U N I TAT
4
1. Aquest organisme, és un ésser viu? Per què? 2. Quines característiques té un ésser per considerar-lo un ésser viu? 3. Quin tipus de reproducció presenta el microbi «Andròmeda» 4. Recordes quina és la diferència entre la reproducció sexual i l’asexual?
Les funcions de relació i de reproducció Quan van estudiar el microbi «Andròmeda», van descobrir un fenomen remarcable: l’organisme no deixava excrecions. Si l’incubaven amb diòxid de carboni i llum ultraviolada, creixia sense parar fins haver consumit tot el diòxid de carboni. Tot seguit el creixement s’aturava. No hi havia cap mena d’excreció de gas ni cap tipus de producte de desassimilació. –Perfectament eficient –va dir Stone. Aquest era un organisme molt ben adaptat al medi. Ho consumia tot, no expulsava res. Era perfecte per a l’àrida existència de l’espai. –Confio que no haurem arribat massa tard –va dir Leavitt, mirant amb impaciència la pantalla de l’ordinador. Stone va moure el cap fent un senyal de conformitat. –Si aquest organisme converteix de veritat la matèria en energia i l’energia en matèria, directament, és que funciona com un reactor. –I com una detonació atòmica… –Escolti –va tallar Stone–, vull que s’asseguri que no es posarà en pràctica la Disposició 7-12: no s’ha de produir cap explosió atòmica al voltant d’aquests organismes. Només els proporcionaríem un medi de cultiu riquíssim. Els comptes del creixement sense control fan por. Una sola cèl·lula d’un altre tipus de bacteri, en circumstàncies ideals, es divideix cada vint minuts. Això no inquieta gaire quan ho sents, però si un s’atura a meditar-ho amb atenció, descobreix que d’aquesta manera una sola cèl·lula, en un sol dia, podria produir una colònia que tindria tant de pes i tant de volum com tot el planeta Terra sencer. Michael Crichton, L’amenaça d’Andròmeda (adaptació)
Competències bàsiques ■ SOCIAL I CIUTADANA
Consciència de l’obligació de cuidar i respectar el medi ambient. ■ APRENDRE A APRENDRE
Lectura i interpretació d’informació en forma d’esquemes. ■ COMUNICATIVA, LINGÜÍSTICA I AUDIOVISUAL
Apropament a textos variats d’índole científica: L’amenaça d'Andròmeda.
4
Les funcions de relació i de reproducció
1 La funció de relació Tots els éssers vius realitzen tres funcions que són indispensables per a la seva supervivència: la nutrició, la relació i la reproducció. La funció de relació és la detecció per part d'un ésser viu de determinats canvis que es produeixen en el medi que l’envolta, els anomenats estímuls, i la realització de respostes adequades a aquests estímuls.
També formen part del medi d’un organisme la resta d'éssers vius que hi viuen. Uns seran importants perquè constitueixen l’aliment, i altres, perquè poden representar un perill.
Segons el color del medi, el camaleó canvia de color (mimetisme) per evitar que els seus depredadors el distingeixin.
Per exemple, un animal detecta mitjançant el sentit de l’olfacte la presència d’un aliment i es desplaça fins a assolir-lo, i una planta detecta la presència de llum en una direcció determinada i, a causa d'això, la tija creix en aquesta direcció. Els dos elements de la funció de relació, els estímuls i les respostes es poden definir de la manera següent: • Estímul. És qualsevol canvi que es produeix en el medi que és capaç de provocar una resposta de l’organisme. Els estímuls poden ser físics (llum, temperatura, humitat) o biològics (presència d'altres éssers vius). • Resposta. És la reacció d’un ésser viu davant d’un estímul determinat. Pot ser un moviment, una secreció o un creixement en una direcció determinada.
Quan les zebres descobreixen la proximitat dels depredadors, fugen perquè tenen les potes adaptades per córrer.
Davant una situació de perill, o quan la toques, la tortuga reacciona i s’amaga a la closca.
A C T I V I TAT S › 1 En què consisteix la funció de relació? › 2 Què és un estímul? Què distingeix un estímul d’una resposta? › 3 Aplica la relació entre estímul i resposta en alguna de les activitats que fas durant el dia. › 4 La paraula estímul sovint s’associa amb alguna cosa que atrau, però també està associat amb alguna cosa que espanta. Indica dos exemples d'estímuls. › 5 Per què pot ser un avantatge sentir dolor o tenir set? › 6 En moltes espècies animals els adults ensenyen als seus descendents a produir les respostes adequades. Indica per què l'aprenentatge els és un benefici.
74
2 La relació en les plantes Les respostes de les plantes davant els canvis ambientals poden ser de dos tipus: els tropismes i les nàsties.
2.1 Els tropismes Un tropisme és la resposta d’una planta davant un estímul consistent en el seu creixement direccional respecte d’aquest estímul. És doncs una resposta permanent. Si la planta creix cap a l'estímul es diu que té tropisme positiu; en cas contrari, es diu que presenta tropisme negatiu. Els tropismes es classifiquen segons l’estímul que el produeix. Els més freqüents s’indiquen en el quadre següent: tropisme
Estímul
Exemples
Fototropisme
Llum
Les fulles i les tiges tenen fototropisme positiu. Les arrels tenen fototropisme negatiu.
Geotropisme
Gravetat
Les tiges tenen geotropisme negatiu. Les arrels tenen geotropisme positiu.
Higrotropisme
Aigua o humitat
Les arrels tenen higrotropisme positiu.
tigmotropisme
Contacte
Els circells del cep i de la mongetera són fins filaments que en créixer s’enrotllen al voltant d’objectes per subjectar-se.
EL FotopERÍodE Tant en els animals com en els vegetals, la durada del període de llum al llarg del dia, el fotoperíode, pot ser un estímul decisiu en l’emissió d’una resposta determinada. Així, el fotoperíode és un dels factors desencadenants de la floració de les plantes i de les migracions dels ocells.
2.2 Les nàsties Les nàsties són moviments dels vegetals en resposta a un estímul, que no comporten canvis en la direcció de creixement de la planta. Com que la planta torna a la forma inicial al cap de poc temps es diu que no és una resposta permanent. Per exemple, la flor de nit (Mirabilis jalapa) reacciona davant la llum tancant-se durant el dia i obrint-se durant la nit. A les nàsties, l’estímul també pot ser de diversos tipus: • El contacte físic. Per exemple, la mimosa de l’espècie «sensitiva», que replega ràpidament les fulles quan alguna cosa les toca; o algunes plantes carnívores, que tanquen les estructures especials per capturar insectes quan s’hi posen a sobre, etc. • La llum o la temperatura. És el cas, per exemple, del moviment d’orientació cap al Sol de les flors del gira-sol, i el de les flors de la tulipa respecte a la temperatura, que si és alta s’obren i si descendeix es tanquen.
Les flors del gira-sol segueixen sempre el Sol. És un cas particular de resposta d’aquestes plantes.
A C T I V I TAT S › 7 En què consisteix un fototropisme positiu? Posa’n un exemple. › 8 Explica, mitjançant un exemple, la diferència entre un tropisme i una nàstia. › 9 Les arrels tenen higrotropisme positiu. Explica per què.
75
4
Les funcions de relació i de reproducció
3 La relació en els animals
La gana és un estímul intern que afecta el comportament.
Ombrel·la
Els animals reaccionen davant els estímuls externs i interns i elaboren unes respostes que solen ser complexes. En la funció de relació dels animals poden intervenir diversos òrgans i aparells: • Els òrgans dels sentits, que capten els estímuls del medi. • El sistema nerviós, que condueix l’impuls nerviós sensitiu des dels òrgans dels sentits fins al centre coordinador (cervell) i l’impuls nerviós de resposta fins als òrgans que l’executaran (músculs i glàndules). • L’aparell locomotor format per la musculatura i l’esquelet, que executa les respostes de moviment o desplaçament. • El sistema endocrí o hormonal, format per les glàndules que segreguen hormones que van a parar a la sang. Les hormones influeixen en les respostes. • El conjunt de glàndules exocrines, que en resposta a uns estímuls segreguen substàncies a l’interior del tub digestiu –com les glàndules intestinals–, o a la pell –com les glàndules sudorípares–.
3.1 El sistema nerviós dels animals Tentacles
Braços Cavitat digestiva
Gònades
Estatocist Boca Àrea fotoreceptora
Fosseta olfactòria
Encara que té una mateixa funció en tots els animals, el sistema nerviós pot ser molt diferent: • Les esponges i els cnidaris (pòlips i meduses) tenen un sistema nerviós poc desenvolupat i no tenen cervell. Algunes meduses presenten a la vora de l’ombrel·la uns òrgans sensorials, els estatocists, que els proporcionen informació sobre la posició que mantenen. També en tenen altres que detecten la llum o que s’estimulen davant de certes substàncies químiques, les fossetes olfactòries. • Els anèlids i els cucs plans o platihelmints tenen un doble cordó nerviós situat a la regió ventral que els recorre tot el cos. Situades a la part del cap, tenen una concentració de neurones que constitueixen un principi de cervell.
Boca Clitel
Sistema nerviós
Anells
Anus Boca
Vasos sanguinis
76
Aparell digestiu
Nefridi, òrgan excretor
• Els mol·luscs i els artròpodes (insectes, crustacis, aràcnids i miriàpodes) tenen també un doble cordó nerviós ventral format per ganglis i nervis i, a més a més, tenen uns òrgans dels sentits molt ben desenvolupats. Gràcies a aquests òrgans capten un elevat nombre d’estímuls ambientals de diferents tipus (imatges, sons, olors, etc.). Nervi
Estatocist
Cèl·lula ciliada sensible Vesícula
Estatocist d’un mol·lusc. Presenta un conjunt de partícules que graviten sobre cèl·lules sensibles. Això li permet detectar la posició del cos.
Les antenes són els òrgans olfactoris dels insectes. En les espècies en què els mascles han de localitzar les femelles, estan més desenvolupades.
Ull compost d'un saltamartí. Està format per centenars de facetes. Cada una correspon a un element visual individual anomenat ommatidi.
• Els vertebrats presenten el sistema nerviós més complex de tots els éssers vius, format pel cervell i un llarg cordó neural (l’anomenada medul·la espinal), protegits respectivament pel crani i la columna vertebral. També tenen uns òrgans dels sentits molt complexos, que arriben al seu màxim desenvolupament en les aus i els mamífers.
L’olfacte dels gossos és unes dues-centes vegades més sensible que el d’un ésser humà; poden detectar substàncies a 5 m de profunditat.
Les retines de les àguiles, els falcons i els voltors tenen cinc vegades més cèl·lules sensibles que les dels humans. Això els permet veure petits animals a una gran distància.
Visualitza el fragment següent d'un documental de National Geographic sobre l'extraordinari olfacte dels gossos.
Els ratpenats emeten ultrasons que reboten contra els objectes i són percebuts per les orelles. D’aquesta manera, poden volar en la foscor i detectar les preses.
A C T I V I TAT S › 10 Quins òrgans i aparells intervenen en la funció de relació dels animals? › 11 Ordena els aparells, òrgans i sistemes que intervenen en la funció de relació dels animals, segons que serveixin per captar estímuls o elaborar respostes. › 12 On es troben els òrgans que capten substàncies químiques disperses al medi extern (òrgans olfactoris) de les meduses, dels artròpodes i dels mamífers? › 13 Les antenes dels insectes tenen funció olfactòria. Si es comparen els caps dels mascles i les femelles de les papallones s’observa que les antenes dels primers estan molt més desenvolupades. Quina en pot ser la raó? 77
4
Les funcions de relació i de reproducció
4 La funció de reproducció La REGEnERació pot donaR LLoc a noUs indiVidUs De vegades, gràcies a la gran capacitat que tenen alguns organismes de regenerar les parts perdudes accidentalment d’un fragment, es pot generar un nou individu. És el cas d’algunes estrelles de mar, en les quals, a partir d’un braç que contingui els teixits importants del disc central, es regenera l’animal complet. La reproducció per regeneració no ha de ser considerada un tipus normal de reproducció asexual, sinó un cas accidental.
La funció de reproducció consisteix en la generació de nous individus. Aquests poden ser iguals o només semblants als progenitors. Hi ha dos grans tipus de reproducció: la reproducció asexual i la repro ducció sexual.
4.1 La reproducció asexual La reproducció asexual o vegetativa és aquella en la qual els descendents tenen la mateixa informació genètica que el seu únic progenitor. És el cas, per exemple, d’un tros de tija d’un roser, fet que s’anomena un esqueix, que una vegada plantat, arrela i origina un altre roser idèntic genèticament a l’individu del qual procedia l’esqueix. Aquest tipus de reproducció permet sobreviure a tots els individus d’una espècie sempre que habitin en un ambient constant, perquè ja hi estan perfectament adaptats. No obstant això, si es produís un canvi important en les condicions ambientals d’un lloc, com que tots els individus són idèntics i no estan adaptats a altres condicions, tots moririen i l’espècie desapareixeria d’aquest hàbitat.
4.2 La reproducció asexual de les plantes La reproducció asexual està molt estesa entre les plantes. Hi ha diversos mecanismes, entre els quals els més comuns són:
Rizomes. Són tiges subterrànies horitzontals que cada cert tram emeten tiges verticals, que posteriorment formaran nous individus. Això passa, per exemple, a les canyes i les falgueres.
78
tubercles. Són tiges subterrànies amb zones, anomenades «ulls», capaces de generar tiges verticals i arrels. Cada una dóna lloc a un nou individu. Això passa, per exemple, a la patata.
Bulbs. Són tiges subterrànies formades per fulles carnoses concèntriques, que amb el temps es divideixen en diversos bulbs petits dels quals sortiran noves plantes. Les cebes es reprodueixen així.
Estolons. Són tiges aèries horitzontals que, quan són molt llargs i toquen el terra, generen arrels i tiges verticals, que formen nous individus. És el cas, per exemple, de les maduixeres.
Moltes de les tècniques reproductores utilitzades en agricultura i jardineria són casos de reproducció asexual. Així, es poden esmentar: • Els esqueixos o fragments de branca dels geranis i rosers. • Els empelts o la unió d’una branca d’una planta al peu d’una altra. • Els trossos de tubercles de patata, les gemes dels quals germinen. • Els capficats del la maduixera. • La sembra de bulbs de cebes. Reproducció del gerani
Tècnica de l'empelt
Escissió longitudinal.
Capficat
4.3 La reproducció asexual dels animals La reproducció asexual dels animals es pot produir per escissió o per gem mació: • Escissió. L’organisme progenitor es divideix en dues porcions o més, cada una de les quals formarà un nou animal. Equival a la fragmentació dels vegetals. Per exemple: – Alguns pòlips, com les actínies i les anemones, s’allarguen i es divideixen longitudinalment produint dos individus iguals. – Certs cucs de mar, com els poliquets, transformen alguns dels seus anells en individus complets que se separen i originen nous cucs. • Gemmació. En una zona o diverses de l’organisme progenitor es produeix un bony o gemma que es va desenvolupant i es transforma en un nou individu. Es pot separar del progenitor, com passa per exemple en l’hidra d’aigua dolça, o quedar-hi unit, com en els coralls. Si no se separen i es produeixen diverses divisions per gemmació s’originen colònies, com les formades pels coralls dels mars tropicals.
Escissió múltiple.
Individu adult Gemma
Gemmació.
A C T I V I TAT S › 14 Què s’entén per reproducció asexual? Quins avantatges i quins desavantatges presenta? › 15 Quina diferència hi ha entre fragmentació i escissió? › 16 Quin tipus de reproducció asexual tenen les plantes? › 17 Què és la gemmació en els animals?
79
4
Les funcions de relació i de reproducció
4.4 La reproducció asexual dels organismes unicel·lulars En els organismes unicel·lulars es poden diferenciar tres tipus de reproducció asexual: • Bipartició. La cèl·lula duplica el seu nucli i després el citoplasma es divideix en dos, i queda cada nucli envoltat de citoplasma, i s’originen així dues cèl·lules idèntiques. D’aquesta manera es reprodueixen la majoria dels protozous.
• Gemmació. El nucli de la cèl·lula es duplica i un dels nuclis s’introdueix en una protuberància o gemma que es comença a formar. La gemma amb el temps se separarà formant un nou individu. Així es reprodueixen els llevats, que són fongs unicel·lulars microscòpics.
• Esporulació. A l’interior de l’organisme unicel·lular el nucli es divideix diverses vegades sense que es divideixi al seu torn el citoplasma. Més tard cada nucli s’envolta d’una membrana i s’originen moltes cèl·lules filles que quedaran lliures en trencar-se la membrana de la cèl·lula mare. Així es reprodueix a l’interior dels glòbuls vermells el protozou Plasmodium, responsable de la malària o el paludisme. Plasmodium
Glòbul vermell
A C T I V I TAT S › 18 Quina diferència hi ha entre la bipartició i l’esporulació dels protozous? › 19 Indica la diferència principal entre la bipartició i la gemmació. › 20 ¿Per què els organismes que es reprodueixen per esporulació poden ser molt perillosos per a la salut?
80
4.5 La reproducció sexual La reproducció sexual és aquella en la qual els descendents es formen a partir d’unes cèl·lules especials anomenades cèl·lules se xuals, que tenen la meitat d’informació genètica que les cèl·lules que formen la resta del cos. Per exemple les cèl·lules sexuals de l’espècie humana només tenen 23 cromosomes, mentre que la resta de les cèl·lules tenen 46 cromosomes. Aquesta meitat d’informació és diferent a cada cèl·lula sexual, atès que cada una s’origina a partir d’una mescla diferent de gens del progenitor. Hi ha dos tipus de cèl·lules sexuals: els gàmetes i les meiòspores. Hi ha dos tipus de gàmetes: els masculins i els femenins. El gàmeta masculí s’anomena espermatozoide en els animals i anterozoide als vegetals. El gàmeta femení s’anomena òvul en els animals i oosfera en els vegetals. Normalment els gàmetes masculins són cèl·lules mòbils proveïdes d’un o dos flagels, mentre que els femenins són cèl·lules immòbils. Espermatozoide
Òvul envoltat d'espermatozoides a escala Durant la fecundació, un gàmeta masculí es fusiona amb un gàmeta femení i formen una cèl·lula ou o zigot, que, a través de l’anomenat desenvolupament embrionari, donarà lloc a un nou ésser viu.
Alguns organismes produeixen cèl·lules sexuals amb la meitat de cromosomes de l’espècie, però no són gàmetes, sinó meiòspores. Es desenvolupen directament, sense que hi hagi fecundació i originen un individu adult amb la meitat de cromosomes. És el que passa en les molses i falgueres. La reproducció sexual genera descendents genèticament diferents entre si. Si es produeixen canvis al medi ambient, aquesta variabilitat de la descendència suposa un gran avantatge respecte als que procedeixen de la reproducció asexual, ja que és probable que existeixin alguns individus que tinguin característiques que els ajudin a sobreviure en les noves condicions.
La inFoRmació GEnÈtica i La REpRodUcció sExUaL La informació genètica explica com és i com funciona un ésser viu. Aquesta informació es transmet d’una generació a l'altra i està continguda en un tipus de molècules molt llargues, anomenades adn, que hi ha a l’interior del nucli de les cèl·lules. Cada espècie presenta un nombre determinat d’aquestes molècules en les seves cèl·lules. Per exemple, cadascuna de les cèl·lules del nostre cos presenta 46 molècules d’ADN, 23 d'heretades del pare i 23 d'heretades de la mare. Cada molècula d’ADN conté moltes unitats elementals d’informació anomenades gens. Cada gen és un segment d’ADN que conté informació sobre un sol caràcter. Durant la divisió cel·lular, les molècules d’ADN es dupliquen i es pleguen sobre si mateixes formant unes estructures en forma de bastó anomenades cromosomes. Els cromosomes es formen per facilitar el repartiment del material genètic entre les cèl·lules filla. La meiosi és una forma especial de divisió cel·lular per formar cèl·lules sexuals amb la meitat de cromosomes de la cèl·lula mare i, per tant, la meitat del seu material genètic.
A C T I V I TAT S › 21 Què s'entén per reproducció sexual? › 22 Hi pot haver reproducció sexual sense gàmetes? Explica per què. › 23 Assenyala els avantatges que té la reproducció sexual respecte a la reproducció asexual.
81
4
Les funcions de relació i de reproducció
4.6 La reproducció sexual en les plantes La reproducció de las plantes (molses, falgueres i plantes amb flors) comprèn dues fases successives: • Una de reproducció sexual mitjançant meiòspores. • Una de reproducció sexual mitjançant gàmetes.
Sorus al revers de la fronda d’una falguera.
La REpRodUcció sExUaL dE LEs FaLGUEREs Les falgueres tenen una tija subterrània horitzontal, el rizoma, que desenvolupa arrels i grans fulles o frondes. A la part inferior de les fulles se situen unes estructures anomenades sorus, que contenen els òrgans productors d’espores o esporangis a l’interior. S’hi formen espores per meiosi, un procés vinculat a la reproducció sexual que genera cèl·lules amb la meitat de cromosomes que la resta. Per això, aquestes espores s’anomenen meiòs pores. • 1a fase. Reproducció sexual mitjançant meiòspores Quan una meiòspora cau en un medi adequat, prou humit, germina i origina una planteta de forma laminar d’un o dos centímetres anomenada protal·lus, amb la meitat de cromosomes de l’espècie. El protal·lus produeix les cèl·lules sexuals o gàmetes, que també tenen la meitat d’informació genètica. Els gàmetes femenins es produeixen a l’interior d’unes estructures anomenades arquegonis, i els gàmetes masculins a l’interior d’altres anomenades anteridis. • 2a fase. Reproducció sexual mitjançant gàmetes Quan el protal·lus queda cobert d’aigua de pluja els anteridis s’obren i deixen lliures els gàmetes masculins, que tenen flagels i poden nedar. Un d’ells pot arribar fins a un arquegoni i fecundar el gàmeta femení que es troba al seu interior, i es forma així una cèl·lula ou o zigot que ja té la informació genètica completa pròpia de l’espècie. El zigot es multiplica i origina un rizoma que desenvoluparà arrels i frondes noves.
La reproducció sexual de les molses és semblant a la de les falgueres. FasE 1 La nerviació formada per tubs conductors manté la forma de la fulla.
Els sorus són estructures que es troben al revers de la fulla i que contenen els esporangis
1. Esporangi.
pròtal
Esporangi alliberant les espores.
2. Espores.
3. Espora germinant. Fulla o fronda
Tal·lus subterrani Arrels o rizoma Reproducció de les falgueres.
82
4. Aparell reproductor femení que conté els gàmetes femenins. 7. Creixement d'una nova falguera que s'origina a partir del zigot format en la fecundació.
FasE 2
5. Aparell reproductor masculí. 6. Gàmeta masculí nedant cap al gàmeta femení per fecundar-lo.
La REpRodUcció sExUaL dE LEs pLantEs amB FLoRs
També les plantes amb flors passen per les dues etapes, una amb meiòspores i una altra amb gàmetes, però en aquest cas, les meiòspores, quan germinen, no originen plantes independents. Les meiòspores es formen en dues parts diferents de la flor: el pistil i les anteres. • Al pistil es forma l’òvul que originarà una espora que després es dividirà per formar un gàmeta femení o oosfera, que quedarà envoltat d’unes cèl·lules acompanyants. No s’ha de confondre l'òvul de les plantes amb el dels animals. A les plantes origina el gàmeta femení, mentre que en els animals ja és el mateix gàmeta femení. • A les anteres dels estams de la flor es troben els sacs pol·línics que produeixen unes altres espores, els grans de pol·len. Al seu interior es formen els gàmetes masculins. Els grans de pol·len són transportats pel vent o els insectes d’una flor a una altra. Una vegada ha arribat a l’estigma de la flor, el gra de pol·len produeix un tub pol·línic pel qual baixen els gàmetes masculins. Quan es troben amb l'òvul, hi penetren i un dels gàmetes fecunda l’oosfera. Després de la fecundació, es forma el zigot, que es divideix i origina l’embrió. Aquest, juntament amb la resta de les cèl·lules de l'òvul, formaran la llavor. 1. Els insectes fan la pol·linització transportant els grans de pol·len des d'una flor a una altra.
pistil que conté els gàmetes femenins.
Estams que contenen a les seves anteres els grans de pol·len.
2. Fecundació o unió dels gàmetes per formar el zigot.
Quan desenvolupa les tiges i realitza la fotosíntesi perd els cotilèdons ja buits.
cotilèdons plens de midó. En els primers dies, la nova planteta s'alimenta del midó del cotilèdons.
El gra de pol·len s'adhereix a l'estigma i emet un tub pol·línic pel qual es desplacen els gàmetes masculins.
3. Durant la maduració s'origina el fruit. Al seu interior hi ha les llavors amb l'embrió que s'ha format a partir del zigot.
5. Durant la germinació de la llavor creixen una arrel i unes fulletes.
4. Després de la dispersió, la llavor cau a terra, on espera que es produeixin les condicions favorables per germinar i originar una planta nova.
Reproducció de les angiospermes.
A C T I V I TAT S › 24 Indica les fases per les quals passen els vegetals en el seu cicle biològic. › 25 Indica en quines estructures de les falgueres es formen els gàmetes masculins, els gàmetes femenins i les meiòspores. › 26 Explica per què les falgueres necessiten la pluja per reproduir-se. › 27 En el cicle biològic de les falgueres, indica quines estructures presenten el doble d'informació genètica i quines no. › 28 En el cicle biològic de les plantes amb flors, indica quines estructures presenten el doble d’informació genètica i quines no.
83
4
Les funcions de relació i de reproducció
4.7 La reproducció sexual en els animals Els animals presenten bàsicament reproducció sexual. Només alguns animals senzills presenten reproducció asexual. En la reproducció sexual dels animals es poden produir dos tipus de fe cundació: • Fecundació externa. És la unió de l’espermatozoide i l'òvul fora del cos matern. El mascle i la femella alliberen al medi aquàtic en què viuen els esper matozoides i els òvuls, de manera coordinada, amb la finalitat d’augmentar les probabilitats de trobada dels gàmetes. És pròpia dels animals aquàtics. • Fecundació interna. És la unió de l’espermatozoide i l'òvul dins del cos matern. És pròpia dels animals terrestres. Generalment, per tal que aquest tipus de fecundació es pugui produir, els mascles i les femelles han de disposar d’òrgans copuladors que permetin l’entrada dels espermatozoides dins la femella. En els mamífers, els òrgans copuladors són el penis (mascles) i la vagina (femelles). La fecundació origina el zigot, que és la primera cèl·lula del nou organisme i que es divideixi diverses vegades fins a formar l’embrió. Segons on tingui lloc el desenvolupament de l’embrió, els animals es classifiquen en tres grans grups. – ovípars. Animals en els quals el desenvolupament embrionari es produeix a l’interior d’un ou que és a fora del cos de la femella. Per exemple, els ocells, els rèptils, els amfibis i molts peixos i invertebrats. – Vivípars. Animals en els quals el desenvolupament embrionari es produeix a l’interior de la mare, a l'úter. Es produeix a la majoria dels mamífers. – ovovivípars. Animals en els quals el desenvolupament embrionari es produeix a l’interior d'un ou que està allotjat a l’úter matern. Per exemple, els escurçons. Una espècie té desenvolupament directe quan els nounats són pràcticament iguals que els individus adults, com passa en els mamífers. En canvi, si els nounats són molt diferents dels adults, es diu que l’espècie té desen volupament indirecte, com en la majoria dels insectes o en els amfibis. En aquest cas es passa per un conjunt de canvis anomenats metamorfosi, que pot ser senzilla o complexa. Adult amb respiració pulmonar
Fecundació externa
Metamorfosi Capgròs amb respiració branquial Cicle biològic dels amfibis.
84
4.8 La reproducció alternant És un tipus de reproducció en el qual, com el nom indica, s’alternen en una mateixa espècie fases amb reproducció sexual i amb reproducció asexual. Tenen aquest tipus de reproducció algunes espècies de meduses, que es reprodueixen sexualment per fecundació externa. L’embrió es converteix en una larva que es fixa al fons i es converteix en un pòlip que, al final de la seva vida, es divideix asexualment i origina noves meduses que tornaran a produir gàmetes. Cavitat digestiva
REpRodUcció sExUaL
Gònada
Meduses
Gàmetes
Ou Larva plànula REpRodUcció asExUaL Divisió en discos o estròbils; cadascun donarà origen a una nova medusa. Pòlip
Fixació de les larves
La paRtEnoGÈnEsi i L’HERmaFRoditismE Hi ha dos casos especials de reproducció sexual: • La partenogènesi. És la capacitat que tenen algunes femelles de generar nous individus a partir d'òvuls sense fecundar. És el cas, per exemple, de les reines de les abelles, en les quals dels òvuls sense fecundar neixen els mascles. És un cas de reproducció sexual, ja que els nous individus són genèticament molt diferents del seu progenitor. • L’hermafroditisme. És la qualitat dels individus que presenten alhora òrgans sexuals masculins i femenins. És el cas, per exemple, dels cucs de terra i dels cargols terrestres. Quan dos d’aquests animals copulen, actuen alhora com a femelles, i reben espermatozoides, i com a mascles, i donen espermatozoides a l’altre individu.
A C T I V I TAT S › 29 Què s'entén per fecundació? Quins tipus de fecundació hi ha? › 30 Per què la fecundació externa és pròpia dels animals aquàtics? › 31 A quin grup d’animals pertanyen les espècies de taurons, com el Mustelus mustelus, en què les cries són alimentades a través d’un cordó umbilical a l’úter matern? › 32 Què és la partenogènesi? › 33 Què és el desenvolupament embrionari? Quins tipus de desenvolupament embrionari hi ha? › 34 Explica en què consiteix la reproducció alternant. › 35 En quins casos es classifiquen els animals segons el lloc on es desenvolupa l’embrió? Posa’n exemples. 85
4
Les funcions de relació i de reproducció
› 36 Què s'entén per relació? › 37 Copia i completa les frases següents: S’anomena estímul qualsevol canvi que es produeix en el
on viu un organisme
i que és detectat per aquest. S’anomena resposta la
que duu
a terme l'ésser viu per afrontar l’ del medi. › 38 Quin tipus de respostes presenten els éssers vius davant els estímuls? › 39 Indica si els fenòmens següents poden ser estímuls (E) o respostes (R): a) Variació en la temperatura. b) Creixement d’un tija cap a la llum. c) Humitat del sòl. d) Canvi en l’orientació d’una arrel. e) Contacte d’una planta amb un insecte. › 40 Copia i completa la taula següent: Estímul
Tropisme Fototropisme
› 45 En què es diferencia la reproducció sexual de la reproducció asexual? › 46 Explica per què en la reproducció asexual els descendents són idèntics als progenitors. ›› 47 Explica per què els individus que es reprodueixen només asexualment no poden viure en llocs en què les condicions del medi canvien ràpidament. › 48 Descriu un cas de reproducció asexual de les plantes. › 49 La reproducció d’una planta a partir d’un fragment, és un cas de reproducció sexual o asexual? Raona-ho. › 50 En la cèl·lula d'un organisme es forma una gemma i, a partir d’aquesta gemma, s’origina un nou individu. Com s’anomena aquest tipus de reproducció? › 51 En què es diferencien les cèl·lules sexuals de la resta de cèl·lules que formen l’organisme? › 52 Explica les diferències que hi ha entre els gàmetes i les meiòspores. › 53 Com s’anomenen els gàmetes masculins i femenins en els animals i les plantes?
Contacte Gravetat Higrotropisme
›› 41 Els ametllers solen florir al gener o al febrer. Alguns anys es produeixen glaçades al març, que maten les seves flors. Lògicament, els anys que passa això, a l'estiu hi ha molt poques ametlles. A partir d'aquesta informació, indica quin estímul fa que floreixin els ametllers. › 42 Quins òrgans i aparells intervenen en la funció de relació dels animals? › 43 Quins tipus de resposta realitza el sistema endocrí dels animals? ›› 44 Si toques un fogó calent de la cuina sense voler, segur que retires ràpidament la mà, sovint fent un crit: a) Quina de les tres funcions vitals has posat en pràctica en aquesta situació? b) Quin seria l’estímul? c) Quina seria la resposta? d) Indica tots els aparells o sistemes que han intervingut. 86
ACTIVITATS
› 54 Hi ha cap diferència, des del punt de vista de la genètica, entre el zigot i les cèl·lules dels progenitors? › 55 Copia i completa la taula següent amb els noms dels òrgans en què es formen els gàmetes d’aquestes plantes. Òrgans reproductors
Falgueres
Plantes amb flor
Gàmetes masculins Gàmetes femenins
› 56 Digues el nom de les cèl·lules sexuals dels animals i dels vegetals. › 57 Indica les fases per les quals passen els vegetals durant el seu cicle biològic.
FINALS › 58 Assenyala la funció que tenen en la reproducció sexual de les falgueres els sorus, les meiòspores, el protal·lus i els anteridis.
› 74 Observa aquestes animals i digues si són ovípars, vivípars o ovovivípars.
› 59 Localitza els llocs on es produeixen les meiòspores a les plantes amb flors. › 60 En què consisteix l'òvul d’una planta amb flors? Què conté a l'interior? › 61 Indica on es formen els gàmetes masculins en una planta amb flors que es reprodueix sexualment. › 62 Descriu el procés de la fecundació en les plantes amb flors.
› 65 Què s’entén per fecundació? Quins tipus de fecundació hi ha? › 66 Què és el desenvolupament embrionari? Quins tipus de desenvolupament embrionari hi ha? ›› 67 Explica per què es diu que el zigot és la primera cèl·lula d’un ésser viu. › 68 Indica per què els gàmetes han de dur la meitats de la informació genètica de l'espècie. › 69 Què vol dir vivípar? › 70 Indica el significat de la paraula vivípar i explica per què l'ésser humà ho és. ›› 71 La reproducció sexual, té cap avantatge respecte a la reproducció asexual? Explica en què consisteix. ›› 72 Quina relació hi ha entre els tipus de fecundació i el medi on viuen els organismes? › 73 Escriu dos exemples d’animals vivípars i dos d’animals ovípars.
› 76 Copia i completa les taules següents:
Reproducció
› 64 Explica què són els cromosomes i indica com varia el seu nombre durant la reproducció sexual.
› 75 Indica si les frases següents són vertaderes (V) o falses (F): a) La fecundació del zigot origina l’embrió. b) Les cèl·lules del zigot i les de l’embrió que es desenvolupen a partir del zigot tenen la mateixa informació genètica. c) Els animals ovovivípars es desenvolupen a l’interior d'un ou que és a dins de l'úter matern. d) Els gàmetes femenins s’anomenen anterozoides o òvuls. e) Els gàmetes i les altres cèl·lules d’un organisme tenen la mateixa informació genètica.
Fecundació
› 63 Una falguera es desprèn de les espores i origina una nova planta. Mesos més tard, el rizoma de la nova planta origina una fronda nova amb arrels, que queda separada. Indica de quin tipus són aquestes dues reproduccions.
Tipus
Exemple (animals)
Tipus
Exemple (animals)
87
4
Les funcions de relació i de reproducció
Activitat experimental Observació d'algunes funcions de relació en els cargols objectius – Observar les respostes a estímuls en els cargols.
material – Cargols (es poden adquirir en botigues o al camp després de la pluja), un vidre, escuradents.
PROCEDIMENT 1. Resposta a la humitat. En situacions de manca d’humitat, per evitar la deshidratació, els cargols segreguen una substància mucosa amb la qual produeixen una espècie d’opercle amb el qual tapen la closca. Així s'aïllen de l’exterior. Si deixem alguns caragols en aquesta situació en un lloc humit amb aigua, es poden observar com aquesta capa desapareix i surt el cargol. 2. Resposta a la sequera del camí. Si dipositem caragols sobre un vidre, es pot observar com el caragol segrega mucositat per una glàndula que té a la pell, sota la boca, i com llisca per aquesta capa mucosa mitjançant contraccions musculars rítmiques. La mucositat queda sobre el vidre com el rastre del pas de l’animal. 3. Resposta al tacte i a la llum. Si amb un escuradents es toquen els tentacles inferiors, es pot observar com l’animal reacciona amb un reflex ràpid. Si s’aproxima aquest mateix escuradents als tentacles superiors, que és on té els ulls, es pot observar com el caragol reacciona a la llum.
Observar estructures reproductores de les plantes objectius – Observar grans de pol·len.
material – Flors, microscopi, portaobjectes, vidre de rellotge, aigua i sucre.
PROCEDIMENT 1. Recull unes quantes flors ben desenvolupades i obertes, amb els estams madurs, és a dir, que mostren grans de pol·len. 2. Observa el pol·len al microscopi, col·loca'l sobre un portaobjectes que contingui una gota d’aigua ensucrada. Fes un dibuix de les diferents formes dels grans de pol·len. 3. Prepara en un vidre de rellotge una massa de sucre amb aigua, de manera que quedi molt viscosa. Aboca-la sobre molts grans de pol·len. Al cap de dos o tres dies observa-ho al microscopi. 4. Probablement, es podran veure els tubs pol·línics formats per la germinació dels grans de pol·len. Els tubs pol·línics són les estructures en les quals es generen els nuclis espermàtics, que són els gàmetes masculins de les plantes amb flors. Amb els tubs pol·línics comença la reproducció sexual d'aquestes plantes. Dibuixa el que veus.
88
COMPETÈNCIES SOTA LA LUPA En alguns jardins de la ciutat de Barcelona des dels anys noranta s’està produint un fet insòlit i curiós. Grups de cotorres argentines, una espècie exòtica al nostre país recentment introduïda, han començat a fer els nius als arbres. En un centre educatiu una professora de ciències va pensar que era una bona ocasió per elaborar un diari d’observacions. A continuació s’exposen les observacions que va fer. 2532011 Les cotorres comencen a posar branques a la palmera. 842011 S’han acostumat a menjar les engrunes dels entrepans després del pati, encara que quan algú s'apropa surten volant. 2342011 S’ha sentit com les cotorres cridaven i sortien volant. S’ha vist un gran ocell que sobrevolava el pati; s’ha identificat i s’ha vist que era un falcó. 452011 Hem posat les engrunes de les paneres del menjador i les cotorres han començat a menjar, però ha començat a ploure i han volat ràpidament cap al niu. 2752011 Es veuen algunes cries que s’aboquen fora del niu. 362011 Algunes fulles de la palmera s’estan assecant perquè estan tapades pel niu, però per sobre han brotat fulles noves que creixen cap amunt. 1. De què parla el text anterior? 2. Quins organismes s’anomenen? A quins regnes i grups pertanyen? 3. Quines funcions vitals es mostren a les activitats que duen a terme els éssers que es comenten al diari? 4. Un falcó pot assolir volant una velocitat de 300 km/h mentre que una cotorra no supera els 50 km/h. Imagina que els dos ocells fan un recorregut de 10 km, quants minuts arribarà abans el falcó que la cotorra? 5. Quan les cotorres veuen un falcó fugen volant. Quins òrgans, aparells i sistemes intervenen en aquesta reacció? 6. De manera molt més lenta, la palmera també ha generat una resposta després de l’establiment del niu entre les fulles. Quin tipus de resposta és? 7. Com és el procés de reproducció de les cotorres? Escriu un text utilitzant els termes gàmetes, fecundació i desenvolupament. 8. Al pati en el qual hi ha la palmera hi ha també un cactus que es reprodueix a partir d’esqueixos. Quin tipus de reproducció té? Raona-ho.
89
OSTENIBILITAT Les illes Galápagos estan situades al pacífic, a uns 1 000 km de la costa de l’Equador. La seva fauna i la seva flora presenten un elevat nombre d’espècies endèmiques (espècies raríssimes que només viuen en aquestes illes), com tortugues terrestres enormes, iguanes marines, pinsans, etc. des que es van descobrir, van ser freqüentment visitades per vaixells mercants, baleners i vaixells de caçadors de foques i pirates a la recerca de tortugues gegants per als seus rebosts, ja que constituïen una gran reserva de menjar fresc i beguda. a causa d’aquesta caça, de la competència per l’herba de noves espècies introduïdes i de les ra tes negres, també introduïdes, que ataquen les seves cries, el nombre d’aquests animals ha disminuït de 250 000 a només 20 000 i de les 14 espècies inicials ja només en queden 11. George el Solitari és el nom d’un enorme mascle de tortuga terrestre que hi ha a la seu de la fundació Charles Darwin a l’illa de Santa Cruz (Illes Galápagos, Equador). És l’únic exemplar que queda de la seva subespècie (Geochelone nigra abingdoni o Geochelone elephantophus abingdoni) i si no s’aconsegueix que es reprodueixi, quan mori haurà desaparegut una altra espècie més. George el Solitari es va trobar a l’illa Pinta el 1971 i poc després es va dur al centre de recerca. Pesa uns 90 kg i fa uns 100 cm de longitud. Es calcula que té entre 60 i 90 anys, és a dir, es troba a la meitat de la seva vida. Per intentar-ne la reproducció es van fer campanyes de recerca d’exemplars a Pinta i es va donar avís a tots els zoos i propietaris de tortugues terrestres del món, però encara no se n’ha localitzat cap altre exemplar. Actualment viu en un corral amb dues femelles de la subespècie Geochelone nigra becki, que habita en el volcà Wolf de l’illa Isabela i que és la més semblant. S’esperava que malgrat les diferències la reproducció fos possible, però fins ara els intents de cria no han tingut èxit. Es
creu que George ha viscut sol des de molt jove i no ha après les pautes de comportament i de relació amb les seves congèneres. S’han inclòs mascles d’una altra espècie perquè li serveixin de referència i se l’ha deixat en llibertat vigilada amb les femelles a l’illa Pinta, però no ha criat. L’esperma és de bona qualitat, per la qual cosa en el futur s’intentarà la fecundació in vitro. La clonació de moment està descartada, ja que no es té experiència d’aquesta tècnica aplicada a rèptils. La reproducció d’aquesta espècie s’ha convertit en un símbol de la lluita de l’ésser humà per un desenvolupament sostenible, és a dir, per aconseguir que la nostra vida al planeta no suposi necessàriament l’extinció de les altres espècies. Un altre intent de cria de tortugues ja ha tingut èxit. Es tracta de la tortuga de l’illa Española que estava a punt d’extingir-se. Es van recollir 11 femelles i dos mascles i es va aconseguir l’enviament d’un mascle del Zoo de San Diego, conegut com a Dieguito, que va ser fonamental en la cria del grup. Actualment ja s’han dut 1 400 tortugues joves a l’illa Española. Al centre de la Fundació Charles Darwin es crien moltes espècies de tortugues fins a l’edat de 4 anys, i després es retornen a les seves respectives illes perquè llavors ja no són vulnerables als atacs de les rates negres. A causa d’aquesta acció, el futur de les tortugues ja comença a ser més optimista.
1. Busca informació sobre altres espècies que actualmente estiguin en perill d’extinció. 2. Busca informació sobre alguna espècie que ja s’hagi recuperat en alguna zona i ja no estigui en perill d’extinció.
90
ELS «DIFERENTS» SENTITS Els sentits als mamífers Tots els animals reben els estímuls a través dels sentits, però no tots tenen els mateixos òrgans per rebre els mateixos estímuls, ni estan desenvolupats de la mateixa manera. Una de les raons de l'èxit assolit pels mamífers és el gran desenvolupament dels òrgans dels sentits: vista, oïda, olfacte, gust i tacte, que els ha permès ocupar els més alts nivells en l'escala evolutiva. A més a més, cadascun d'aquests sentits ha evolucionat i s’ha adaptat a les necessitats de la forma de vida de cada animal. Vista Tots els mamífers tenen ulls, encara que l’agudesa visual i la percepció que els envolta varia d’unes espècies a les altres. Els humans depenem en un alt grau de la vista. En canvi, té una importància secundària en un animal de vida subterrània, com el talp, que és quasi cec, encara que ho compensa amb un desenvolupament important dels sentits del tacte i l’olfacte. Encara que nosaltres depenem molt dels ulls, no tenim una vista extraordinària; altres mamífers, com algunes espècies d'esquirol, tenen una vista molt més aguda. No obstant això, som el grup principal amb visió en color ja que la major part dels mamífers veuen el món en blanc i negre.
tactE
OlfactE
El tacte està més desenvolupat en els mamífers que en altres vertebrats, ja que és essencial per a les relacions socials entre els individus de moltes espècies. Per exemple, el contacte físic entre la mare i les cries adquireix una importància notòria en la majoria de les espècies.
L’olfacte és un dels sentits més importants en la major part de les espècies de mamífers. No obstant això, en els humans està en contínua regressió. Les olors proporcionen informació molt precisa sobre el món que els envolta, no solament els serveix per aconseguir aliment (el porc pot descobrir les trufes que hi ha sota terra), sinó també per establir relacions socials entre individus, reconèixer altres membres del grup i fins i tot, pot arribar a ser una arma defensiva eficaç, com en les mofetes.
Gust En els mamífers el sentit del gust es localitza bàsicament a les papil·les gustatives de la llengua i està molt desenvolupat. Per exemple, davant dels milers de papil·les gustatives que tenen la majoria de mamífers, els ocells en tenen només un centenar, i per això probablement no poden apreciar el gust de la presa que capturen.
OÏDa
EcOlOcalitZaciÓ
L’existència en els mamífers de dues orelles situades als dos costats del cap, els permet localitzar el punt d’emissió del so. La capacitat de percebre el so és variable per a cada espècie. Alguns mamífers com el gos tenen molt bona oïda i poden moure les orelles per orientar-les cap al so.
Alguns mamífers, com els ratpenats, els dofins i les balenes, han desenvolupat un sistema d’orientació, l'ecolocalització. Consisteix en l’emissió de vibracions que quan es reflecteixen a la superfície dels objectes que hi ha al medi, són captades pel mateix animal emissor, que les pot interpretar i li permet orientar-se en la foscor o sota l’aigua.
91