVE DE CORRECCIÓN

167 Unidade Unha rocha non é un ser vivo xa que está formada por materia mineral e non pode realizar as funcións vitais. O corazón é un órgano que non pode vivir separado do organismo, polo que non pode considerarse un ser vivo. Unha árbore é un ser vivo. Unha nube está formada por vapor de auga, que é unha substancia inorgánica moi simple e por tanto no ten o nivel de organización dos seres vivos. Unha esponxa é un animal mariño pluricelular, polo tanto é un ser vivo. Non se pode considerar unha reprodución porque non se obtén un novo ser igual ao seu proxenitor senón só un fragmento deste. 3 Materia orgánica Materia inorgánica Tamaño das moléculas Pequeno Grande Cantidade de enerxía Pouca Moita Atópase en Medio ambiente Seres vivos 4 5 Anxo estuda o nivel de poboación e comunidade, xa que lle interesa a poboación de araos e a súa relación co medio. Uxía estuda procesos xenéticos que corresponden ao nivel macromolecular. Anxo realiza traballos de campo mentres que Uxía investiga no laboratorio. Proteína: nivel macromolecular, abiótico. Electrón: nivel partículas subatómicas, abiótico. Ácido graxo: nivel moléculas simples, abiótico. Retículo endoplasmático: nivel orgánulos celulares, abiótico. Bidueiro: nivel organismos, biótico. Corazón: nivel órganos, biótico. Xofre (S): nivel átomos, abiótico. 166

168 SOLUCIÓNS Piñeiral: nivel comunidades, biótico. Virus do SIDA: nivel macromolecular, abiótico. Paramecio: nivel celular, biótico. Tecido óseo: nivel tecidos, biótico. Electrón < Xofre (S) < Ácido graxo < Proteína < Virus do SIDA < Retículo endoplasmático < Paramecio < Tecido óseo < Corazón < Bidueiro < Piñeiral As plantas obteñen o carbono do CO 2 atmosférico e o hidróxeno procede da auga, ambas substancias moi abondosas na natureza. É debido a que a auga é un amortecedor térmico, é dicir, que modera os cambios de temperatura. Xa que logo, a costa galega, máis húmida que o interior, ten un clima máis moderado. Funcións da auga: actúa como disolvente, serve de medio de transporte, é un medio de reacción e é termorreguladora. Funcións dos sales minerais: forman parte do esqueleto, interveñen na transmisión do impulso nervioso e na contracción muscular e forman parte doutras moléculas de importancia vital. A auga é o compoñente predominante do sangue Por hidrólise ou rotura da molécula dun polisacárido obtéñense numerosas moléculas de disacáridos (por exemplo, da hidrólise do amidón obtense maltosa). A hidrólise dun disacárido orixina dúas moléculas de monosacáridos (por exemplo, a hidrólise de maltosa orixina dúas moléculas de glicosa). Pola súa función illante, xa que a graxa é mala condutora da calor. 167

169 Os seres vivos A molécula de amidón é igual en todos os vexetais. En cambio as proteínas, tanto dos animais como dos vexetais, son moi variables e diferentes para cada organismo. Ácido nucleico Estrutura Función ADN Cadea dobre de nucleótidos Contén información xenética ARN Cadea simple Serve de molde para a síntese de proteínas a) Glicosa b) Graxa c) ADN d) Anticorpo Pode tratarse de ácido nucleico. Os animais obteñen as vitaminas da súa dieta, ao alimentarse tanto de vexetais como doutros animais. Para subministrar ao organismo todos os principios inmediatos que necesita, especialmente as vitaminas. Glicosa (glícido monosacárido), colesterol (lípido), aminoácido (proteínas), cera (lípido), nucleótido (ácidos nucleicos), amidón (glícido polisacárido), hemoglobina (proteína), maltosa (glícido disacárido), ácido graxo (lípidos), insulina (proteína), celulosa (glícido polisacárido). Todo organismo vivo debe constar cando menos dunha célula. 168

170 SOLUCIÓNS a) Toda célula procede doutra célula. b) Todos os seres vivos están formados por unha ou máis células. c) A célula é a unidade anatómica e fisiolóxica dos seres vivos. Observaría a presenza ou ausencia de núcleo. O retículo endoplasmático liso transporta e almacena substancias. O retículo endoplasmático rugoso serve ademais de soporte aos ribosomas encargados da síntese das proteínas. Terá máis ribosomas unha célula nova, xa que necesita máis proteínas e estas sintetízanse nos ribosomas. Terá máis mitocondrias unha célula nova porque necesita máis enerxía. a) Falso. b) Verdadeiro. c) Verdadeiro. d) Falso. Se romperan os lisosomas destruiríase a célula pola acción dos encimas dixestivos. O espermatozoide é unha célula con flaxelo. A súa función é a de permitir o desprazamento da célula. É unha célula animal. 169

171 Os seres vivos O núcleo non podería sobrevivir en ningún dos dous casos, xa que nel están as características hereditarias e o resto da célula é necesario para realizar as funcións vitais. Mais existen células que poden perder o núcleo, como os hematíes, que perden por iso a facultade de reproducirse. As células humanas teñen 46 cromosomas. O óvulo humano ten 23 cromosomas xa que é un gameto ou célula reprodutora. Os gametos teñen a metade de cromosomas que o resto das células porque é necesario que o número de cromosomas de cada especie se manteña invariable. Cada individuo recibe a metade dos seus cromosomas do seu pai e a outra metade da súa nai. Ten cuberta externa Ten mitocondrias Pode ter mobilidade Pode formar tecidos Ten nutrición autótrofa Ten nutrición heterótrofa Célula animal Non Si Si Si Non Si Célula vexetal Si Si Si Si Si Non