El documento proporciona información sobre ecosistemas. Explica que un ecosistema consiste en una comunidad biológica y los factores abióticos que constituyen su medio ambiente. Describe los flujos de energía y materia entre los organismos a través de cadenas alimenticias y ciclos biogeoquímicos. Además, explica conceptos como la fotosíntesis, respiración celular y los diferentes niveles de organización biológica, desde los átomos hasta los ecosistemas. Por último, present
2. Ecosistema
• Conocimiento sobre flujo de energía y niveles de organización
de los seres vivos.
1. Flujos de energía entre los niveles trófico
2. Fotosíntesis y respiración celular
3. Niveles de organización de los seres vivos
4. Teorías sobre el origen de la vida
5. Teorías de la evolución de las especies
3. Ecosistema
Un ecosistema consiste en una
comunidad biológica de un lugar y de
los factores físicos y químicos que
constituyen el medio abiótico
Un ecosistema está formado por los
seres vivos (elementos bióticos), su
ambiente físico (elementos abióticos)
y las interacciones que existen entre
sí y el medio que los rodea.
Componente de un ecosistema
Clasificación de un ecosistema
7. Redes alimenticias
• Los productores o autótrofos Son los organismos que se ubican
en la base de la cadena alimenticia. Captan directamente la energía
del sol y mediante la fotosíntesis la convierten en energía química
que es almacenada en sus tejidos.
• Los consumidores o heterótrofos Son los organismos
heterótrofos, es decir, los animales que, al no poder producir su
propio alimento, deben obtener energía consumiendo otros
organismos. Se clasifican en herbívoros, carnívoros y omnívoros,
dependiendo del tipo de organismos de los cuales se alimentan.
• Los descomponedores A medida que los seres vivos se
desarrollan, producen desechos de varios tipos como hojas, ramas
viejas, piel gastada, excrementos, entre otros. Además, con el paso
del tiempo, todos los seres vivos mueren y dejan su propio cuerpo
como desecho. Los descomponedores se encargan de limpiar los
ecosistemas de estos residuos, pues se alimentan de ellos.
8. Flujos de energía
La energía del sol es el origen de toda actividad en la
Tierra y gracias a ella es posible la vida y la
transformación de la materia. La energía solar es utilizada
por las plantas de forma directa durante la fotosíntesis y
otros organismos la obtienen de manera indirecta.
Esta energía puede ser transferida a los organismos de
un ecosistema a través de las cadenas alimenticias.
Red alimentaria
Cadena alimenticia
9. Relaciones entre los organismos
• Intraespecíficas. Son aquellas que
se establecen entre individuos de
igual población que habitan en el
mismo lugar
• Jerarquización.
• Territorialidad.
• Colaboración.
10. • Interespecíficas. Ocurren entre
organismos de diferentes especies. Las
interacciones de estos organismos se
dan en función de la dependencia para
obtener alimento y pueden ser positivas,
neutrales o negativas.
• comensalismo.
• mutualismo.
• Competencia
• Depredación
• Camuflaje
• Canibalismo
• parasitismo
11. La materia en los ecosistemas
Todos los organismos están compuestos de materia y ésta a su vez está constituida por elementos químicos
como el carbono, el fósforo, el calcio, el nitrógeno, entre otros tantos. La materia fluye entre los organismos y el
medio a través de los ciclos naturales.
Los ciclos de la materia indican la manera
cómo las sustancias que cumplen con el papel
de nutrientes circulan desde los seres vivos
hacia los componentes sin vida de los
ecosistemas y viceversa.
Este movimiento de la materia está ligado a la
transferencia de energía que se realiza a partir
de las cadenas y redes alimenticias.
12. Ciclos de la materia o biogeoquímicos
• Los organismos requieren para su desarrollo la presencia de varios elementos y
compuestos químicos esenciales para la vida, algunos de ellos se necesitan en
grandes cantidades y se denominan macronutrientes. Estos se reciclan en los
ecosistemas a través de los ciclos. Entre estos podemos citar el carbono,
hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo, azufre y calcio. Observa el siguiente
gráfico donde se destacan las propiedades de algunos de los macronutrientes
mencionados.
Carbono
Básico para la
formación de
carbohidratos,
proteínas,
lípidos y ácidos
nucleicos.
Oxígeno
Es parte constituyente
del agua. Indispensable
para la supervivencia
de una gran mayoría de
organismos en la Tierra.
Azufre
Forma parte de
las proteínas.
Fósforo
Es parte del ADN y está presente en los
suelos. En la imagen se observa el
fósforo mineral depositado en las rocas.
Participa en la
elaboración de
las proteínas
y se encuentra
en los suelos
y el aire.
Nitrógeno
13. • Energía fluye en un sistema abierto. Una parte, permite el desarrollo de una serie de procesos
en donde se va transfiriendo y transformando, y la otra se disipa a la naturaleza en forma de calor.
• Materia fluye en un sistema cerrado es decir, que vuelve a reutilizarse al circular continuamente
entre los organismos y el ambiente.
• El movimiento permanente de un elemento entre los seres vivos, la atmósfera, la hidrósfera y la
litósfera se llama ciclo biogeoquímico.
Fósforo
Es un elemento no metálico, su símbolo es P y
su nombre viene de las raíces griegas que
significan “portador de luz”. En la naturaleza
aparece combinado con otros elementos,
formando compuestos llamados fosfatos. El
fósforo es un elemento muy reactivo y reacciona
en forma natural con el oxígeno, formando un
óxido, al hacerlo, emite luz.ATP. Compuesto que almacena
la energía de la célula.
14. 1. Los fosfatos presentes en las rocas se disuelven en el
agua de las lluvias.
2. El agua que contiene los fosfatos es absorbida por las
plantas y otros organismos que realizan fotosíntesis. En este
momento, el fósforo está incorporado en el organismo de los
productores.
3. A través de la cadena alimenticia, el fósforo pasa a los
consumidores y regresa a la tierra en forma de excrementos.
4. Los organismos descomponedores transforman el fósforo
en fosfatos, los cuales pueden ser absorbidos nuevamente
por los productores o unirse a las rocas, iniciando el ciclo
nuevamente.
5. El agua de la lluvia también disuelve los fosfatos y los
transporta a los ríos, lagos y océanos. Los fosfatos son
tomados por algas, peces y aves marinas por medio de las
cadenas alimenticias y luego producen guano.
6. Los restos de los organismos marinos van al fondo del mar,
donde dan lugar a la formación de rocas fosfatadas que
permanecen por miles de años hasta que salen a la superficie
por el movimiento de las placas tectónicas.
15. Nitrógeno
Es un elemento químico no metálico, cuyo
símbolo es N y se presenta naturalmente en
forma de gas. Este gas es poco reactivo por
eso se utiliza para conseguir las
denominadas atmósferas inertes, que
consisten en cámaras cerradas donde se
ha reemplazado el oxígeno por nitrógeno
con el fin de evitar la reacción entre
sustancias. El nitrógeno también se emplea
como gas criogénico para obtener
temperaturas alrededor de -195 ºC.
El principal uso comercial del nitrógeno es
en la producción de amoníaco, compuesto
a partir del cual se puede elaborar ácido
nítrico y fertilizantes importantes para la
agricultura.
17. • Fotosíntesis
• El proceso por el cual las plantas y
algunos microorganismos pueden atrapar
la energía lumínica y combinarla con
agua y dióxido de carbono para
convertirla en moléculas de glucosa, se
conoce como fotosíntesis.
• La energía que alcanzan los autótrofos se
mueve a través de todos los organismos
vivos, ya que algunos heterótrofos como
las vacas se alimentan de plantas,
mientras que otros heterótrofos se nutren
de los que comen plantas. La fotosíntesis
es un proceso anabólico complejo. La
reacción general se puede resumir de la
siguiente manera:
6 CO2 + 6H2O + energia de luz enzimas C6H12O6 + 6 O2
dióxido de carbono + agua + energía de luz clorofila glucosa + oxígeno
18. Procariota
Tipos de células
• Son las más primitivas.
• Su organización es sencilla.
• No tienen núcleo definido.
• Son células más pequeñas.
• No poseen sistema de
membranas.
• Constituyen las bacterias.
• Poseen material hereditario.
• Su organización es más compleja.
• Tienen núcleo.
• Son células más grandes.
• Poseen organelos rodeados
de membrana.
• Se presentan en hongos,
animales y plantas.
• Poseen material hereditario.
Eucariota
Pared celular
19. En las hojas de las plantas están los cloroplastos que son las estructuras celulares donde se
da la fotosíntesis. Existen aproximadamente 100 cloroplastos en el citoplasma de las células
vegetales.
Su organización es más compleja que el de una mitocondria, porque su función vital es
producir moléculas de glucosa y liberar oxígeno al ambiente. El proceso de la fotosíntesis se
realiza en dos fases.
20. La fase dependiente de la luz: ocurre cuando la
planta requiere de la luz del sol para transformar
la energía lumínica en energía química. La
clorofila absorbe la luz y los electrones se
mueven en una cadena de transporte que
produce energía en forma de ATP. Durante el
proceso, se rompe la molécula de agua (fotólisis)
que genera iones de hidrógeno y libera oxígeno al
ambiente. Las reacciones suceden en los
tilacoides, que son sacos aplanados que forman
parte de la estructura de la membrana interna del
cloroplasto.
La fase independiente de la luz: tiene lugar
cuando los cloroplastos usan el hidrógeno y el
dióxido de carbono con el fin de elaborar
azúcares para la planta. Las reacciones oscuras
suceden en el día y en la noche, con la condición
de que la fuente de energía (ATP), y otras
sustancias formadas en la luz se encuentren
presentes. Las reacciones de oscuridad se
efectúan en el estroma.
Fotosíntesis y respiración celular
La respiración celular es un proceso
completamente diferente a la fotosíntesis. Veamos
en el siguiente cuadro las diferencias que se dan
entre estos dos procesos.
Comparación entre fotosíntesis y respiración celular
Fotosíntesis Respiración celular
Se realiza en las células
donde hay clorofila.
• Se desprende oxígeno
al ambiente.
• Toma dióxido de
carbono del aire.
• Consume agua.
• Produce glucosa.
• Captura energía.
• Se realiza en los
cloroplastos.
• Necesita de la luz solar.
• Se realiza en todas las
células eucariotas.
• Consume oxígeno del
ambiente.
• Elimina dióxido de carbono al
aire.
• Produce agua.
• Se hace a partir de la
glucosa.
• Libera energía.
• Se da en las
mitocondrias.
• Se efectúa durante las
24 horas del día.
22. Niveles de organización
Tanto los objetos que no tienen vida como los organismos vivos están constituidos por los
mismos elementos químicos. En la Tierra existen aproximadamente 93 elementos, de ellos, los
seis que se muestran a continuación de ellos, los seis que se muestran a continuación son los
que componen gran parte de la materia viva.
(protones,
neutrones
y electrones).
constituyen los
elementos.
Agrupación
de átomos
(bioelementos).
unidades de
materia
viva más pequeñas
24. El origen y
evolución del
universo
El ser humano generalmente ha
pensado que todo lo que nos
rodea está aquí para nosotros.
Llegamos a creer que el universo
fue creado para las personas y
que sus elementos eran como
nosotros.
A través de la historia de la
humanidad, se ha tratado de
resolver el misterio de la formación
del universo y, por ende, el de la
vida en nuestro planeta.
25. Aportes a la teoría del Big Bang
En 1915, Einstein postula la teoría de la Relatividad; demuestra
que la materia puede transformarse en energía y la energía en
materia.
En 1925, Edwin Hubble encuentra evidencia de que existen otras
galaxias.
En la década de 1920, Alexander Friedman, George Lemaître y
Edwin Hubble plantean de forma independiente que el universo
está en expansión.
En 1948, el ruso George Gamow predijo que como consecuencia
de la gran explosión, debía existir una radiación perceptible
denominada radiación cósmica de fondo. Esta radiación, supuso,
Gamow, era el ruido cósmico causado por el Big Bang y que ha
perdurado hasta hoy.
En 1965, Arno Penzias y Robert Wilson descubrieron dicha
radiación y la denominaron radiación de fondo de microondas
cósmicas, pues se encuentra en la región de microondas del
espectro electromagnético. Actualmente es la principal evidencia
del acontecimiento de la gran explosión.
26. La paradoja de un universo temprano increíblemente uniforme,
según lo revela la suavidad de la radiación cósmica de fondo, y
la evidente desigualdad del universo actual.
La ausencia de monopolos magnéticos y demás posibles
reliquias del universo primitivo; la ausencia de rotación del
universo; el carácter plano del espacio, su homogeneidad y debido
a la constante cosmológica de Einstein que no era completamente
errónea.
El universo es mucho más grande de lo que nunca nadie había
supuesto.
La Inflación es
un concepto
muy poderoso y
explica los tres
aspectos
principales de la
cosmología.
Física Cuántica
Astrofísica
27. La hipótesis nebular, formulada por Laplace y
Kant sobre una
propuesta inicial de Descartes, sostiene que el
Sistema Solar podía haberse formado por la
condensación lenta de una nube de gas y polvo,
como consecuencia de la fuerza de gravitación.
Es decir, que a medida que se acercaban las
partículas, el campo gravitatorio se hacía más
intenso y la condensación más rápida, hasta que
la masa total colapsó y dio origen a un cuerpo
denso e incandescente que hoy conocemos
como Sol. Al condensarse, el Sol debió girar cada
vez más rápido y esto provocó la pérdida de
materia en forma de anillos en su zona ecuatorial;
estos anillos dieron origen con el tiempo a los
planetas.
La observación de sistemas planetarios alrededor
de otras estrellas, confirma esta hipótesis.
Formación del Sistema Solar
28. Los materiales más densos se hundieron hacia el interior
del planeta y los más ligeros se fueron hacia el exterior.
La
Tierra quedó estratificada en varias capas.
Entonces la materia más ligera se alejó del Sol y la más
densa quedó más cerca. Se originó una enorme masa de
material incandescente y fundido por efecto de los
choques: la Proto Tierra.
Hace unos 4 500 millones de años ya existía la Tierra.
Estaba muy caliente y rodeada de una atmósfera
primitiva.
Finalmente, esta última es la que sirvió para formar la
Tierra. Los materiales terrestres se acoplaron según su
densidad. Con la disminución de los choques de
meteoritos, la superficie terrestre se enfrió. Aparecen los
océanos terrestres y las primeras rocas de tipo ígneo.
El origen de la Tierra
29. Origen de la vida
“La vida es una exuberancia
planetaria, un fenómeno solar. Es la
transmutación astronómicamente
local del aire, el agua y la luz que
llega a la tierra, en células. Es una
pauta intrincada de crecimiento y
muerte, aceleración y reducción,
transformación y decadencia.
La vida es una organización única.”
Margulis y Sagan
Teoría físico-química de la vida
Las reacciones químicas espontáneas entre los componentes de la
atmósfera
primitiva formarían sustancias orgánicas.
Las fuentes de energía
• Descargas eléctricas producidas por tormentas.
• Radiaciones de sol intensas al no haber capa de ozono.
• Energía geotérmica que sale de la actividad volcánica.
Las condiciones
• Atmósfera sin oxígeno (reductora) para que no se destruyan los
compuestos orgánicos formados.
• Vapor de agua que al condensarse produce lluvias abundantes y
originan los océanos primitivos.
• Reacciones químicas en los océanos que forman compuestos
orgánicos simples.
El resultado
• Las moléculas simples se unen y forman el caldo primitivo que son
mares cálidos con materia orgánica.
• Los materiales orgánicos se aíslan y configuran los coacervados
capaces de reproducirse.
panspermia
31. Origen de las especies
Nuestro planeta, desde su origen hasta nuestros días, ha experimentado diversos cambios que han dado
origen a una amplia variedad de especies. Algunos de estos cambios son: variaciones climáticas,
transformaciones de relieve y alteraciones en la actividad volcánica.
Producto de estas modificaciones ocurridas en el planeta Tierra, los seres vivos han ido evolucionando
continuamente, formándose nuevas especies a la vez que otras iban extinguiéndose.
Recordemos que especie es un grupo de organismos diferentes de cualquier otro grupo y que son
capaces de reproducirse y de tener descendencia fértil.
32. Al observar tanta diversidad de la vida, surgen los primeros
evolucionistas que intentan explicar los procesos de
transformación de unas especies en otras.
Jean
Baptiste
Lamarck
Charles
Darwin
Alfred
Russell
Wallace
selección natural
pinzones
33. La teoría Evolutiva de Darwin y Wallace se basa en los siguientes principios:
1. Todos los organismos tienen una gran capacidad reproductiva.
Si una sola pareja se reproduce y su descendencia cuenta con suficiente
alimento y carece de enemigos y enfermedades, en un número relativamente
corto de generaciones, su progenie llega a ser muy abundante.
2. Al crecer en número una población, la competencia por espacio y alimento
entre sus individuos se torna en una verdadera lucha por la supervivencia.
3. En una población de una misma especie es usual encontrar diferencias
entre los individuos, las cuales pueden ser transmitidas por herencia a sus
hijos.
4. Algunas de las diferencias entre los individuos de una especie pueden
favorecer a algunos y desfavorecer a otros.
5. En una población prevalecen los mejor adaptados sobre los demás. Ellos,
a su vez, tendrán mayores posibilidades de reproducirse y que sus hijos
hereden las características que los hacen estar mejor adaptados. Este
mecanismo se conoce como selección natural.
Resumen
34. La Teoría Actual o Síntesis Evolutiva
La Genética de Mendel sustenta la base de la teoría de la Evolución, con el
aporte de que los organismos heredan de sus progenitores ciertos caracteres
y los transmiten a su vez a su prole. En el siglo XX, estos caracteres se
identifican con los genes presentes en la estructura del ácido nucleico.
La investigación actual en las ciencias biológicas sigue aportando datos y
conocimientos que refuerzan las ideas de Darwin como, por ejemplo, la
primatología o la paleoantropología. Estas nos dejan constancia de la existencia
de un antepasado común entre los simios y el ser humano moderno,
consecuencia de una historia evolutiva común y paralela.
Los conocimientos construidos en las diferentes ciencias han establecido los
mecanismos que explican la evolución de los seres vivos. Aportes que se
engloban bajo una sola teoría conocida como Neodarwinismo que conjuga las
afirmaciones del Darwinismo con los descubrimientos de la Genética, la
Paleontología y otras ramas de la Biología.
35. Evidencias de evolución
a) Los restos fósiles de las especies animales y vegetales
que habitaron la Tierra en diferentes eras geológicas.
Los fósiles son restos de un ser vivo que habitó en el
pasado o evidencias de su existencia que ha llegado hasta
nuestra época, gracias a su mineralización o conservación
en algunas rocas.
b) Las extremidades superiores de los mamíferos tienen la
misma distribución ósea.
c) Los embriones de los peces, reptiles y mamíferos son
similares en las primeras etapas de desarrollo embrionario.
d) La biogeografía con eventos geológicos como la deriva
continental llevó a la fragmentación de continentes
incidiendo en los patrones de distribución de las especies y
su aislamiento geográfico.