Los seres vivos

Curso:

Ciencias de la Vida 4°a 6° Básico

Titulo:

Los Seres Vivos y su Relación con el Ambiente

Unidad:

1

Una introducción al estudio de los ecosistemas.

Parte 1: CARACTERÍSTICAS DISTINTIVAS DE LOS SERES VIVOS

1. La Célula • La célula es la unidad básica de los seres vivos, porque todos: están formados por células, viven porque sus células funcionan, se originan a partir de una célula, y porque la célula, contiene la información genética de todo ser vivo.

La Célula • Del punto de vista molecular, la célula representa un nivel superior de organización de la materia, basado en la química del carbono, un elemento que gracias a sus características, puede formar moléculas orgánicas y complejos supramoleculares formados por la unión de varias de ellas.

• Estos complejos (organelos y estructuras subcelulares), están organizados según una estructura característica y apta para hacer posible los procesos celulares que caracterizan la vida.

CELULA

2. El Metabolismo Celular • Una propiedad distintiva de las células respecto a otros niveles inferiores de organización de la materia, es la capacidad de realizar organizadamente y con alta eficiencia, un conjunto de reacciones químicas que ocurren en el medio acuoso intracelular.

• Este fenómeno se denomina metabolismo, que se define como el conjunto de reacciones químicas que ocurren al interior de las células.

Células vegetales en que se ven cloroplastos, organelos donde ocurren las reacciones químicas de la fotosíntesis.

El Metabolismo Celular

El metabolismo celular involucra cientos y hasta miles de reacciones qu铆micas que ocurren al interior de las c茅lulas.

El ciclo de Krebs que forma parte de la respiraci贸n celular, es una muestra de la complejidad de las reacciones metab贸licas

Importancia del metabolismo celular • El metabolismo hace posible las diversas actividades de las células: crecer, reproducirse, mantener sus estructuras, responder a estímulos, etc., es decir, el metabolismo celular es responsable de la vida.

• En términos estrictamente biológicos, vida corresponde a metabolismo. Si hay metabolismo hay vida, si no hay metabolismo, no hay vida.

Fases del metabolismo • En el metabolismo celular se distinguen dos fases: • El anabolismo, que representa el conjunto de reacciones de síntesis, y el catabolismo, que representa el conjunto de reacciones de degradación.

• METABOLISMO = ANABOLISMO + CATABOLISMO

Catabolismo • En las reacciones de degradación o catabolismo, se obtienen moléculas simples a partir de moléculas complejas.

• El mejor ejemplo de catabolismo lo representa la respiración celular, en que a partir de una molécula compleja como la glucosa, se producen sustancias simples como CO2 y H2O. • Las reacciones del catabolismo, liberan energía, por eso se denominan reacciones exergónicas.

Características del Catabolismo • Todas las reacciones catabólicas se caracterizan por una oxidación (degradación) de un sustrato, que puede ser un monosacárido (glucosa), un aminoácido o un ácido graso.

• A consecuencia de la oxidación se obtiene energía química potencial que luego se traspasa al ATP, que es la molécula que la célula utiliza directamente en todos los procesos celulares que requieren energía.

36 ATP

Anabolismo • En las reacciones metabólicas, llamadas de síntesis o anabolismo, se fabrican moléculas complejas a partir de moléculas simples.

• El mejor ejemplo de este tipo de reacciones lo representa la fotosíntesis en que a partir de sustancias simples como CO2 y H2O se fabrica glucosa (C6H12O6), un azúcar de seis carbonos que es el combustible celular.

Características del Anabolismo • Las reacciones anabólicas requieren energía para sintetizar macromoléculas, por ello se les denomina endergónicas. La energía ocupada, queda retenida en forma de energía de enlace químico entre los átomos de las moléculas formadas.

• En principio el CO2 obtenido por la fotosíntesis, se usa para la síntesis de: monosacáridos, aminoácidos, nucleótidos o ácidos grasos. Luego estos monómeros sencillos se usan en la formación de otras macromoléculas: proteínas, lípidos, carbohidratos y ácidos nucleicos.

Significado del metabolismo para los seres vivos • La totalidad de las transformaciones bioquímicas que ocurren en un organismo, ya sea en el sentido de la creación de moléculas (anabolismo) o bien de su degradación (catabolismo), tienen la función de obtener energía química en forma de ATP, ya sea a partir de reacciones inorgánicas o de energía luminosa como es el caso de los autótrofos, o bien a partir de los nutrientes ya fabricados por otros organismos, como en los heterótrofos.

Anabolismo y catabolismo en los vegetales

Del catabolismo se obtiene la energĂ­a necesaria para los procesos de sĂ­ntesis incluidos en el anabolismo. Por lo tanto, anabolismo y catabolismo estĂĄn funcionalmente acoplados, de modo que la energĂ­a producida por el catabolismo se utiliza en el anabolismo.

3. Las necesidades de los seres vivos • Para poder llevar a cabo el metabolismo y perpetuarse en el tiempo, los seres vivos requieren de un suministro constante de materias primas y de energía, las que son aportadas desde el ambiente. • Al mismo tiempo que, producto del metabolismo celular, se originan sustancias de desechos que deben ser eliminados, ya sea a travÊs de la orina o el sudor, en el caso de los seres humanos.

3. Las necesidades de los seres vivos • La satisfacción de todas estas necesidades es posible gracias a la capacidad de los organismos para realizar los procesos vitales: • NUTRICIÓN, EXCRECIÓN, REPRODUCCIÓN, RELACIÓN y COORDINACIÓN E INTEGRACIÓN ORGÁNICA. • En el ser humano los procesos vitales son realizados por los distintos sistemas del cuerpo.

4. Ciclo vital de los seres vivos. • Otra característica distintiva de los seres vivos, es el ciclo vital, ciclo vital que representa las etapas de la vida de un ser vivo, desde que nace hasta que muere. • Los seres vivos a diferencia de la materia inerte, nacen, crecen, se desarrollan, se reproducen y mueren.

Ciclo vital y necesidades de los seres vivos.

• Gracias al ciclo vital es que los seres vivos pueden crecer y subsistir en el tiempo, dejar descendencia y perpetuarse de generación en generación.

• Por ello, en cada etapa del ciclo vital, los seres vivos necesitan mecanismos que les permitan suplir los requerimientos de materia y energía necesarias para el metabolismo celular.

5. Ciclos vitales de los seres vivos • Si bien todos los seres vivos pasan por las mismas etapas del ciclo vital, los ciclos de vida de los distintos seres vivos, pueden ser muy diferentes unos de otros.

• Algunos seres vivos experimentan grandes cambios morfológicos y fisiológicos desde que nacen hasta que alcanzan la edad adulta, mientras que otros solamente aumentan de tamaño.

a) Ciclos de vida sin metamorfosis • Los ciclos de vida ametabolos, es decir, sin metamorfosis, son aquellos en que el organismo no experimenta este proceso durante su desarrollo.

• Este tipo de ciclo es propio de la mayoría de los vertebrados, exceptuando los anfibios.

• De la eclosión del huevo, en peces, reptiles y aves, o a través del parto en los mamíferos, emerge un individuo de características idénticas al adulto, pero de menor tamaño.

b) Ciclos de vida con metamorfosis • Los ciclos de vida metabolos son aquellos en que el organismo experimenta el proceso de metamorfosis durante su desarrollo.

Larvas

• Este tipo de ciclo es propio de la mayoría de los invertebrados, y de los anfibios.

• De la eclosión del huevo, emerge una larva, que dependiendo del grupo y la especie, puede pasar por diferentes estadios de desarrollo antes de llegar a la etapa adulta.

Pupas

Adulto

La metamorfosis • La metamorfosis implica un proceso de profundos cambios morfológicos (de la forma) y fisiológicos (en cuanto al funcionamiento interno) de un organismo.

• La metamorfosis puede significar cambios tan profundos como cambiar de una vida acuática a la vida en un ambiente terrestre, con todas las modificaciones que ello implica: respiración por branquias en vez de tráqueas o pulmones, forma aerodinámica en vez de hidrodinámica, de depredador a herbívoro, etc.

Náyade de libélula

Branquias

Libélula

Ciclos de vida en invertebrados acuáticos • Los huevos y la esperma de los progenitores son liberadas al medio y ocurre fecundación externa.

• Parte de desarrollo embrionario ocurre en el huevo y de él emerge una larva nadadora.

• Estas larvas se alimentan de materia orgánica en suspensión o de los componentes del plancton.

• los adultos, no nadan y son depredadores, alimentándose de moluscos, crustáceos y algas.

Larva de erizo de mar

Erizo de mar

Ciclos de vida en peces • En los peces, la fecundación externa da como resultado el desarrollo de individuos de pequeño tamaño, pero de características similares a los adultos, llamados alevines.

• Dependiendo de la especie, los alevines se alimentan de microalgas, microcrustáceos, materia orgánica en suspensión, pequeñas larvas de insectos, o huevos de peces y anfibios.

• A medida que aumentan de tamaño va aumentando el tamaño de sus presas, hasta asemejarse a los adultos.

Etapas del desarrollo del pez cebra, desde huevos a alevines. Fotografía inferior derecha: comparación entre el tamaño de los alevines con una moneda.

Ciclo de vida en anfibios • Del huevo emerge una larva que respira por branquias, tiene cola y boca circular adaptada para succionar. La metamorfosis, se inicia con el desarrollo de las patas posteriores y los pulmones, y la larva comienza a nadar en la superficie del agua para respirar aire. Después, los intestinos se acortan, los ojos emigran hacia la región frontal y dorsal de la cabeza, y finalmente, la cola es reabsorbida en la última etapa.

Ciclos de vida en insectos ametábolos • En los insectos, los ciclos más simples se dan en aquellos que son ametábolos, es decir, que no tienen metamorfosis.

Del huevo sale una ninfa, un individuo idéntico al adulto pero de tamaño increíblemente menor.

Todo su desarrollo posterior consiste únicamente en crecer, hasta alcanzar la etapa reproductiva. Ejemplos de estos son los tisanuros o “pececillos de plata” y el insecto palito o “palote”.

Pececillo de plata

Palote

Ciclos de vida en insectos hemimetábolos • Estos insectos tienen metamorfosis incompleta o parcial. Del huevo sale una ninfa, que tienen una estructura corporal equivalente al adulto (cabeza, tórax, abdomen, seis patas) pero morfológicamente distinta.

• El paso de ninfa a adulto implica un gran aumento de tamaño y emerger desde una exuvia (cutícula exterior que dejan algunos artrópodos tras hacer la muda) juvenil, al estado adulto en un solo paso.

Ciclos de vida en insectos hemimetábolos

Cuando la ninfa se desarrolla en un ambiente distinto al adulto o imago, se denomina náyade, y tiene varias características distintas a los Imago

a los adultos, rudimentos alares en vez de alas, con branquias en vez de tráqueas, etc.

Exuvia

Ciclos de vida en insectos holometรกbolos โ ข Los insectos holometรกbolos, tienen metamorfosis completa. Del huevo sale una larva, que luego se transforma en pupa, y finalmente, de la pupa emerge el adulto.

Ciclos de vida de vida en reptiles y aves • En reptiles y aves el desarrollo embrionario ocurre dentro del huevo, que nutre al embrión hasta el momento en que nacen (son ovíparos), y desde ahí en adelante comparten hábitat y recursos con sus padres.

• Pero también pueden haber ciclos ovovivíparos, es decir, el desarrollo embrionario hasta que el animal rompe el cascarón, ocurre al interior del animal.

De esta manera, pareciera que nacen crías vivas.

Serpiente pariendo en cautiverio

Ciclo de vida en mamíferos • En los mamíferos el desarrollo embrionario ocurre dentro del cuerpo de la madre y desde la circulación sanguínea materna, el embrión y feto obtienen todos los nutrientes y el oxígeno necesario para su desarrollo.

• Luego de nacer y en los primeros meses de vida son alimentados con leche materna, para después del destete, compartir los mismos recursos alimenticios con sus padres.

Feto de delfín en el útero materno

Hembra de delfín amamantando a su cría

Una introducciﾃｳn al estudio de los ecosistemas.

Parte 2: LOS SERES VIVOS Y SUS Hﾃ。ITATS

6. El hábitat de los seres vivos • El ambiente donde se desarrolla un ser vivo constituye su hábitat. El hábitat comprende todo el espacio y los elementos del medio entre los cuales se desenvuelve un ser vivo.

• Cada hábitat comprende tres elementos diferenciadores que son parte del biotopo o componente no vivo del ecosistema, el medio, el sustrato y los factores ambientales.

• El medio, representa el fluido que envuelve a los seres vivos y puede ser el agua o el aire. El sustrato representa la superficie sobre la cual se desplazan, apoyan o adhieren los organismos, y puede ser el agua, el suelo, el aire, el cuerpo de otro ser vivo, etc. Los factores ambientales representan las condiciones físico-químicas del medio como la temperatura, la humedad, la luz, etc.

Factores que determinan el hábitat • Las características particulares de cualquier hábitat, están determinados por dos factores: las características del medio y las características del clima (conjunto de factores físicoquímicos).

• Por ejemplo, es muy distinto un ambiente acuático de uno aéreo (terrestre), así como también son distintos, un ambiente acuático tropical de uno polar, o un ambiente terrestre selvático de uno desértico.

7. Adaptaciones de los seres vivos al hábitat • Para vivir en cierto hábitat cada ser vivo necesita de estructuras especializadas para desenvolverse en ese medio, ya que de no ser así, simplemente no podría vivir o en el mejor de los casos, no podría llevar a cabo su ciclo de vida completo.

• Sin embargo, estas adaptaciones no son solo físicas, también existen adaptaciones fisiológicas o metabólicas que les permiten satisfacer sus requerimientos de oxígeno, agua y nutrientes de distinta forma, según sea el ambiente en que viven.

7.1. Adaptaciones al medio acuático • Forma hidrodinámica: como una manera de disminuir la resistencia del agua al movimiento, todos los organismos que se desplazan nadando activamente, tienen cuerpos con forma de torpedo, lo cual les permite disminuir el esfuerzo y aumentar la velocidad del desplazamiento.

Mamífero Insecto

Pez

7.1. Adaptaciones al medio acuático • Presencia de aletas para nadar: las aletas son apéndices como en el caso de los peces, extremidades modificadas, como en aves y mamíferos, patas como en insectos, o colas como en anfibios y crustáceos, que sirven como remos para desplazar un volumen de agua e impulsar el cuerpo del animal en la dirección del movimiento.

ALETAS

7.1. Adaptaciones al medio acuático • Presencia de branquias: las branquias son estructuras formadas por delgadas láminas de tejido ricamente irrigadas por capilares, lo que permite intercambiar oxígeno desde el agua hacia la sangre y dióxido de carbono desde la sangre al agua. Las branquias están presentes en todos los invertebrados acuáticos, los peces, larvas de insectos y anfibios

Branquias de insecto

Branquias de anfibio

Branquias de insecto

7.1. Adaptaciones al medio acuático • Presencia de membranas interdigitales: en aves nadadoras (patos, cormoranes, pelicanos, albatros, etc.), mamíferos semi acuáticos (chungungo, huillín, coipos) y ranas y sapos adultos, las patas poseen membranas interdigitales, que les permiten transformarse en remos para optimizar el nado.

Membranas interdigitales

7.2. Adaptaciones al medio aéreo • Estructuras de locomoción para caminar, correr y saltar: los animales terrestres tienen patas fuertes que les permiten apoyar su peso sobre el sustrato sólido y desplazarse de diferentes maneras, corriendo, caminando y saltando.

7.2. Adaptaciones al medio aéreo • Estructuras adaptadas para el vuelo: Aves, insectos y algunos mamíferos, poseen alas o membranas que les permiten adquirir sustentación en el aire y lograr desplazarse mediante el vuelo. Las alas de las aves son extremidades anteriores modificadas, las alas de los murciélagos son dedos extremadamente largos, entre los cuales hay membranas interdigitales, y las alas de los insectos son apéndices del exoesqueleto, que se pueden batir al estar conectados a los músculos del tórax.

7.2. Adaptaciones al medio aéreo • Estructuras para respirar aire: sapos y ranas adultos, reptiles, aves y mamíferos, respiran por pulmones, mientras que los insectos lo hacen a través de un sistema de tubos llamados tráqueas, que van directamente desde el exterior del cuerpo, ramificándose hacia el interior de los tejidos.

Existen tráqueas a ambos lados del cuerpo y en cada segmento del animal, las que se pueden evidenciar mediante los espiráculos, que son los orificios de entrada.

Espiráculos

8. Importancia de las plantas • Las plantas y algas son importantes porque gracias a la fotosíntesis , son responsables de la producción del alimento que sostiene a todo los demás seres vivos del planeta.

• Ellas son capaces de fabricar su propio alimento (autótrofos), mientras que el resto de los organismos superiores, necesitan tomarlo a partir de una fuente de energía externa (heterótrofos).

• De no ser por las plantas y algas, todas las formas de vida animal, jamás hubieran existido, porque ellas nos fabrican el alimento a nosotros.

Importancia de las plantas para los seres vivos.

• Como los organismos autótrofos, algas y plantas, son responsables de la producción de alimentos en los ecosistemas, tanto acuáticos como terrestres, los factores ambientales que determinan el hábitat influyen directamente sobre la abundancia de ellas, y estas a su vez, influyen directamente sobre sobre la diversidad y abundancia de otros organismos que pueda albergar un determinado ambiente.

• Esto es así porque la capacidad de producir alimentos, llamada productividad primaria, varía directamente en relación a las características del ambiente. Si el ambiente es desértico habrá pocas plantas y poca productividad primaria, por lo tanto pocos animales. Al contrario en una selva hay muchas plantas, mayor productividad primaria y mayor abundancia de otros seres vivos en general.

Importancia de las plantas para los seres vivos.

Plataforma continental (360) Mar abierto (125)

Estuario (1500)

Tundra (140)

Selva tropical (2200)

Bosques de coníferas (800) Bosques caducifolios (1200)

Pradera (600) Desierto (90) Productividad primaria medida en gramos de materia orgánica producida por m2 por año, en diferentes ambientes terrestres y acuáticos.