Biología
1
a i r a d n u c e s
Fedro Carlos Guillén Rodríguez
Fedro Carlos Guillén Rodríguez
1
Fedro Carlos Guillén Rodríguez
1
El libro Ciencias 1. Biología fue elaborado en Editorial Santillana por el siguiente equipo: Dirección General de Contenidos Antonio Moreno Paniagua Dirección de Ediciones Wilebaldo Nava Reyes Dirección de Investigación y Nuevos Desarrollos Lino Contreras Becerril Gerencia de Secundaria Iván Vásquez Rodríguez Gerencia de Arte y Diseño Humberto Ayala Santiago Coordinación de Secundaria José de Jesús Arriaga Carpio Coordinación de Diseño Carlos A. Vela Turcott Coordinación Iconográfica Nadira Nizametdinova Malekovna Coordinación de Realización Alejo Nájera Hernández Coordinación de Ciencias Mateo Miguel García Edición Sergio Campos Peláez Asistencia editorial Rubí Fernández Nava Corrección de estilo Pablo Mijares Muñoz, Enrique Paz Ochoa y Leticia García Rello Colaboración en evaluaciones tipo PISA Gabriela Itzchel Salgado Jaramillo y Francisco Javier Mendoza Aguirre Edición de Realización Gabriela Armillas Bojorges Edición Digital Miguel Ángel Flores Medina Diseño de portada e interiores Beatriz E. Alatriste del Castillo Diagramación Luz María Rosas López/ Zapfiro Design Iconografía Iván Navarro Juárez y Yina Garza Hernández Ilustración Lourdes Guzmán Muñoz, Maricarmen Guzmán Muñoz y Alma Julieta Núñez Cruz Cartografía y gráficas Israel Pantoja Galicia, Ricardo Ríos Delgado Fotografía Archivo Santillana, Photos To Go, Thinkstock, Glow images, Proceso foto y Archivo Digital, Página 39: Andy Lidstone/Shutterstock.com, Página 79: Shutterstock, Imagen 66671 66671026 026
muzsy/
muzsy /Shutterstock.com Digitalización de imágenes María Eugenia Guevara y Gerardo Hernández Ortiz La presentación y disposición en conjunto y de cada página de Ciencias 1. Biología son propiedad del editor. Queda estrictamente prohibida la reproducción parcial o total de esta obra por cualquier sistema o método electrónico, incluso el fotocopiado, sin autorización escrita del editor. © 2011 2011 por Fedro Carlos Guillén Rodríguez D. R. © 2011 por EDITORIAL SANTILLANA, S. A. de C. V. Av. Río Mixcoac 274, colonia Acacias. C. P. 03240, Delegación Benito Juárez, México, D. F. ISBN: Primera edición:
Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana. Reg. Núm. 802 Impreso en México /Printed in Mexico
2
Este libro se propone estimular el desarrollo de un pensamiento cientíco en el estudiante. Las ventajas de hacerlo son muchas y tienen aplicación en diversos contextos no cientícos; la curiosidad, el escepticismo escept icismo razonado, la veracidad, el trabajo en equipo, son inherentes al trabajo en ciencias y a la vez cualidades humanas muy apreciadas.
n ó i c a Asimismo, es relevante enfatizar la idea de que las mujeres y hombres que se t a la ciencia son personas que al igual que los estudiantes están llenos n dedican acerca del mundo que los rodea por lo que se hacen pregun e detascuriosidad constantes que, a través de diversas aproximaciones, responden para que s podamos comprender mejor a la Naturaleza y sus procesos. La biología, al e al estudio de los seres vivos, es quizá la ciencia que más se acerca a r dedicarse nuestra experiencia cotidiana. Los seres vivos respiramos, nos reproducimos y procesos evolutivos desde hace cientos de millones de años. Estos P seguimos mecanismos de cambio han producido una enorme diversidad que puedes
advertir cotidianamente al comparar organismos con características similares o diferentes y en ello radica una buena parte del conocimiento biológico. Dos son los ejes vertebrales de este libro, ambos muy importantes. Por un lado algunos de los procesos que los seres humanos y los seres vivos compartimos, como la nutrición, la respiración y la reproducción. Por supuesto, con un énfasis en las prácticas que pueden ayudarnos a mantenernos sanos y con una vida plena. El segundo eje se vincula con los cambios que se han originado en el planeta por los procesos de desarrollo humano, en particular desde la Revolución Industrial. La afectación a la diversidad biológica, la contaminación, el calentamiento global, son fenómenos asociados a nuestros modelos de consumo y a prácticas que deben ser modicadas. Revisaremos estos procesos y trataremos de analizar causas, consecuencias y formas de revertir la crisis ambiental que vivimos. Hemos preparado este libro atendiendo a todas estas consideraciones y conamos en que sea una herramienta más para un año escolar exitoso que al nalizar habrá mostrado algunas de las partes más relevantes del conocimiento biológico y sus implicaciones en la vida. El autor
3
Presentación
Bienvenido a tu curso de ciencias, un nuevo ciclo escolar inicia y con él una etapa más en tu desarrollo.
o “La ignorancia arma o niega rotundamente; la ciencia duda” es una frase atri n buida a Voltaire, cuyo verdadero nombre era François Marie Arouet, un lósofo francés del siglo XVIII. m Es interesante analizar estas palabras porque reejan, en gran medida, la forma u en que se construye el conocimiento cientíco. “La ciencia duda” presupone l todo lo que conocemos y conoceremos parte de una curiosidad natural por a que l entender el mundo que nos rodea. tiempos muy antiguos el hombre usó sus conocimientos para mejorar sus A Desde condiciones de vida. El fuego, por ejemplo, le permitió la construcción de herramientas. Civilizaciones antiguas como los griegos y los mayas desarrollaron avances muy notables en ramas como las matemáticas, la geometría y la astronomía. La ciencia es un cuerpo de conocimientos en constante transformación, es dinámica y evoluciona con el desarrollo de nuevas formas de comprender el mundo. Es común y deseable que las percepciones que tenemos sobre la Naturaleza se modiquen de acuerdo al pensamiento cientíco. Por ejemplo, originalmente los seres humanos pensaban que la Tierra era plana o que existían criaturas como las sirenas y los unicornios. Los avances de la ciencia permitieron modicar estas ideas y transformar la percepción humana. Si miras alrededor encontrarás que la ciencia se encuentra en prácticamente cualquier aspecto de tu vida. A veces, sin saberlo, tú mismo la practicas, por ejemplo cuando haces una observación y luego te preguntas “qué pasaría si...”. Tú sabes, por ejemplo, que si lanzas un objeto hacia arriba regresará a la supercie de la Tierra o que cuando llueve y hay Sol, se forma un arco iris. Sabes también que con el agua las plantas crecen y que los hijos tienden a parecerse a sus padres. Todos estos hechos tienen una explicación cientíca y justamente el trabajo de quienes se dedican a la ciencia es encontrar las respuestas que permitan entender el mundo y, en muchos casos, mejorar nuestras condiciones de vida, como ocurre con los avances médicos. La biología es, sin duda, una de las ramas de la ciencia más cercana a nuestra experiencia. En la medida que estudia la vida y su evolución, la biología se vincula con nosotros en muy diversos aspectos, ya que nos permite entender quiénes somos, de dónde venimos y cuál es nuestra posición entre las diversas formas de vida que existen en nuestro planeta. La biología es un saber vinculado directamente contigo. Queremos que aprecies esta cercanía y por ello te ofrecemos este libro. Para acercarte a un mundo donde encontrarás que los procesos vivientes son interesantes y útiles para una vida mejor. 4 Al alumno
Estimado profesor, en el presente libro encontrará la información y herramientas para guiarlo en el seguimiento de la asignatura en aspectos como: competencias que se favorecen, aprendizajes esperados y trabajo de proyectos.
r o En el primer caso las competencias que se busca favorecer son las siguientes: s Comprensión de fenómenos y procesos naturales desde la perspectiva e f científica. Toma de decisiones informadas para el cuidado del ambiente y promoción o r de la salud orientadas a la cultura de la prevención. de los alcances de la ciencia y del desarrollo tecnológico en di p Comprensión l versos contextos. es un tema particularmente importante; existe un consenso básico acerca A Este de que las competencias involucran tres importantes elementos:
Conocimientos. Entendidos como el conjunto de elementos conceptuales que el estudiante posee sobre un tema determinado. Destrezas. Que se refieren a las capacidades con las que se cuenta para enfrentar y resolver un reto o problema. Valores. Que son el conjunto de actitudes con las que el estudiante se relaciona con la sociedad y entre las que destacan la sexualidad, el enfoque de género y la sensibilización sobre temas ambientales.
Por lo anterior es que este libro pretende auxiliarle a la generación integral de estas competencias, presentando información, actividades y reexiones que contribuyan al desarrollo de su tarea educativa. En el caso de los aprendizajes esperados, se busca evitar la dispersión de contenidos y enfatizar aquellos que se consideran pertinentes para su desarrollo y aprendizaje de una manera más completa e integral. Un tema muy importante es el del trabajo por proyectos, ya que estos permitirán poner a prueba la curiosidad para responder preguntas así como las diversas técnicas cientícas para buscar las respuestas. Es importante en este caso su papel orientador para facilitar que estos proyectos logren el objetivo de desarrollar competencias y la capacidad de trabajo colectivo. Los proyectos constituyen el espacio para constatar los avances en el desarrollo de las competencias, ya que favorecen la integración y la aplicación de conocimientos, habilidades y actitudes, dándoles sentido social y personal. Todo proyecto deberá partir de las inquietudes y los intereses de los alumnos, que podrán elegir entre las opciones de trabajo sugeridas en los bloques, tomar éstas como base y orientarlas o, bien, plantear otras más cercanas a sus intereses. También es indispensable planear conjuntamente el proyecto en el transcurso del bloque, con el n de poderlo desarrollar y comunicar durante las dos últimas semanas de cada bimestre. Esperamos un buen año escolar para usted y le deseamos éxito. El autor
5 Al profesor
Contenido Presentación Al alumno Al profesor Contenido Estructura de tu libro
3 4 5 6 10
Bloque 1
2.2 Relaciónentrelaadaptación y lasobrevivenciadiferencial de los seres vivos Integremos
44 48
Lección 3 Interacciones entre la ciencia y la tecnología en la satisfacción de necesidades e intereses
49
3.1 Reconocimientodelasaportaciones delaherbolariadeMéxicoalaciencia y a la medicina del mundo 49 3.2 Implicacionesdeldescubrimiento delmundomicroscópicoenlasalud y en el conocimiento de la célula 53 3.3 Análisiscríticodeargumentospoco fundamentadosentornoalascausas de enfermedades microbianas 61 Integremos 64 La biodiversidad: resultado de la evolución
16
Para comenzar
18
Lección 1 El valor de la biodiversidad
Proyecto Hacia la construcción de una ciudadanía responsable y participativa
66
19
Guíaparaeldesarrollodeproyectos Biodiversidadysustentabilidad
66 70
19
Una nueva actitud Evaluación tipo PISA
72 74
1.1 Comparacióndelascaracterísticas comunes de los seres vivos 1.2 Representación de la participación humana en la dinámica de los ecosistemas 1.3 Valoracióndelabiodiversidad: causas yconsecuencias de su pérdida Integremos
31 37
Lección 2 Importancia de las aportaciones de Darwin
38
23
2.1 Reconocimientodealgunasevidencias apartirdelascualesDarwinexplicó 38 la evolución de la vida
6 Contenido
Bloque 2
La nutrición como base para la salud y la vida
78
Para comenzar
80
Lección 1 Importancia de la nutrición para la salud
81
1.1 Relación entre la nutrición y el funcionamiento integral del cuerpo humano 1.2 Valoración de los benecios de contar con la diversidad de alimentos mexicanos de alto aporte nutrimental 1.3 Reconocimiento de la importancia de la dieta correcta y el consumo de agua simple potable para mantener la salud 1.4 Análisis crítico de la información para adelgazar que se presenta en los medios de comunicación Integremos Lección 2 Biodiversidad como resultado de la evolución: relación ambiente, cambio y adaptación
81
3.1 Equidad en el aprovechamiento presente y futuro de los recursos alimentarios: hacia el desarrollo sustentable 111 3.2 Valoración de la importancia de las iniciativas en el marco del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente a favor del desarrollo sustentable 119 Integremos 123 Proyecto Hacia la construcción de una ciudadanía responsable y participativa
124
88
¿Cómo puedo preparar mis alimentos aprovechando los recursos, conocimientos y costumbres de mi región? 124
91
Una nueva actitud Evaluación tipo PISA
126 128
95 97
Bloque 3 99
2.1 Análisis comparativo de algunas adaptaciones relacionadas con la nutrición 99 2.2 Valoración de la importancia de los organismos autótrofos y heterótrofos en los ecosistemas y de la fotosíntesis como base de las cadenas alimentarias 106 Integremos 110 Lección 3 Interacciones entre la ciencia y la tecnología en la satisfacción de necesidades e intereses
La respiración y su relación con el ambiente y la salud
132
Para comenzar
134
111
7 Contenido
Lección 1 Respiración y cuidado de la salud 1.1 Relaciónentrelarespiración ylanutriciónenlaobtenciónde laenergíaparaeluncionamiento del cuerpo humano 1.2 Análisisdealgunascausasde las enermedadesrespiratorias máscomunescomoinfuenza, resriadoyneumoníaeidenticación de sus medidas de prevención 1.3 Análisisdelosriesgospersonales y sociales del tabaquismo Integremos Lección 2 Biodiversidad como resultado de la evolución: relación ambiente, cambio y adaptación 2.1 Análisiscomparativodealgunas adaptacionesenlarespiración de los seres vivos 2.2 Análisisdelascausasdelcambio climático asociadas a las actividades humanas y sus consecuencias 2.3 Proyeccióndeescenariosambientales deseables Integremos Lección 3 Interacciones entre la ciencia y la tecnología en la satisfacción de necesidades e intereses 3.1 Análisisdelasimplicaciones delosavancestecnológicos eneltratamientodelas enermedades respiratorias Integremos Proyecto Hacia la construcción de una ciudadanía responsable y participativa
8 Contenido
135
135
139
¿Cuáleslaenermedadrespiratoria másrecuenteenlaescuela? ¿Cómoprevenirla?
173
Una nueva actitud Evaluación tipo PISA
175 176
Bloque 4
145 148
150
150
155 161 163
165
165 172
173
La reproducción y la continuidad de la vida
180
Para comenzar
182
Lección 1 Hacia una sexualidad responsable, satisfactoria y segura, libre de miedos, culpas, falsas creencias, coerción, discriminación y violencia 183 1.1 Valoracióndelaimportancia de la sexualidad comoconstruccióncultural ysus potencialidades enlasdistintasetapas del desarrollo humano 183 1.2 Reconocimientodemitoscomunes asociados con la sexualidad 189 1.3 Análisisdelasimplicaciones personales y sociales delasinfeccionesdetransmisión sexual causadas
porelVPHyelVIH,eimportancia desuprevencióncomoparte de la salud sexual 1.4 Comparación de los métodos anticonceptivosysuimportancia paradecidircuándoycuántos hijostenerdemanerasaludable y sin riesgos: salud reproductiva Integremos Lección 2 Biodiversidad como resultado de la evolución: relación ambiente, cambio y adaptación 2.1 Análisiscomparativodealgunas adaptacionesenlareproducción de los seres vivos 2.2 Comparaciónentrereproducción sexual y reproducción asexual 2.3 Relacióndecromosomas,genes y ADN con la herencia biológica Integremos
Bloque 5 190
194 200
201
Salud, ambiente y calidad de vida
236
201
Para comenzar
238
205
Proyecto Hacia la construcción de una ciudadanía responsable y participativa 1. ¿Cuáleselimpactodela mercadotecniaylapublicidad enloshábitosdeconsumo dealimentos,bebidasocigarros, entreotros,enellugardondevivo? 2. ¿Quétipodeorganismoshabitan elcuerpohumanoycómoinfuyen enlosprocesosvitalesyenlasalud? 3. ¿Quécausaladescomposicióndelos alimentos,quéeectospuede traersuconsumoydequémanera sehabuscadoretrasareste proceso a lo largo de la historia?
239
Evaluación tipo PISA
246
211 216
Lección 3 Interacción entre la ciencia y la tecnología en la satisfacción de necesidades e intereses 218 3.1 Reconocimientodelcarácter inacabadodelosconocimientos cientícosytecnológicos entornoalamanipulacióngenética 218 Integremos 224 Proyecto Hacia la construcción de una ciudadanía responsable y participativa
226
239
242
244
¿Dequémanerasepuedepromoverenla 226 comunidadlaprevencióndelVIH? Una nueva actitud Evaluación tipo PISA
229 232
Anexo. Lecturas
250
Fuentes de información
254
9 Contenido
Estructura de tu libro Bienvenido a tu libro Ciencias1. Biología. En estas páginas conocerás la manera en que está organizado y cómo puedes obtener el mayor provecho al utilizarlo. 1 e u q o l B
Entrada de bloque
La biodiversidad: resultado de la evolución
Aprendizajes esperados
2
Lección 1. El valor de la biodiversidad
Ciencias 1. Biología está dividido en cinco bloques. Del bloque 1 al 4 se integran por temas de estudio, un proyecto y una evaluación. El bloque 5 consiste en varios proyectos de trabajo y también incluye una evaluación.
El alumno…
Se reconoce como parte de la biodiversidad al comparar sus características con las de otros seres vivos e identificar la unidad y diversidad en cuanto a las funciones vitales. Representa la dinámica general de los ecosistemas considerando su participación en el intercambio de materia y energía en las redes alimentarias y en los ciclos del agua y del carbono. Argumenta la importancia de participar en el cuidado de la biodiversidad, con base en el reconocimiento de las principales causas que contribuyen a su pérdida y sus consecuencias.
1
Lección 2. Importancia de las aportaciones de Darwin El alumno…
Identifica el registro fósil y la observación de la diversidad de características morfológicas de las poblaciones de los seres vivos como evidencias de la evolución de la vida. Identifica la relación de las adaptaciones con la diversidad de características que favorecen la sobrevivencia de los seres vivos en un ambiente determinado.
Al inicio de cada bloque encontrarás:
Lección 3. Interacciones de la ciencia y la tecnología en la satisfacción de necesidades e intereses El alumno…
Proyecto
El alumno…
Identifica la importancia de la herbolaria como aportación del conocimiento de los pueblos indígenas a la ciencia. Explica la importancia del desarrollo tecnológico del microscopio en el conocimiento de los microorganismos y de la célula como unidad de la vida. Identifica, a partir de argumentos y fundamentados científicamente, creencias e ideas falsas acerca de algunas enfermedades causadas por microorganismos.
Expresa curiosidad e interés al plantear situaciones problemáticas que favorecen la integración de los contenidos estudiados en el bloque. Analiza información obtenida de diversos medios y selecciona aquella relevante para dar respuesta a sus inquietudes Organiza en tablas los datos derivados de los hallazgos en sus investigaciones. Describe los resultados de su proyecto utilizando diversos medios (textos, gráficos, modelos) para sustentar sus ideas y compartir sus conclusiones.
Las selvas tropicales son grandes reservas de biodiversidad, ahí se encuentrael mayornúmero de especies animales y vegetales porunidad de área.
Competencias que se favorecen
16
1
Una ilustración atractiva, relacionada con el tema central del bloque.
2
Los aprendizajes que se espera adquieras durante el estudio del bloque y que al fnal del mismo ya dominarás.
3
4
17 Bloque 1
Bloque 1
4
En la primera lección de este bloque revisaremos cuáles son las características que son comunes en todos los seres vivos, lo que permitirá que te reconozcas como parte de la biodiversidad. Los organismos viven en diversos ecosistemas, en esta lección conocerás los patrones de intercambio de energía en estos espacios así como sus principales ciclos. A lo largo de millones de años se han establecido complejos equilibrios entre los organismos y entre estos y el ambiente en el que viven, que son justamente los que estamos poniendo en riesgo con nuestras acciones (fgura 1.1).
“Para comenzar” presenta una noticia o artículo, similar a los que encuentras en revistas y periódicos, que trata sobre un asunto relacionado con el tema principal que se abordará en el bloque.
En 1859 Charles Darwin publicó El origen de las especies , obra que da undamento a la biología moderna, y ayudó a comprender el mecanismo por medio del cual las especies desarrollan características en el transcurso del tiempo; es decir, la orma en que evolucionan. El mundo que Darwin ayudó a comprender se compone de 1.5 millones de especies, aunque el número por identifcar puede ser mucho mayor. Este patrimonio natural es invaluable y se encuentra amenazado, por lo que es importante conocer los actores que lo ponen en riesgo y cuáles serían las consecuencias de su pérdida, así como la importancia de participar en su conservación y cuidado. En la lección 2 analizaremos la teoría de la Selección Natural ormulada por Darwin, que ayuda a comprender el proceso de evolución. Conoceremos cómo la diversidad de ormas y adaptaciones para la sobrevivencia puede ser estudiada por medio del registro ósil que da cuenta de la transormación de los seres vivos a lo largo del tiempo.
La tala de bosques y selvas es una de las mayores amenazas a la diversidad biológica porque modifca los hábitats de las especies. 1.1.
18 Bloque 1
Estructura de tu libro
Para comenzar Mary Shelley en su obra de fcción Frankenstein planteó la idea de que podía crearse un ser vivo mediante la unión de partes de cuerpos muertos sometidos a impulsos eléctricos. Esta propuesta es imposible, pero da pie a varias preguntas: ¿Qué defne a un ser vivo? ¿En qué difere de la materia inerte? ¿Cuál es el lugar que ocupa la especie humana en este mosaico de biodiversidad?
Asimismo, se mencionan las Competencias que se avorecen mediante el estudio de los temas del bloque.
10
3
Comprensión de fenómenos y procesos naturales desde la perspectiva científica. Toma de decisiones informadas para el cuidado del ambiente y la promoción de la salud orientadas a la cultura de la prevención Comprensión de los alcances y limitaciones de la ciencia y del desarrollo tecnológico en diversos contextos
Estudiaremos también, en la lección 3, las implicaciones de los avances científcos y tecnológicos en la mejora de las condiciones de la vida humana, abordando temas como el conocimiento tradicional de la herbolaria y las enormes implicaciones médicas del invento del microscopio en la identifcación y cura de muchas enermedades, así como las creencias alsas acerca de aquellas que son causadas por microorganismos. Finalmente abordarás un proyecto de trabajo en el que valiéndote de las diversas herramientas y estrategias que utiliza la ciencia obtendrás la respuesta a una pregunta o iniciarás una acción colectiva de benefcio comunitario.
Lecciones
El valor de la biodiversidad
5
5
Al inicio de cada lección se indica el número y título de la misma.
6
Al comenzar cada tema se recuerdan los aprendiza jes esperados del mismo.
7
La información de los temas se expone de manera sencilla, con ejemplos para hacer más clara la información.
8
En la columna lateral de las páginas se incluyen recuadros:
Lección 1
1.1 Co mparación de las características comunes de los seres vivos
6
Aprendizaje esperado Se reconoce como parte de la biodiversidad al comparar sus características con las de otros seres vivos, e identicar la unidad y diversidad en relación con las funciones vitales.
Es importante identicar las características que distinguen a los seres vivos (tabla1.1). Célula vegetal
1.1. Características de los seres vivos. Formados por células Irritabilidad Ciclo de la vida Homeostasis Nutrición Respiración Reproducción Adaptación
7
Existen organismos unicelulares (una célula) y pluricelulares (dos o más células). Capacidad de los seres vivos de responder a estímulos o cambiosambientales. Nacimiento, crecimiento, reproducción y muerte Regula ción del ambiente interno en una condición estable. Capacidad de ingerir alimentos para obtener la energía necesaria; las plantas producen de forma autónoma su energía a través de la fotosíntesis Intercambio de gases con el n de obtener oxígeno que se usa para la obtención de energía. Creación de nuevos organismos a partir de los existentes. Proceso y resultado de la evolución de un organismo a través de la selección natural, que determina estructuras anatómicas, procesos siológicos y conductas especícas.
Todos los seres vivos, incluyendo al ser humano, están formados por células, y muestran diversos grados de organización y complejidad. Existen organismos vivos constituidos por una sola célula, llamados unicelulares, y organismos formados por dos o más células, llamados pluricelulares. Por ejemplo, el cuerpo humano tiene millones de células, por tanto, las personas somos organismos pluricelulares. En estos organismos, la agrupación de células genera un nivel de organización más complejo y las células no pueden sobrevivir de manera independiente porque todas juntas forman un ser vivo, sin embargo, todas provienen, por división, de una única célula.
• Glosario. Contiene la denición de los términos destacados con color en el texto general.
1.2. El agrupamiento celular llega
a producir árboles como esta secuoya, que mide más de 80 metros de altura. Cada célula vegetal mide entre 10 y 100 µm (micrómetros), y al unirse forman los tejidos que constituyen a estos organismos.
Así, la agrupación de células con una misma función forma tejidos y estos a su vez, en conjunto, constituyen órganos diferentes. Pueden existir organismos pluricelulares tan simples como un gusano de tierra o un alga de mar y otros tan complejos como el ser humano o una secuoya gigante (gura 1.2). 19 Lección 1. El valor de la biodiversidad
8 A fondo Una alimentación adecuada es aquella que satisace las necesidades específcas de cada etapa de la vida, promueve el crecimiento y el desarrollo y previene de enermedades. Se llama dieta al conjunto de alimentos y platillos que se consumen diariamente, y conorma la unidad de alimentación. Para que una dieta sea equilibrada debe incluir alimentos de los tres grupos: 1. Verduras y rutas (consumo abundante). 2. Cereales ytubérculos (consumo sufciente). 3. Leguminosas yalimentos de origen animal (consumo moderado).
Aplica lo que sabes
1. Averiguar cuántas calorías requieres al día. 2. Identifcar cuántas consumes cada día, utilizando la tabla de aporte calórico. 2.3. Aporte calórico promedio de diferentes tipos de alimentos. Promedio por ración Alimento
Calorías
C er ea le s y tu bér cu lo s
80
1/2 taza de cereal, 1 rebanada de pan, 1 tortilla, 1/2 bolillo, 1/3 de pan dulce o tamal
Verduras
25
2 tazas de hojas, 1 taza de verdura cruda, 1/2 taza de verdura cocida
60
1 pieza mediana, 2-3 piezas chicas, 1 taza
Frutas
Leguminosas
1 20
Oleaginosas
70
Leche
Glosario
9
Para realizar la siguiente actividad requieres de dos elementos:
150
Aceites y grasas
45
Tamaño
1 /2 t az a d e le gu mi no sa s c oc i da s 2 cucharad as 1 taza, 30-40 g de queso 1 cucharadita
leguminosas. Plantas que producen rutos dentro de vainas donde están contenidas semillas. Son ejemplo rijol, garbanzos y lentejas.
oleaginosas. Vegetales
Para conocer más sobre este tema consulta las siguientes páginas de Internet: www.todoennutrición.org www.salud.gob.mx Palabra clave: nutrición. 82 Bloque 2
9
La sección “Aplica lo que sabes”, ubicada al nalizar uno o varios subtemas, contiene actividades para aplicar y reforzar los conocimientos y las habilidades adquiridos mediante el trabajo individual o en equipo.
10
Los contenidos se complementan con fotografías, ilustraciones, mapas, esquemas, cuadros, grácas y otros recursos que te ayudarán a entenderlos mejor.
2.4. Aporte aproximado de calorías requerido de acuerdo con la edad y el estilo de vida. Años
de cuya semilla se extrae aceite, por ejemplo, girasol, maíz, soya.
Las TIC
10
• Las TIC. En estos recuadros encontrarás recomendaciones para ampliar algunos de los temas mediante el uso de las tecnologías de la información y de la comunicación. • A fondo. Incluye información para profundizar en temas que consideramos de interés especial. • Los demás y tú. Busca fomentar una actitud crítica y socialmente responsable.
Sedentario (Actividad física escasa o nula)
Moderadamente activo (Actividad física moderada)
Activo (Actividad física frecuente)
Varón/mujer
Varón/mujer
Varón/mujer
9
1 600/1 400
1 800/1 600
2 000/1 800
10
1 600/1 400
1 800/1 800
2 200/2 000
11
1 800/1 600
2 000/1 800
2 200/2 000
12
1 800/1 600
2 200/2 000
2 400/2 200
13
2 000/1 600
2 200/2 000
2 600/2 200
14
2 000/1 800
2 400/2 000
2 800/2 400
15
2 200/1 800
2 600/2 000
3 000/2 400
De 16 a18
2 400/1 800
2 800/2 000
3 200/2 400
11 Estructura de tu libro
11
Las actividades prácticas que se desarrollan siguiendo una metodología más sistemática y en un ambiente controlado se identifcan con el encabezado “Práctica”.
Práctica
11
Ahora realizarás una actividad práctica que te permitirá reorzar lo aprendido en el tema. Si en tu escuela no existe laboratorio, puedes realizar la actividad en el salón o en casa. Acuerda esto con tu proesor. Elaboración de modelo de pulmón Propósito: Comprender el uncionamiento del sistema respiratorio por medio de la construcción de un modelo de pulmón (fgura 3.5).
Popote
Materialnecesario: Botella de plástico de dos litros con tapa, popote, globo pequeño, globo grande, plastilina, cinta adhesiva, tijeras u otro instrumento floso que permita hacer un orifcio en la t apa.
Tapa
Desarrollo: Globopequeño
Integremos
Botellade plástico de2 litro s
2. Perora la tapa del ancho de un popote. Globogrande
12
Al fnal de cada lección se incluye el apartado Integremos, el cual, contiene actividades que implican el trabajo simultáneo de los conocimientos y habilidades adquiridos durante el estudio de cada una, de manera que avances en la construcción de explicaciones con un lenguaje científco apropiado. La intención de estas actividades es abrir un espacio de reexión y discusión que reuercen los aprendizajes y te lleven poco a poco a la construcción de una conciencia científca, para la toma de decisiones responsables e inormadas relacionadas con la salud y el ambiente.
1. Haz un corte en la base de la botella de plástico.
3. Toma un popote de plástico e introduce una punta en un globo chico, séllalo con cinta adhesiva, de tal manera que no entre ni salga aire. 4. Mete el popote con el globo por la parte inerior de la botella, haz que el popote atraviese el agujero que hiciste en la tapa y deja el globo adentro de la botella.
3.5. La construcción de modelos
avorece la comprensión de enómenos científcos.
5. Coloca plastilina en los bordes para sellar el agujero con el popote y evitar que pase aire por ahí. 6. Toma el globo grande y recórtalo en la punta para luego estirarlo y colocarlo en la base recortada de la botella. Fíjalo con cinta para que no se suelte y asegúrate de que tampoco se escape aire por ahí. 7. Prueba tu modelo estirando el globo de la parte inerior. Si no hay ugas, verás cómo el globo en el interior de la botella se ina. Cuando lo sueltes el globo menor se desinará. Presentación de resultados y conclusiones:
Reunido en equipo compara tu modelo con la fgura 3.3. ¿A qué órganos del aparato respiratorio equivale cada elemento de nuestro modelo? Para ayudar, podemos decir que la entrada del popote simula la nariz, el popote es la tráquea… completa con tus compañeros esta comparación. Anota tus respuestas en tu cuaderno. Luego, compáralas con las de los demás equipos.
138 Bloque 3
Integremos
12
1. Seguramentehayunatiendaentuescuela,ocercadeesta,dondepuedes compraralimentosparatusperiodosdedescanso.Yaquehemosrevisado laimportanciadeunadietaequilibrada,saludableehigiénicamentepreparada,convieneanalizarquéalimentosofrecen. Enequiporealizaunainvestigaciónacercadelavariedaddecomidaofrecida enlatiendadelaescuela,laformaenlaqueespreparadaysusvaloresnutricionales.Unavezrealizadotuanálisis,yencasodequeencuentresdeciencias,puedesplantearlasalasautoridadesescolaresyejercerasítuderechoa unconsumodealimentosadecuado. 2. Elmapaconceptualesunesquemaquerepresentagrácamenteelconocimientosobreuntema.Presentaconceptosunidosporlíneasypalabrasde enlaceeilustralamaneraenqueserelacionantalesconceptos.Acontinuacióntepresentamosunejemplo. Energíasolar produceluz
Mediante este apartado, se espera que llegues a concebir a la ciencia como una actividad en construcción permanente, enriquecida por la contribución de mu jeres y hombres de diversas culturas.
absorbidapor
2.37.Loskoalassonunaespecie
Plantasconclorola
Algunasbacterias
quehabitaenAustralia,elpaís delqueesoriginarioeleucalipto, suúnicoalimento.
3. ¿Teimaginassipudierasserunorganismoautótrofo?¿Quéconsecuencias tendríaestoentuformadevida?Relataendoscuartillasununiversode cciónenelqueimaginescómoteconviertesenunorganismoautótrofo. Recuerdaelprocesopormediodelcuallasplantasobtienensuenergíaypiensaentodaslasconsecuenciasposibles. 4. Adiferenciadelosorganismosquelosecólogosllamangeneralistas,como algunasespeciesdeososcuyadietaesmuyvariadayomnívora,existeun grupodeorganismosespecialistas,yaquesushábitosdealimentaciónson muyrestringidos.Entreestosorganismosseencuentranelpanda,quese alimentaencondicionesnaturalessolodebambú,yelkoalaquelohaceexclusivamentedehojasdeeucalipto.Estaes,evidentemente,unaestrategia quepuedecontarconventajasydesventajas(gura2.37). Piensaencuálessonestasventajasydesventajasyescríbelas,discutelasrespuestasenequipoypresentaunatablaconlasventajasydesventajasdeuna estrategiadealimentacióncomoladescrita.
Glosario
generalistas. Son aquellosorganismos dedietavariada,todos omnívoros. especialistas. Sonlos organismosqueseespecializanenunsolotipo dealimento;notienen variedaddedieta. 123
Lección 3. Interacciones entre la ciencia y la tecnologíaLa ennutrición la satisfacción Número comode base de necesidades bloque, para la salud Título e intereses yde latema vida
12 Estructura de tu libro
Proyecto Proyecto
13
El proyecto es una forma de trabajo que permite el desarrollo, la integración y la aplicación de los aprendizajes adquiridos y las competencias que irás desarrollando durante el curso.
14
Los proyectos del libro se plantean como guías para que realices tus propias investigaciones y presentes ante el grupo los resultados que obtengas. Por ello en el primer proyecto te proponemos un cuadro guía que te servirá también para organizar todos los demás proyectos. Además comprenden lecturas, entrevistas y todo tipo de actividades útiles para desarrollar y presentar un tema.
13
Hacia la construcción de una ciudadanía responsable y participativa Aprendizajes esperados Expresa curiosidad e interés al plantear situaciones problemáticas que favorecen la integración de los contenidos estudiados en el bloque. Analiza información obtenida de diversos medios y selecciona aquella relevante para dar respuesta a sus inquietudes. Organiza en tablas los datos derivados de los hallazgos en sus investigaciones.
Guía para el desarrollo de proyectos Para el desarrollo del proyecto hay que llevar a cabo tres fases diferentes: inicio, desarrollo y cierre. Cada una de estas tiene sus actividades particulares. Para guiarte, observa con atención el esquema: Fases del proyecto
1. Delimitación del problema. Preguntas Inicio
2. Planicación
Tiempo estimado 1 hora de clase
Viabilidad 3. Métodos por utilizar
Desarrollo
4. Desarrollo
Tiempo estimado 6-10 horas (trabajo en clase y fuera del aula)
5. Análisis de resultados
Cierre
6. Entrega de trabajo
Tiempo estimado 2 horas de clase
7. Exposición
66 Bloque 1
14
Cuadro guía para el desarrollo de proyectos
1. Delimitación del proyecto Anota el tema y la pregunta clave por resolver:
2. Planifcación Anota los integrantes del equipo y su función. El cronograma lo harás en una hoja aparte y de acuerdo con las reglas planteadas por el profesor.
3. Métodos por utilizar Marca con una “X” las técnicas por utilizar
4. Desarrollo Anota las fuentes principales de consulta. ❍ Anota tu propuesta de resolución a l a pregunta ❍ (hipótesis).
❍ ❍ ❍ ❍ ❍ ❍ ❍
En cada bloque hay un tema que se trabaja como proyecto, el cual es una posibilidad de trabajo. Pero bajo la guía de tu profesor, tú y tus compañeros pueden elegir otro de acuerdo a sus intereses o las condiciones de su entorno. El bloque 5 se dedica totalmente a la realización de un proyecto.
Observaciones de campo Observaciones de laboratorio Experimentos Encuestas Consultas a expertos (entrevistas) Consulta de fuentes bibliográcas Consulta de fuentes electrónicas
5. Análisis de resultados Marca la mejor manera en que pueden presentarse tus resultados.
6. Entrega de trabajo Anota la fecha de entrega del trabajo escrito.
Marca si tiene las siguientes partes: ❍ ❍ ❍ ❍ ❍ ❍
Grácas Tablas Dibujos Fotografías Mapas Otro:
❍ ❍ ❍ ❍ ❍ ❍ ❍
Título Objetivo Material Desarrollo (método) Resultados Conclusiones Fuentes de consulta
7. Exposición Anota la fecha de exposición y los materiales que se utilizarán.
69 Proyecto. Hacia la construcción de una ciudadanía responsable y participativa
13 Estructura de tu libro
Una nueva actitud Una nueva actitud
15
Esta sección se ubica al nal de cada bloque, antes de la evaluación, y con ella queremos que pienses en cómo puedes poner el conocimiento adquirido al servicio de la comunidad, pues una de las nalidades del estudio de ciencias en secundaria es propiciar una autonomía cada vez mayor en tu participación en acciones comprometidas que contribuyan a mejorar la calidad de vida tuya, la de tu familia y la de la comunidad entera; para lo cual, es necesario considerar no sólo nuestro entorno inmediato sino a toda la Tierra como un sistema en equilibrio que se ve afectado por las acciones de todos.
15
Con frecuencia pensamos que los problemas que aquejan a nuestro planeta no nos incumben y que la responsabilidad es de otros, pero esto no es así. Un lema usado por la comunidad ambientalista dice: “Piensa globalmente, actúa localmente.” Como muestra de acción local presentamos algunos ejemplos a tu alcance: 1. La separación de la basura en orgánica e inorgánica es una práctica deseable que en algunos estados de la República ya alcanzó el rango de ley. Representa ventajas ambientales realizar esta práctica, ya que se favorece el reciclado y se evita el uso excesivo de recursos naturales.
La conservación del ambiente empieza con acciones sencillas que podemos practicar todos los días. 1.47.
Tú puedes organizar en tu espacio escolar una campaña permanente para lograr una separación apropiada de los residuos (gura 1.47). De hecho, muchos tienen valor comercial en grandes volúmenes. Investiga qué empresas se dedican al reciclado, para ello puedes consultar la siguiente página de una organización que se dedica al acopio y reciclaje de envases: www. ecoce.org.mx. 2. Casi siempre las áreas verdes urbanas tienen un mantenimiento deciente debido a su extensión o falta de presupuesto. Una idea que ya funciona en diversas entidades de la República consiste en “adoptar” un área verde cercana a tu centro escolar. Las autoridades proporcionan las plantas y la asesoría técnica y un grupo de ciudadanos (que pueden ser tus compañeros de escuela) se encargan de mantenerla en buen estado, cortando el pasto, podando los árboles y regándola. De esta manera contribuyen al benecio ambiental de su comunidad y a que vivan en un medio más bello y armonioso.
16
Para terminar ¿Se te ocurren algunas otras ideas? Una opción es que en equipos se preparen y lleven propuestas de acción para la mejora de las condiciones ambientales de su comunidad. Recuerda que deben ser viables y al alcance de su mano, de tal manera que puedan evaluar sus resultados y apreciar el benecio. Los problemas que aquejan a nuestro planeta no son ajenos a nosotros ni responsabilidad de los demás. Es decir, debes ser consciente de fenómenos como el cambio climático o la pérdida de selvas, y además, participar en las mejoras de tu comunidad. Todos tenemos un compromiso y es necesario asumirlo colectivamente. La Tierra es la única casa que tenemos. Lee el ensayo de un estudiante de secundaria que se presenta en la siguiente página y coméntalo con tus compañeros. Escribe tu propio ensayo.
72 Bloque 1
Una nueva actitud
16
Dentro de este apartado encontrarás la sección “Para terminar”, la cual es una breve conclusión que cierra el bloque, relacionándote con los temas aprendidos y brindándote opciones para actuar en benecio tuyo y de los demás.
Diversas estimaciones calculan que en México el 35% de la población infantil padece desnutrición, y es evidente que existe una enorme inequidad en el acceso a los alimentos entre el medio rural y el urbano (gura 2.39). El sur del país mantiene patrones de desnutrición signicativamente más altos que los del norte. Evidentemente este es un problema estructural que se relaciona con el manejo económico y la falta de desarrollo de políticas que benecien de manera directa a los que menos tienen. Sin embargo, creemos muy importante que adquieras conciencia sobre este problema y pongas un grano de arena para su solución. Para poner manos a la obra les sugerimos iniciar un programa de ayuda social en su comunidad. Bajo la guía de su profesor lean las siguientes propuestas y evalúen la factibilidad de ponerlas en marcha. 1. Ponte en contacto con alguna organización que se dedique a acopiar alimentos para los que menos tienen. Estas instituciones cuentan con programas establecidos en diversas regiones del país y siempre requieren ayuda. A continuación te damos dos direcciones donde puedes hallar más información: Fundación Nutrición y Vida A. C., México, www. fnvac. com (2010) Un kilo de ayuda, www.unkilodeayuda.org.mx (2010) 2. Identica grupos vulnerables en tu localidad, ¿qué les hace falta? ¿Crees que podrían hacer un esfuerzo a nivel escolar para ayudarlos? La idea es que no sea una ayuda de ocasión, sino un proyecto establecido con metas y seguimiento. 3. Organicen una visita a estas comunidades y establezcan compromisos. Por ejemplo, la entrega de una despensa mensual en la que cada alumno aporte algo. Sugerimos también que la ayuda sea puntual y no se le entregue a ningún líder sino a cada persona o familia que la necesite para evitar abusos.
2.39. Según
datos de la Secretaría de Salud en Chiapas, 40% de la población infantil rural en ese estado sufre desnutrición. 126 Bloque 2
14 Estructura de tu libro
Evaluación tipo PISA Evaluación tipo PISA
17 17
Lee los textos y contesta l as preguntas que se plantean después de cada uno.
Nutrición de los seres vivos Acontinuaciónsemuestranimágenesdecómoalgunosseresvivosobtienennutrimentosydelos órganosqueparticipanenladigestión/ormacióndeesosnutrimentos. a)
c)
b)
d)
1. ¿CuáldelasfgurasrepresentaaunorganismoindispensableparaelmantenimientodelavidaenlaTierra? a) b) c) d) 2. Conbaseenlasfguras,¿cuálsecuenciarepresentaunposiblecaminoquesiguelaenergíaenunacadebanaalimentaria? a b c d b c d c b b c d 3. Relacionalascolumnasconbaseenlasfguras. a) Autótroo b) Heterótroo carnívoro c) Heterótroo herbívoro d) Heterótroo omnívoro 4. ¿Creesqueelniñodelaotograíaa)estáteniendounaalimentaciónadecuada?Explicaporqué.
128 Bloque 2
Fuentes de información
18
Recomendaciones para el alumno • • • • • • • • • • • • • • •
Arana, Federico. Ecología para principiantes , Trillas, México, 1990. Barahona, Ana. ThomasMorgan,el hombredelasmoscas , Pangea, México, 1992. Darwin, Charles. El origen de las especies , Editorial Época, 2010. Diccionario visual Altea del cuerpo humano . Somso Modelle (ilustrador), Altea-Secretaría de Educación Pública, México, 1995. Fresan, Magdalena. Luis Pasteur, el vencedor del mundo invisible , Pangea, México, 1992. Guillén, Fedro Carlos. Alfred Rusell Wallace, el cientíco que creía en los fantasmas , Pangea, México, 1997. . Federico y la caja… que no era fuerte pero sabía de ciencia , Editorial Lectorum, México, 2009. . Medio ambiente, tu participación cuenta , SantillanaSecretaría de Educación Pública, 2003. . México: recursos naturales , Santillana, México, 2002. . Contaminación: causas y soluciones , Santillana, México, 2002. Hoogensteger, Cornelio y David Herrerías (ilustrador). Uso de las plantas medicinales , Árbol Editorial-Secretaría de Educación Pública, México, 1990 Instituto Nacional de Ecología. Cómo disminuir la basura en nuestro hogar , Secretaría de Desarrollo Social, México, 1992. Mi cuerpo , Colibrí-Secretaría de Educación Pública, México, 1990. Salamanca, Fabio. El olvidado monje del huerto , Gregor Mendel , Pax, México, 2007. Sarukhán, José. Las musas de Darwin , Fondo de Cultura Económica, México, 2009.
Recomendaciones para el profesor • Aguilar, Jasmín. Los libros del maíz. Nuevas técnicas de cultiv o , Árbol
Editorial-Secretaría de Educación Pública, México, 1990.
• Dreyfus, Georges. El mundo de los microbios , Fondo de Cultura Económica,
México, 1987.
• Fernández, Adrián y Julia Martínez (compiladores). Cambio climático, una visión desde México , Instituto Nacional de Ecología,
México, 2004.
• Guillén, Fedro Carlos. Proyectos académicos y desarrollo del pensamiento cientíco , Santillana, México, 2010. • Organización Mundial de la Salud. Los alimentos y la salud , Salvat,
Barcelona, 1989 (Biblioteca Cientíca).
• Sagan, Carl. “Ciencia y esperanza”, en Elmundoy susdemonios . Laciencia
comounaluz enla obscuridad , Secretaría de Educación Pública, México, 1998.
• SecretaríadeEducaciónPública. Construyetuvidasinadicciones ,México,1998. • Stone, Irving. El origen, Emecé, Argentina, 1980. • Toledo, Víctor. “La diversidad biológica de México”, en revistaCiencia y Desarrollo , núm. 81, 1988.
• Vand Zant, Eleanor. Proyectos de biología , Secretaría de Educación Pública,
México, 1991 (Libros del Rincón).
Al fnalizar cada bloque se presenta una evaluación mediante la cual se busca establecer una reerencia del grado en que posees los conocimientos y las habilidades que se espera que manejes en ese momento.
Las evaluaciones del libro están elaboradas de acuerdo con el modelo de las que aplica el Programa Internacional de Evaluación de Estudiantes (PISA, por sus siglas en inglés). Para realizarlas no requerirás memorizar conceptos ni datos, sino más bien poner en acción las destrezas que has adquirido para el análisis de textos y situaciones de diversos tipos y en contextos variados, así como desarrollar tus habilidades comunicativas por escrito.
Fuentes de información 18
Además de las uentes de consulta y los sitios de Internet sugeridos en cada tema, en esta sección fnal del libro encontrarás recomendaciones de libros y uentes electrónicas en las que podrás encontrar inormación sobre los temas del curso que más te hayan interesado o que representaron alguna difcultad que desees resolver.
• Vázquez, Carlos y A. Orozco. La destrucción de la naturaleza , Fondo de
Cultura Económica, México, 1989.
• Werner, David. Donde no hay un doctor , PAX- Secretaría de Educación
Pública, México, 1990.
254 Fuentes de información
15 Estructura de tu libro
1 e u q o l B
La biodiversidad: resultado de la evolución
Aprendizajes esperados Lección 1. El valor de la biodiversidad
El alumno…
Se reconoce como parte de la biodiversidad al comparar sus características con las de otros seres vivos e identificar la unidad y diversidad en cuanto a las funciones vitales. Representa la dinámica general de los ecosistemas considerando su participación en el intercambio de materia y energía en las redes alimentarias y en los ciclos del agua y del carbono. Argumenta la importancia de participar en el cuidado de la biodiversidad, con base en el reconocimiento de las principales causas que contribuyen a su pérdida y sus consecuencias.
Lección 2. Importancia de las aportaciones de Darwin
El alumno…
Identifica el registro fósil y la observación de la diversidad de características morfológicas de las poblaciones de los seres vivos como evidencias de la evolución de la vida. Identifica la relación de las adaptaciones con la diversidad de características que favorecen la sobrevivencia de los seres vivos en un ambiente determinado.
Lección 3. Interacciones de la ciencia y la tecnología en la satisfacción de necesidades e intereses
El alumno…
16 Bloque 1
Identifica la importancia de la herbolaria como aportación del conocimiento de los pueblos indígenas a la ciencia. Explica la importancia del desarrollo tecnológico del microscopio en el conocimiento de los microorganismos y de la célula como unidad de la vida. Identifica, a partir de argumentos y fundamentados científicamente, creencias e ideas falsas acerca de algunas enfermedades causadas por microorganismos.
Proyecto
El alumno…
Expresa curiosidad e interés al plantear situaciones problemáticas que favorecen la integración de los contenidos estudiados en el bloque. Analiza información obtenida de diversos medios y selecciona aquella relevante para dar respuesta a sus inquietudes Organiza en tablas los datos derivados de los hallazgos en sus investigaciones. Describe los resultados de su proyecto utilizando diversos medios (textos, gráficos, modelos) para sustentar sus ideas y compartir sus conclusiones.
Las selvas tropicales son grandes reservas de biodiversidad, ahí se encuentra el mayor número de especies animales y vegetales por unidad de área.
Competencias que se favorecen
Comprensión de fenómenos y procesos naturales desde la perspectiva científica. Toma de decisiones informadas para el cuidado del ambiente y la promoción de la salud orientadas a la cultura de la prevención Comprensión de los alcances y limitaciones de la ciencia y del desarrollo tecnológico en diversos contextos
17 Bloque 1
Para comenzar Mary Shelley en su obra de fcción Frankenstein planteó la idea de que podía crearse un ser vivo mediante la unión de partes de cuerpos muertos sometidos a impulsos eléctricos. Esta propuesta es imposible, pero da pie a varias preguntas: ¿Qué defne a un ser vivo? ¿En qué difere de la materia inerte? ¿Cuál es el lugar que ocupa la especie humana en este mosaico de biodiversidad? En la primera lección de este bloque revisaremos cuáles son las características que son comunes en todos los seres vivos, lo que permitirá que te reconozcas como parte de la biodiversidad. Los organismos viven en diversos ecosistemas, en esta lección conocerás los patrones de intercambio de energía en estos espacios así como sus principales ciclos. A lo largo de millones de años se han establecido complejos equilibrios entre los organismos y entre estos y el ambiente en el que viven, que son justamente los que estamos poniendo en riesgo con nuestras acciones (fgura 1.1). En 1859 Charles Darwin publicó El origen de las especies , obra que da undamento a la biología moderna, y ayudó a comprender el mecanismo por medio del cual las especies desarrollan características en el transcurso del tiempo; es decir, la orma en que evolucionan. El mundo que Darwin ayudó a comprender se compone de 1.5 millones de especies, aunque el número por identifcar puede ser mucho mayor. Este patrimonio natural es invaluable y se encuentra amenazado, por lo que es importante conocer los actores que lo ponen en riesgo y cuáles serían las consecuencias de su pérdida, así como la importancia de participar en su conservación y cuidado. En la lección 2 analizaremos la teoría de la Selección Natural ormulada por Darwin, que ayuda a comprender el proceso de evolución. Conoceremos cómo la diversidad de ormas y adaptaciones para la sobrevivencia puede ser estudiada por medio del registro ósil que da cuenta de la transormación de los seres vivos a lo largo del tiempo.
La tala de bosques y selvas es una de las mayores amenazas a la diversidad biológica porque modifca los hábitats de las especies. 1.1.
18 Bloque 1
Estudiaremos también, en la lección 3, las implicaciones de los avances científcos y tecnológicos en la mejora de las condiciones de la vida humana, abordando temas como el conocimiento tradicional de la herbolaria y las enormes implicaciones médicas del invento del microscopio en la identifcación y cura de muchas enermedades, así como las creencias alsas acerca de aquellas que son causadas por microorganismos. Finalmente abordarás un proyecto de trabajo en el que valiéndote de las diversas herramientas y estrategias que utiliza la ciencia obtendrás la respuesta a una pregunta o iniciarás una acción colectiva de benefcio comunitario.
El valor de la biodiversidad
Lección 1
1.1 Comparación de las características comunes de los seres vivos Aprendizaje esperado Se reconoce como parte de la biodiversidad al comparar sus características con las de otros seres vivos, e identicar la unidad y diversidad en relación con las funciones vitales.
Es importante identicar las características que distinguen a los seres vivos (tabla1.1). 1.1. Características de los seres vivos. Formados por células
Ciclo de la vida
Existen organismos unicelulares (una célula) y pluricelulares (dos o más células). Capacidad de los seres vivos de responder a estímulos o cambios ambientales. Nacimiento, crecimiento, reproducción y muerte
Homeostasis
Regulación del ambiente interno en una condición estable.
Irritabilidad
Nutrición Respiración
Célula vegetal
Capacidad de ingerir alimentos para obtener la energía necesaria; las plantas producen de forma autónoma su energía a través de la fotosíntesis Intercambio de gases con el n de obtener oxígeno que se usa para la obtención de energía.
Reproducción
Creación de nuevos organismos a partir de los existentes.
Adaptación
Proceso y resultado de la evolución de un organismo a través de la selección natural, que determina estructuras anatómicas, procesos siológicos y conductas especícas.
Todos los seres vivos, incluyendo al ser humano, están formados por células, y muestran diversos grados de organización y complejidad. Existen organismos vivos constituidos por una sola célula, llamados unicelulares, y organismos formados por dos o más células, llamados pluricelulares. Por ejemplo, el cuerpo humano tiene millones de células, por tanto, las personas somos organismos pluricelulares. En estos organismos, la agrupación de células genera un nivel de organización más complejo y las células no pueden sobrevivir de manera independiente porque todas juntas forman un ser vivo, sin embargo, todas provienen, por división, de una única célula.
1.2. El agrupamiento celular llega
a producir árboles como esta secuoya, que mide más de 80 metros de altura. Cada célula vegetal mide entre 10 y 100 µm (micrómetros), y al unirse forman los tejidos que constituyen a estos organismos.
Así, la agrupación de células con una misma función forma tejidos y estos a su vez, en conjunto, constituyen órganos diferentes. Pueden existir organismos pluricelulares tan simples como un gusano de tierra o un alga de mar y otros tan complejos como el ser humano o una secuoya gigante (gura 1.2). 19 Lección 1. El valor de la biodiversidad
Glosario estímulo. factor externo o interno capaz de provocar una reacción en una célula u organismo. homeostasis. Característica mediante la cual un ser vivo regula su ambiente interno para mantener una condición estable. nutriente. Producto químico necesario para que un ser vivo cumpla sus funciones vitales.
Los seres vivos son capaces de responder a los estímulos provenientes del ambiente y de reaccionar a estos, por ejemplo a la luz o a los cambios químicos, de temperatura, de presión, olor y color. A esta característica se le llama irritabilidad. De acuerdo con su nivel de complejidad y el ambiente en el que habitan, los organismos han desarrollado mecanismos adaptados para responder a dichos estímulos y de esa manera sobrevivir. En la gura 1.3 se muestra una serpiente que presenta mecanismos muy complejos e interesantes para detectar estos estímulos del ambiente; por ejemplo, su lengua recoge partículas odoríferas del entorno y las analiza con un órgano sensorial especializado (por medio de este, además, puede rastrear una presa por varios kilómetros). Otro ejemplo es la sensitiva, planta originaria de Brasil que tiene la capacidad de plegar sus hojas al más mínimo roce para regular su temperatura. La temperatura y su variación es un estímulo determinante en la migración de muchos animales sensibles a estos cambios, y factores como la humedad o la cantidad de luz resultan clave en el crecimiento de las plantas. Otra característica de los seres vivos es que mantienen regulado su ambiente interno en una condición estable y constante, mediante un mecanismo llamado homeostasis. También regulan el contenido de agua o la cantidad de sales, por medio de procesos como la alimentación y la excreción de sustancias innecesarias. La nutrición es el proceso por el cual los seres vivos obtienen nutrientes a partir de los cuales, mediante la respiración, generan energía que les permite mantener todas sus funciones vitales, como el crecimiento, la reproducción, la respiración, la digestión, la excreción y la regulación de la temperatura. La mayoría de los animales obtienen los nutrientes necesarios de los alimentos que comen; otros seres vivos, como las plantas, necesitan la luz del Sol y los gases de la atmósfera y toman algunos nutrientes del suelo y del agua a través de las raíces para elaborar su alimento y almacenarlo.
1.3. Esta serpiente muestra su
lengua justo en el momento en que recoge partículas odoríferas del aire, las cuales le proporcionan información sobre su entorno. 20 Bloque 1
Componentes sexuales para la autofecundación del chícharo
Lateral
Frente
Estigma
1.4. La or del chícharo es her-
Ovario Estambre
mafrodita, lo que signica que cuenta con aparatos reproductores femenino (ovarios y estigma) y masculino (estambre) y en consecuencia se puede autofecundar.
Todos los seres vivos, sin excepción, tienen un ciclo de vida: nacimiento, crecimiento o desarrollo, reproducción y muerte. El nacimiento se reere al acto con el cual un ser vivo inicia su desarrollo como organismo independiente; en el caso de los animales la mayoría de los mamíferos llegan vivos al mundo directamente del vientre materno, y los peces, anbios, insectos, reptiles y aves por lo general nacen de un huevo; en el caso de las plantas la mayoría nacen a partir de una semilla. El crecimiento se dene como el aumento del tamaño o del número de células. Este puede ser imperceptible al ojo humano, como en las bacterias microscópicas, o muy evidente, como el que caracteriza a algunos árboles que alcanzan alturas de más de 80 metros. La reproducción consiste en la producción de nuevos organismos a partir de los existentes, para lo cual los seres vivos siguen diferentes estrategias. Por ejemplo, las bacterias simplemente se dividen, el ser humano y todos los mamíferos combinan sus genes por medio de procesos de apareamiento y algunos organismos, como las tenias y las ores de la planta de chícharo, son capaces de autofecundarse (gura 1.4). En el bloque 4 estudiaremos con más detalles estos procesos. El ciclo de vida concluye con la muerte del organismo, que es el cese de todas las funciones que lo mantienen con vida. La duración promedio de la vida de un ser vivo puede ir desde pocos minutos, como en el caso de algunos insectos, hasta miles de años en algunos árboles. La adaptación es otra característica de los seres vivos y consiste en las cambios anatómicos, siológicos y conductuales que estos desarrollan ante los cambios del medio natural. Otra característica de los seres vivos es que llevan a cabo un proceso llamado respiración, que es la obtención de energía a partir de los nutrientes que ingieren u obtienen de otra manera del medio. La mayor parte de los animales y plantas realizan este proceso con la intervención del oxígeno que obtienen del aire, el cual se combina con otros elementos en el interior de las células para obtener energía. Algunos organismos que viven en medios donde no hay oxígeno obtienen la energía que requieren sin la intervención de este elemento. 21 Lección 1. El valor de la biodiversidad
Práctica Hemos identicado las diversas características que los seres vivos tienen en común. Estas varían en función del modo de vida de cada organismo y el ambiente que habita. Ahora realizarás una actividad práctica que te permitirá reforzar lo aprendido en el tema. Si en tu escuela no existe laboratorio o no cuenta con las preparaciones de células que se requieren para la práctica, puedes realizar la actividad buscando en libros de biología o en Internet fotografías de te jidos celulares y de materiales inertes vistos al microscopio. Observación de células y materia inerte Propósito: Identicar diferencias entre la composición de los seres vivos y la de la materia inerte. Material necesario: Microscopio, portaobjetos, cubreobjetos, preparaciones montadas de células, muestras de material inerte de fácil adquisición (por ejemplo, talco, tierra, papel, tela). Desarrollo:
1. Coloca una preparación de células en el microscopio y obsérvala con atención. 2. Dibuja y describe en los siguientes espacios las estructuras que observes.
3. Coloca en un portaobjetos un fragmento pequeño del material que esté disponible para observación, cúbrelo con un cubreobjetos y obsérvalo en el microscopio con atención. 22 Bloque 1
4. Dibuja y describe en los siguientes espacios las estructuras que observes en esta segunda ocasión.
Presentación de resultados y conclusiones:
Reunido en equipo con tus compañeros, comenta lo que observaste y di cuál de las características generales de los seres vivos, que los diferencian de la materia inerte, pudiste identicar en esta práctica.
Aplica lo que sabes Isaac Asimov es uno de los más sobresalientes escritores de ciencia cción del siglo XX. En 1976 escribió El hombre bicentenario , una obra en la que un robot muy inteligente hace todo lo posible por convertirse en humano. En 1999 Christopher Columbus dirigió la película del mismo nombre con el actor estadounidense Robin Williams. Consigue cualquiera de las dos obras y analiza cuáles son los pasos que tiene que dar el robot para pasar de ser un objeto inerte a alguien con características de un ser vivo. Elabora una tabla con tus hallazgos, resaltando las características de un ser vivo en contraste con las de la materia inerte.
1.2 Representación de la participación humana en la dinámica de los ecosistemas Aprendizaje esperado Representa la dinámica general de los ecosistemas considerando su participación en el intercambio de materia y energía en las redes alimentarias y en los ciclos del agua y del carbono.
La ecología es la ciencia que estudia las relaciones de los seres vivos entre sí y con su ambiente, entendido este como la suma de los factores abióticos (no vivos) como el clima y la geología, y los factores bióticos (vivos) como los organismos que comparten el hábitat. El término fue propuesto en 1869 por el alemán Ernst Haeckel, quien sostenía que los organismos tienen una relación dinámica con el ambiente en el que viven formando ecosistemas. 23 Lección 1. El valor de la biodiversidad
1.5. Los alces, los miembros
más grandes de la familia de los ciervos, que viven en América del Norte, Europa y Asia, son herbívoros y se alimentan de diversas plantas acuáticas, así como de abedules y sauces. Son extraordinarios nadadores y en sus procesos de migración pueden llegar a surcar hasta veinte kilómetros de aguas heladas. Durante el verano se aíslan pero con la llegada del otoño inicia el proceso de apareamiento y entonces los machos deben competir entre sí para demostrar quién es el más fuerte y con ello ganar el derecho de reproducirse con las hembras.
Glosario especie. Unidad básica de la clasificación biológica que se define como el grupo de organismos capaces de entrecruzarse y de producir descendientes fértiles.
Un ecosistema es un medio ambiente biológico formado por seres vivos que habitan en él y por factores físicos como el agua, la luz y la humedad. Dentro de un ecosistema hay intercambio de energía constante a través de las relaciones que se dan entre los organismos que lo habitan y entre estos y el medio ambiente. Existe una enorme diversidad de interacciones entre los organismos de la misma especie y también entre individuos de especies distintas. Si bien muchos organismos obtienen ventajas al agruparse, como evitar la depredación o incrementar el cuidado de las crías, también es cierto que entre ellos se establece una competencia por recursos como alimento y agua, o por parejas para reproducirse (gura 1.5); estos mecanismos favorecen que solo los mejores individuos de cada especie, es decir los más aptos, se reproduzcan y pasen sus genes a las siguientes generaciones, tal y como lo planteó Darwin en 1859. Todos los organismos que viven en un mismo ambiente establecen relaciones. Cuando estas son con miembros de su misma especie, como la reproducción, el cuidado de las crías o el apareamiento, se les llama intraespecícas (dentro de la especie); en contraste, cuando se relacionan con individuos de otra especie se llaman relaciones interespecícas (entre especies), por ejemplo cuando un león se alimenta con una gacela, o cuando una abeja ayuda a que una planta realice la polinización, mientras que esta le provee alimento en forma de néctar.
Fotosíntesis y cadenas alimentarias Toda comunidad, al estar formada por poblaciones de plantas, animales, bacterias y hongos, desarrolla intercambios de materia y energía; cuando estos ocurren en el mismo lugar físico y este posee atributos que lo diferencian de otros, llamamos a este lugar ecosistema . La selva, por ejemplo, es un tipo de ecosistema (gura 1.6), lo mismo que el desierto, el bosque o la sabana. La pregunta en este caso es ¿de dónde proviene toda la energía necesaria para mantener la estabilidad de estos ecosistemas? 1.6. Las selvas tropicales como
la del Amazonas son los mayores reservorios de biodiversidad en el planeta. 24 Bloque 1
La fotosíntesis es un proceso con el que todos los organismos con clorola, como las plantas verdes, las algas y algunas bacterias, capturan la energía luminosa del Sol y la convierten en energía química en forma de alimento (glucosa).
CO2 + H2O
Cloroplastos (organelos de fotosíntesis)
ATP
Energía solar Mitocondrias (organelos de respiración celular)
Energía calórica
(para trabajo celular)
Glucosa + O2
1.7. La energía solar es recibida en
El siguiente esquema muestra el proceso general de la fotosíntesis: Luz solar
Agua + Dióxido de carbono
Oxígeno + Glucosa
los cloroplastos de las plantas que producen glucosa y oxígeno. Estos entran en el cuerpo por medio de la alimentación y la respiración; en las mitocondrias celulares el oxígeno transforma la glucosa en ATP (molécula de energía) y genera como desecho dióxido de carbono que sale por medio de la respiración.
En la gura 1.7 se ilustra cuáles organelos celulares intervienen en la fotosíntesis. Durante la fotosíntesis, el dióxido de carbono y el agua, con la intervención de la energía luminosa proveniente del Sol, generan una serie de reacciones que dan como resultado la producción de glucosa y oxígeno como un subroducto que se libera a la atmósfera. La glucosa es alimento para las plantas, que después, a través de la cadena alimentaria, pasa a otros organismos que se alimentan de plantas, llamados herbívoros, y de estos a los que se alimentan de carne o carnívoros, para nalmente reintegrarse al medio cuando los organismos mueren, por la acción de microorganismos que reciben el nombre de descomponedores. La fotosíntesis es un proceso fundamental, ya que es la base de la cadena alimentaria y porque gracias a ella se produce oxígeno, un gas vital para la respiración de la mayoría de los organismos del planeta. A los organismos fotosintéticos capaces de producir su propio alimento se les llama autótrofos, palabra de raíces griegas que quiere decir “los que se alimentan a sí mismos”. La capacidad de los organismo autótrofos de producir alimento y liberar oxígeno nos mantiene a todos con vida.
Glosario descomponedores. Organismos que se alimentan de los restos orgánicos de los seres vivos. Son también llamados desintegradores. autótrofos. Organismos capaces de producir su propio alimento por medio de la fotosíntesis, como las plantas verdes y algunas algas y bacterias; en una cadena alimentaria son llamados productores.
25 Lección 1. El valor de la biodiversidad
Glosario heterótrofos. Organismos que obtienen su energía a partir de otros; en una cadena alimentaria son llamados consumidores. trófico. Palabra proveniente del término griego trophikós, el cual significa “que nutre”; se refiere a todo lo relativo a la nutrición.
El resto de los organismos, un gusano, cualquier ave o tú mismo, no producen su alimento, sino que necesitan obtenerlo al comer otros organismos, por lo que reciben el nombre de heterótrofos. Los autótrofos también son llamados productores y los heterótrofos consumidores , ya que estos últimos consumen el alimento producido por los primeros. De esta manera se forma una cadena alementaria donde los organismos se alimentan unos de otros, el productor es el primer eslabón y los consumidores forman el resto de los eslabones. El siguiente esquema muestra una cadena alimentaria sencilla: Productor Organismo autótrofo
Consumidor primario
Consumidor secundario
Organismos heterótrofos
Cuando estas cadenas alimentarias se cruzan forman redes trócas (gura 1.8). En todos los ecosistemas las comunidades de organismos establecen cadenas, por ejemplo, la cadena en que una cebra que se alimenta de pasto y es devorada por un león, es más corta que la que forman una planta, un gusano, un ave, una serpiente y un águila; estas cadenas alimentarias también son llamadas trócas y cada nivel tróco es compartido por organismos que ocupan un lugar equivalente en la cadena, por ejemplo, el león y el leopardo comparten el mismo nivel tróco. Sobre el último eslabón de la cadena alimentaria, actúan los descomponedores: bacterias y algunos hongos que se alimentan de los restos de los organismos muertos.
1.8. Si te jas en la imagen, verás que los organismos forman redes donde se alimentan unos de otros.
26 Bloque 1
Con ello no solo se limpian los espacios naturales (imagina el amontonamiento de cadáveres si estos no se descompusieran), sino que se reintegran, por medio de su jación al suelo, nutrientes esenciales para las plantas.
Los ciclos En la Naturaleza existen ciclos que mantienen la estabilidad de los ecosistemas. Estos ciclos son complejas interacciones entre los seres vivos y la materia inerte. Vamos a conocer con detalle algunos ciclos indispensables para la vida. El ciclo del agua
Glosario manto freático. Depósito de agua subterránea que se localiza entre dos capas de material relativamente impermeables; el agua de los mantos freáticos se puede extraer por medio de pozos.
En la Naturaleza el agua existe en tres estados: sólido (hielo, nieve, granizo), líquido (lluvia, ríos, mares, etcétera) y gaseoso (vapor de agua, humedad atmosférica). La cantidad total de agua que existe en el planeta permanece constante, pues el agua solamente cambia de estado y se traslada de un lugar a otro a través de un ciclo llamado ciclo o hidrológico o ciclo del agua (gura 1.9). Este ciclo comienza con la evaporación del agua supercial de los océanos. A medida que se eleva, este vapor de agua pasa a capas más frías de la atmósfera donde se condensa (es decir, se transforma en agua nuevamente) para caer después en forma de lluvia. Si la atmósfera está muy fría, el agua cae en forma de nieve o granizo. Una parte del agua de lluvia es utilizada por los seres vivos, otra se ltra por el suelo formando los mantos freáticos o ríos subterráneos y la otra parte escurre por el terreno hasta llegar a lagos o ríos que desembocan en el mar. Al evaporarse, el agua pierde sus sales minerales, así como los agentes que pudieron contaminarla en el camino.
1.9. El ciclo del agua comienza en los océanos cuando el agua se evapora, y vuelve a la tierra en forma de lluvia, nieve o granizo, para nalmente regresar al mar.
Condensación Nieve
Lluvia
Evaporación
Precipitación
F i l t r a c
i ó n
s ub
t er ra
Mar
ne a
27 Lección 1. El valor de la biodiversidad
En los hielos polares hay grandes reservas de agua dulce, pero 97% del agua del planeta es salada, es decir, no sirve para el consumo de los seres vivos. El 3% restante se concentra en los ríos, lagos y, en mayor proporción, en los glaciares. El agua es el recurso más preciado e indispensable para la vida. Nuestro cuerpo se compone, en promedio, de 70% de agua. Podemos pasar muchos días sin comer, pero no sobreviviríamos si dejáramos de beber agua dos o tres días.
El ciclo del carbono 1.10. En el ciclo del carbono el CO 2 es liberado a la atmósfera por procesos respiratorios, emanaciones volcánicas, residuos de la combustión y descomposición de los organismos.
El carbono es el elemento que proporciona la base para la diversidad de la materia orgánica. Sin el carbono la vida no existiría como la conocemos. El carbono forma parte de un ciclo constante en el que intervienen los organismos vivos y la materia inerte (gura 1.10).
Luz solar CO 2 en la atmósfera
Fotosíntesis
Respiración de las plantas Respiración de animales
Organismos en descomposición
Fósiles y combustibles fósiles
28 Bloque 1
Organismos muertos y productos de desecho
Respiración de las raíces
Emisiones de vehículos y fábricas
El carbono adquiere gran variedad de formas. Podemos encontrarlo en estado gaseoso en la atmósfera, junto con dos átomos de oxígeno formando moléculas de dióxido de carbono (CO2). Lo podemos encontrar en su estado sólido como roca caliza, como coral (la estructura sólida de los corales está constituida principalmente por carbono), como diamante o grato (la punta de los lápices es grato), como cuarzo y otros. En los seres vivos forma parte de la estructura de las principales moléculas orgánicas: proteínas, carbohidratos y lípidos, que son componentes estructurales para el funcionamiento metabólico, pues nos ofrecen energía y sostén.
Glosario molécula. Unidad mínima de una sustancia que conserva sus propiedades químicas. Puede estar formada por átomos iguales o diferentes.
Las plantas obtienen el CO 2 de la atmósfera, durante la fotosíntesis (las algas y el toplancton toman el carbono disuelto en el agua) y lo transforman en compuestos orgánicos como la glucosa. Los animales herbívoros se alimentan de dichas plantas y de esa manera el carbono pasa a formar parte estructural de ellos, como proteínas, grasas o carbohidratos. En el proceso de la respiración de animales y plantas, la glucosa es utilizada para formar una molécula energética y es degradada liberándose CO 2 a la atmósfera. Asimismo, los desechos metabólicos de plantas y animales, así como los restos de organismos muertos, se descomponen por la acción de hongos y bacterias. Durante este proceso de descomposición también se desprende CO 2. Otra fuente de producción de CO 2 son las erupciones volcánicas, durante las cuales el carbono de la corteza terrestre que formaba parte de rocas y minerales es liberado a la atmósfera. En resumen, todos los seres vivos respiran oxígeno de la atmósfera (O 2) y exhalan CO2 en el proceso de la respiración; las plantas toman ese CO 2 para producir moléculas orgánicas y oxígeno, el cual es liberado a la atmósfera. También, todos los procesos de descomposición de basura orgánica, desechos de seres vivos o animales muertos liberan CO 2. Los organismos que murieron hace millones de años quedaron sepultados bajo capas de la corteza terrestre; su degradación originó la formación de un compuesto llamado petróleo, que hoy es el principal combustible que utilizamos, ya que del petróleo se obtiene la gasolina. Uno de los gases que se emiten como desecho de la combustión es el CO 2. Es decir, cuando los automóviles consumen gasolina liberan CO 2 a la atmósfera. Las industrias que emplean combustibles para su maquinaria también producen CO2. En todo proceso de combustión se libera CO 2 a la atmósfera.
29 Lección 1. El valor de la biodiversidad
Aplica lo que sabes 1. Con el propósito de que analices si el concepto de red tróca es claro para ti te propondremos un juego. Primero analiza la siguiente imagen:
Conejo
Tejón
Halcón
Sapo
Culebra Araña
Mantis
Saltamontes Pasto
Ratón
Gorrión
El sentido de las echas indica qué organismo se alimenta de otro. Como puedes apreciar las redes trócas pueden ser muy complejas. Para realizar un modelo de esta en particular será necesario dividir a los miembros de tu grupo con el n de que representen a cada uno de los organismos de la ilustración. Para identicarse portarán una hoja con un dibujo del organismo en cuestión. Saldrán al patio escolar o a un sitio abierto y después de identicar ocho sitios con carteles que digan “pasto” en lugares diferentes, se repartirán de la siguiente manera:
4 conejos 4 saltamontes 4 ratones 3 sapos 2 culebras
2 mantis 2 gorriones 2 arañas 1 halcón 1 desintegrador
Para iniciar el juego será necesario que los consumidores herbívoros toquen cualquier cartel de “pasto” con lo que inicia el proceso de transferencia de energía. Una vez realizada esta actividad los consumidores secundarios y terciarios podrán entrar en acción tratando de atrapar a los consumidores primarios de los cuales se alimentan. Se considera que un organismo es atrapado cuando es tocado por su depredador. El juego termina en el momento que el halcón queda solo y muere, por lo que es tocado por un desintegrador. Una vez realizada la actividad discute las siguientes preguntas:
Glosario aviar. Relacionado o propio de las aves.
a) ¿Cuáles serían las consecuencias en las poblaciones de consumidores primarios si el consumidor terciario consumiera rápidamente a sus presas? b) Imagina que una plaga aviar deja fuera de combate a los halcones y a los gorriones. ¿Qué efecto tendría ese evento en el resto de las poblaciones? c) ¿Cuál sería la consecuencia de que los ganaderos introdujeran vacas con el n de que forrajearan en el pasto para el resto de las poblaciones? Con la ayuda de su maestro discutan sus respuestas y establezcan conclusiones.
30 Bloque 1
1.3 Valoración de la biodiversidad: causas y consecuencias de su pérdida Aprendizaje esperado Argumenta la importancia de participar en el cuidado de la biodiversidad, con base en el reconocimiento de las principales causas que contribuyen a su pérdida y sus consecuencias.
1.3. Diversidad animal en México.
La biodiversidad nacional
Clase
Número
Lugar mundial
Reptiles
717
Primero
Mamíferos
451
Segundo
Anbios
282
Cuarto
1 050
Séptimo
La biodiversidad puede ser denida como la variedad de esAves pecies, ecosistemas y diferencias genéticas de las especies que habitan el planeta. México es el cuarto país con más diversidad animal en el mundo y también ocupa el cuarto lugar en diversidad vegetal, porque en nuestro territorio existen alrededor de 25 000 especies de plantas. La tabla 1.3 presenta el lugar que ocupa nuestro país por su diversidad en diferentes renglones y la gura 1.11 un comparativo de algunos tipos de organismos existentes en México.
1.11. Diversidad biológica en México. Fuente: Conabio, “Diversidad biológica y oportunidades para el desarrollo”, en www.conabio.gob.
mx., julio-agosto 2006. Buscar como: “Capital Natural”.
77 307
Insectos
425 000 933 000
23 522 31 100
Plantas vasculares
10 000
Otros artrópodos
270 000 75 000 115 000
15 000 23 846
Otros invertebrados
100 000
6 000 7 200
Hongos
72 000 2 702 3 600
Algas
36 000
2 200 2 420
Peces
27 977
1 480 2 000
Musgos
12 800
1 107 1 167
Aves
9 721 804 812
Reptiles 361 371
Anfibios
530 600
Mamíferos 1
10
Conocidas en México
100
1000 Número de especies Estimadas en México
8 240 6 035 5 130
10 000
100 000
1 000 000
Conocidas en el mundo
31 Lección 1. El valor de la biodiversidad
A fondo Se estima que en México cada año se pierden 600 000 hectáreas de selvas y bosques.
A los países como México, que tiene una variedad alta de especies animales o vegetales, se les llama megadiversos. Nuestro país es megadiverso porque posee una gama amplia de tipos de ecosistemas: acuáticos (dulceacuícolas, costeros y marinos), selvas, desiertos y bosques. ¿Sabías que México ha aportado al mundo gran cantidad de especies que ahora son comunes en muchos países? Un ejemplo es el maíz, planta cultivada y mejorada por las civilizaciones prehispánicas. Ahora, no solo los mexicanos disfrutamos de las modicaciones genéticas que hicieron nuestros antepasados, sino que el maíz es cultivado y consumido en casi todo el mundo. Si bien México no es uno de los países más extensos del planeta (ocupa el décimo lugar en extensión), en número de especies se encuentra entre los primeros, es decir, nuestro país es mucho más rico en recursos naturales que otros con mayor territorio. ¿Cómo se explica esta riqueza?
Glosario
regiones biogeográficas. Grandes extensiones con flora y fauna particular debido a su aislamiento durante la deriva continental. región Neártica. Región biogeográfica ubicada en Norteamérica. región Neotropical. Región biogeográfica ubicada en México, América Central y América del Sur. orografía. Elevaciones existentes en una zona particular y la descripción de las mismas por medio de la geografía.
32 Bloque 1
El mundo se ha dividido en ocho regiones biogeográcas y el continente americano comparte dos de estas: la Neártica y la Neotropical. La frontera entre ambas se halla justamente en el territorio mexicano. Ello explica por qué en México habitan especies de clima montañoso (neárticas) y especies tropicales (neotropicales). En la gura 1.12 se observa claramente esta frontera. Otro factor muy importante es la compleja orografía de nuestro territorio, pues en él se encuentran representados todos los ecosistemas. De acuerdo con diversos estudios, México es uno de los países con mayor diversidad de ecosistemas de América Latina, y tiene más riqueza de especies comparada a nivel mundial.
Las amenazas a la biodiversidad Con el aumento paulatino de la población y el cambio en nuestros hábitos de vida y consumo, se dio una separación entre el ambiente y el ser humano. Nuestros antepasados tenían una relación equilibrada con la Naturaleza, la protegían, respetaban y veneraban. Ese contacto tan estrecho entre el ambiente y el ser humano se fue perdiendo con el paso de los siglos. A lo largo del siglo XX la población de nuestro país creció considerablemente y esto ha provocado una intensa sobreexplotación de los recursos naturales. Eso signica que la Naturaleza no ha tenido tiempo para recuperarse. En nuestro país se han talado bosques enteros, se extraen recursos marinos en épocas de veda —lo que diculta la reproducción de los organismos—, se talan zonas selváticas con miles de especies para introducir ganado y transformar el terreno en un pastizal. El berrendo, por ejemplo, es uno de los mamíferos amenazados en el norte de nuestro país debido a la modicación de su hábitat.
E Z I L E B
S A R U D N O H
A L A M E T A U G
A C I R É
,
° 0 9
o o c f l e i x o d é G M
M A
L A C I P N O R Ó I T G O E E R N
E
o c i x é M e d s a c á r g o e g o i b s e n o i g e R
t 8 r o c 9 e i 9 x 1 b é , m o a M c e i L d x e n é d ó M , e i c a a s m r t e u o i f g e m L n V . o J c i k a s c w i n o ó d c e z n R : ó e i c t c n e e u y F o r P
D S O D I N U S
A C N I T Ó I R Á G E E R N
O D A T S E
o l f G o
° 5 9
o l i f ó r e x l l a r a r z i t o s t a a P M
° 0 0 1
A D N E Y E L s e s n a o r e f l i í a g e n c r i o c p e r e o t r t n d e e e u e u q t i q s s m o o í B L B
° 5 0 1
a n i o r f i l C a d e
° 0 1 1 O C N I A F Í É C C A O P O
m k 0 1 5
r
e c n á C e d
° 5 1 1
o c i p ó r T
° 0 3
° 5 2
° 0 2
0 0 0 0 0 0 7 1 : 1 a l a c s E
0 4 3
0 7 1
0
° 5 1
1.12. El hecho de que en
nuestra República se encuentre la rontera de dos grandes regiones biogeográfcas explica, en gran medida, la enorme diversidad biológica con la que contamos. 33 Lección 1. El valor de la biodiversidad
1.13. En la Central de Abastos de
la Ciudad de México, con un área de 304 hectáreas, se recibe la mayor parte de los alimentos que requiere la población de la capital del país.
Las razones por las cuales los ecosistemas en México han sido sobreexplotados son muy diversas en la cual casi no se producen materias primas, pero su población requiere todos los días una gran cantidad de alimentos. Glosario
demografía. Es la ciencia que tiene como objetivo el estudio de las poblaciones humanas.
especie endémica. Especie que vive solamente en un área geográica limitada; el borrego, cimarrón, por ejemplo, es una especia endémica de México.
El aumento de la población ha sido considerable, en consecuencia hay una mayor demanda de recursos. Sobre todo el crecimiento de las grandes ciudades, como la Ciudad de México, en la cual casi no se producen materias primas, pero su población requiere todos los días una gran cantidad de alimentos (fgura 1.13). Esto signifca que los estados del país alimentan las demandas de esta gran urbe. Si bien las políticas demográcas nacionales de fnales del siglo pasado redujeron la tasa de nacimientos, también es cierto que nuestras pautas de consumo se han modifcado y ejercen una presión muy importante sobre los recursos naturales, lo que conlleva, por ejemplo, con el consumo de la carne y el pescado, al cambio de uso de suelo en los bosques y selvas para abrir espacio para ganado, y al agotamiento de pesquerías. La deforestación es un actor determinante en la pérdida de biodiversidad. Los árboles de un ecosistema albergan muchísimas especies: plantas, animales, hongos y musgos, que conviven en estrechas relaciones. La tala desmesurada destruye esta correlación y el bosque o la selva se convierte en un desierto sin vida. El crecimiento de poblados y ciudades provoca inevitablemente pérdida de biodiversidad. La fragmentación de hábitats por medio de cultivos, cercos para ganado, carreteras, autopistas y otras construcciones, conorman barreras para las especies. Vamos a explicarlo con un ejemplo: el berrendo peninsular es una especie endémica de México, que habita en las planicies desérticas de Baja Caliornia desde hace aproximadamente un millón de años; es un animal gregario, es decir, vive en manadas. Es el segundo animal más rápido del mundo, después del guepardo, y está muy adaptado a sobrevivir en el desierto. Ahora, el hábitat del berrendo ha sido ragmentado y este veloz mamíero está en grave peligro de extinción por la cacería desmedida. Los pocos que quedan (entre 150 y 200 ejemplares) no pueden trasladarse a otras zonas en busca de alimentos debido a las barreras que el ser humano ha construido, y viven confnados a un área de Baja Caliornia Sur, en el desierto de El Vizcaíno.
34 Bloque 1
Debido a la ragmentación de hábitats los animales no pueden ir a sus uentes de alimentación ni seguir sus rutas de migración, lo que puede provocar la extinción de especies. Actualmente existe un programa de recuperación del berrendo (fgura 1.14) en la Reserva de la biosera El Vizcaíno. Hace siete años, en pleno hábitat de esta subespecie se construyó un corral de 300 hectáreas en el cual se les protege, se les da alimento y se permite su reproducción. A principios de 2005 ya había 200 animales dentro de los corrales y ese mismo año se llevó a cabo la primera liberación de berrendos al desierto. La introducción de especies de otros lugares, también llamadas exóticas, provoca un desequilibrio en las especies nativas, pues genera competencia por el alimento, el espacio y si se reproducen grandes cantidades ocupan el lugar de las especies nativas. Por ejemplo, tal vez has visto los árboles de eucalipto que abundan en diversas regiones del país. Este árbol, originario de Australia, ue introducido por Porfrio Díaz a principios del siglo XX. Los eucaliptos tienen una tasa alta de crecimiento, no necesitan mucho suelo como sustrato y producen una sustancia química tóxica para otras especies. Los eucaliptos son en consecuencia especies que desplazan a los árboles nativos. Además, al introducir nuevas especies, estas pueden traer consigo plagas que se expanden con rapidez (fgura 1.15). Por eso, si sales de viaje procura no llevar especies de un lugar a otro, ya sean semillas, plantas o animales.
1.14. En esta otograía se observa
uno de los pocos berrendos que quedan en el desierto de Baja Caliornia.
La caza furtiva o ilegal acrecienta la pérdida de biodiversidad. Este es uno de los principales motivos por los cuales numerosas especies en México y en el mundo están en peligro de extinción. En muchos casos la cacería urtiva se practica para obtener alguna parte de un animal que tiene gran valor económico en el mercado. Es el caso de los jaguares cuyas pieles tienen un alto valor en mercados ilegales o del borrego cimarrón, una pieza de caza muy apreciada. Otros animales de gran valor como el lobo mexicano se encuentran casi extintos debido a que los ganaderos los eliminan para evitar que se alimenten de su ganado. La contaminación ambiental del aire, el suelo, los ríos, los mares y los lagos causa que los ecosistemas entren en desequilibrio y, por lo mismo, pone en riesgo la sobrevivencia de las especies de dichos ecosistemas. 1.15. En el año 2002 entró una
plaga, “la conchuela del Eucalipto rojo” proveniente de Estados Unidos de América, esta plaga puso en riesgo a los millones de árboles de esta especie en 24 estados de la República y supuso una inversión millonaria para ser contenida.
35 Lección 1. El valor de la biodiversidad
Consecuencias de la pérdida de biodiversidad La pérdida de biodiversidad tiene graves consecuencias económicas: el científco mexicano Luis Miguel Galindo presentó un inorme sobre los costos de lo que signifca no actuar. Por ejemplo, el desplante de manglares en el Sureste, ha producido que la línea costera se vuelva más vulnerable a huracanes y tormentas. En 2005 el costo de los daños del huracán Wilma ue de 0.6 % del PIB nacional. Ecológicas: las cadenas alimentarias generan relaciones trófcas muy sensibles a los cambios; la pérdida de una sola especie, que es alimento de alguna otra o mantiene el control poblacional de los organismos con los cuales se alimenta, necesariamente trae un eecto en cadena como la sobrepoblación y posterior desaparición de varias especies. Éticas: debemos mantener la estabilidad del ambiente, ya que nuestras acciones son las que la ponen en riesgo. Es importante tener la convicción de que es simplemente lo correcto.
Aplica lo que sabes 1. Todos los estados del país cuentan con áreas que se han protegido para evitar la pérdida de diversidad biológica. Te invitamos a que localices cuál es la más próxima al lugar en el que vives y promueve que se organice una visita escolar. Para que esta actividad sea productiva debes llevar un guion con el que realizarás una entrevista al personal encargado de esta reserva biológica. Algunas preguntas que te sugerimos son las siguientes: a. b. c. d. e.
¿Qué extensión tiene el área? ¿Cuáles son las amenazas para su conservación? ¿Qué atributos naturales determinaron que se decidiera protegerla? ¿Cuáles son las especies más representativas? ¿Cómo contribuye tu comunidad a la conservación de este espacio?
Con la inormación que obtengas, los dibujos y las otograías que tomes durante tu visita, te sugerimos preparar un periódico mural explicando tus hallazgos e invitando a los miembros de tu escuela a generar una cultura de respeto hacia los espacios que el gobierno mexicano ha protegido. 2. Si no te es posible realizar una visita a alguna área natural protegida, investiga entonces las propiedades de la más cercana al lugar donde habitas, en la página de la Comisión Nacional de Áreas Naturales Protegidas: www.conanp.gob.mx.
36 Bloque 1
Completa la investigación con inormación de uentes periodísticas, revistas y libros, entre otros los de tu biblioteca escolar y de aula. Anota las reerencias completas de las uentes en las que te basaste para hacer tu investigación.
Integremos 1. La recepción de estímulos es común a la totalidad de los seres vivos y desencadena reacciones que varían en unción de las capacidades adaptativas de estos. A continuación aparece una tabla en la que se presentan una lista de estímulos. Elige al organismo que responda especialmente a estos y explica las razones y ventajas que le da esta adaptación.
Estímulos
Olor
Luz
Vibración
Calor
Araña
Serpiente
Lobo
Árbol
2. Las cadenas alimentarias permiten la interacción de muy diversas especies y el intercambio de energía entre estas. En esta actividad trataremos de esquematizar estos intercambios para que aprecies su complejidad. Cada alumno elaborará en su cuaderno dos redes trófcas: una marina y otra terrestre. Imagina ahora que alguna de las especies de tu red trófca desapareciera, ¿qué crees que pasaría con el resto de los organismos de esa red? 3. Investiga de dónde proviene el agua que consumes en tu casa, averigua también hacia dónde va. Indaga algún método para el tratamiento de aguas negras. Si en tu localidad existe alguna planta de tratamiento de aguas residuales, podrían solicitar una visita guiada. Si no existe, pueden hacer un resumen del proceso basándose en al fgura 1.16 o visitando la siguiente página de internet: www.seapal.gob.mx/ uncionatratamiento.htm.
a u g a
1 Pretratamiento
e d
2 Decantación primaria
3 Tratamiento secundario
1.16. Esquema del proceso que
siguen las aguas residuales en una planta de tratamiento para su limpieza.
4 Decantación secundaria
5 Tratamiento terciario
a e n í L
Salida de agua
6 Recirculación
s o g n a F e d a e n í L
Destino nal fangos 7 Espesado
8 Digestión
8 Deshidratación
37 Lección Número 1. Elde valor bloque, de laTítulo biodiversidad de tema
Lección 2
Importancia de las aportaciones de Darwin 2.1 Reconocimiento de algunas evidencias a partir de las cuales Darwin explicó la evolución de la vida Aprendizaje esperado Identica el registro fósil y la observación de la diversidad de características morfológicas de las poblaciones de los seres vivos como evidencias de la evolución de la vida.
Evidencias de la evolución. Los fósiles Desde tiempos remotos, el ser humano se ha cuestionado el origen de la vida y sus cambios a lo largo del tiempo. Existe una gran cantidad de interpretaciones al respecto. 1.17. El dimetrodon era un an-
cestro de los actuales mamíeros. Vivió hace setenta millones de años (tomado de www.mundohistoria.org/blog/articulos_web/ desarrollo-los-mamieros).
Se estima que la vida en nuestro planeta surgió hace 4 000 millones de años y que los primeros dinosaurios aparecieron hace 320 millones de años y se extinguieron hace 65 millones de años (fgura 1.17). Existe una enorme dierencia entre los primeros organismos que habitaron el planeta y los que lo habitamos hoy. El proceso de cambio que experimentan los seres vivos en el tiempo lo llamamos evolución y es un principio propuesto por Charles Darwin en su libro El origen de las especies , publicado el 24 de noviembre de 1859. En esta obra Darwin postula la teoría de la selección natural para explicar estos cambios. Una de las evidencias más contundentes acerca de que los organismos cambian en el tiempo la representan los ósiles, que nos muestran de alguna manera “otograías”, en orma de impresiones, de los cambios que han operado a lo largo de la historia del planeta.
1.18. Arqueoptérix, un ósil
descubierto en Alemania en 1862, representa la transición entre reptiles y aves. Vivió hace 150 millones de años. 38 Bloque 1
Mediante el análisis de los ósiles se puede conocer el cambio morológico de las especies actuales durante el tiempo y de otras especies que existieron y en nuestros días ya no existen. Así, por ejemplo, el Arqueoptérix (fgura 1.18) muestra evidencias de la transición entre dos grandes grupos de animales.
Existen diversos tipos de ósiles, los más comunes son los ormados por inclusión. Para que un organismo se osilice por inclusión mineral, al morir debe quedar rápidamente sepultado en materiales sedimentarios. Con el tiempo su concha o esqueleto se vuelve poroso y el agua, que lleva partículas de minerales disueltos, se introduce en el material original provocando la sustitución de este por otros minerales. Es decir, se sustituye la materia orgánica por materia inorgánica o mineral (fgura 1.19). Otros tipos de ósiles son las huellas o rastros de un organismo que quedan marcados en barro resco, arena o lodo que al secarse se transorma en roca. 1.19. Principalmente, se osilizan las
Un tipo más de evidencia ósil son los moldes, en los cuales se ve la orma interna o externa del organismo plasmada en la roca, aunque se pierde el material original.
partes duras de los organismos, es decir, huesos, dientes, conchas, troncos, también se han encontrado ósiles de huevos, mientras que las partes blandas se descomponen en el proceso.
También son ósiles los organismos que mueren cubiertos por nieve y se conservan congelados. Por ejemplo, en Siberia, en 2003, ue encontrado un mamut completo en muy buen estado, con todas sus partes blandas preservadas. Este descubrimiento ha proporcionado mucha inormación sobre la vida de estos animales que existieron hace 10 000 años. Otro tipo de ósiles se encuentran en ámbar. Son organismos que quedaron atrapados en la resina de un árbol y al paso de miles o millones de años siguen intactos. Actualmente se realizan estudios de ósiles microscópicos, de los que se obtienen evidencias de células, bacterias o microorganismos.
Práctica Con esta actividad práctica podrás entender mejor el procedimiento por medio del cual se orman los ósiles. Antes de realizarla, indaguen en el grupo si alguno de los alumnos tiene ósiles de cualquier tipo, por ejemplo, impresiones de conchas o caracoles, o insectos incrustados en ámbar, y si puede llevarlos al salón de clase para que sean observados por todos. Si no hay ósiles disponibles realicen esta primera parte de la actividad con base en otograías que encuentren el libros de biología, en enciclopedias o en Internet. En equipos elijan un ósil y analicen sus características. ¿A qué tipo de organismo pertenece? ¿En qué tipo de ambiente vivía ese organismo, es decir, era acuático o terrestre? ¿Saben en dónde ue encontrado el ósil? Si es así, ¿cómo creen que llegó allí?
39 Lección 2. Importancia de las aportaciones de Darwin
Creación de un fósil articial Propósito: Entender el proceso de ormación de algunos tipos de ósiles. Material necesario: Yeso (de preerencia odontológico), agua, una barra de plastilina, aceite vegetal, cajas de Petri, hojas de árboles, partes duras de plantas o animales tales como conchas de mar o de caracoles terrestres, dientes, troncos pequeños, huesos u otras. Desarrollo: 1. Unta con aceite vegetal la parte superior de un pedazo de plastilina de 3 centímetros de ancho. Inserta una concha de mar o cualquiera de los ob jetos que llevaste para hacer tus ósiles hasta que quede completamente hundido en la plastilina. Con mucho cuidado retira el objeto tratando de que permanezca la orma en la plastilina. Ahora unta con aceite el molde de plastilina, llénalo de yeso preparado con agua, espera a que se seque y despega la plastilina. 2. Repite la operación con otros objetos. 3. Por otro lado, prepara yeso y extiéndelo sobre una caja de Petri. Inmediatamente después coloca sobre el yeso una hoja de árbol previamente untada con aceite. Cuando el yeso esté seco, retira la hoja. Puedes repetir este procedimiento con otros objetos que tengan relieve.
Presentación de resultados y conclusiones: Prepara un inorme de la actividad dividido en dos partes; en la primera parte describe qué tipo de ósiles observaron y cuáles ueron las respuestas que dieron a las preguntas planteadas al inicio de la actividad. En la segunda parte, describe cada tipo de ósil que realices en un cuadro como el que se muestra y escribe tus conclusiones acerca de la manera en la que se crearon los ósiles que conocemos actualmente. En el grupo comenten la experiencia y los aprendizajes que les dejó la realización de esta práctica.
40 Bloque 1
Tipo de organismo
Ambiente terrestre o marino
Parte del organismo fosilizada
Tipo de fósil
Molusco (bivalvo)
marino
concha
molde
256