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CIENCIAS DE LA NATURALEZA 2
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CIENCIAS DE LA NATURALEZA 2
M. Du単ach, A. Jimeno, M. D. Masjuan, I. Saumell, L. Ugedo
CCNN 2 ESO cubierta ESP CS4.indd 1
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1. Este organismo, ¿es un ser vivo? ¿Por qué? 2. ¿Qué características tiene un ser vivo para considerarlo como tal? 3. ¿Qué tipo de reproducción tiene el microbio «Andrómeda»? 4. ¿Recuerdas cuál es la diferencia entre la reproducción sexual y la asexual?
Las funciones de relación y de reproducción Cuando miraron el microbio «Andrómeda», encontraron una cosa notable: el organismo no dejaba excreciones. Si lo incubaban con dióxido de carbono y luz ultravioleta, crecía sin cesar hasta haber consumido todo el dióxido de carbono. Entonces, el crecimiento se detenía. No había excreción ninguna de gas ni producto de desasimilación de ninguna clase. –Perfectamente eficiente –dijo Stone. Este era un organismo muy bien adaptado a su medio ambiente. Lo consumía todo, no expulsaba nada. Era perfecto para la árida existencia del espacio. –Confío en que no habremos llegado demasiado tarde –dijo Leavitt, mirando con impaciencia la pantalla del ordenador. Stone movió la cabeza en señal de conformidad. –Si este organismo convierte de veras la materia en energía y la energía en materia, directamente, entonces es que funciona como un reactor. –Y como una detonación atómica… –Oiga –cortó Stone–, quiero que se asegure de que no se ponga en práctica la Disposición 7-12: no debe producirse ninguna explosión atómica alrededor de esos organismos. No haríamos más que proporcionarle un medio de cultivo riquísimo. Las cuentas del crecimiento sin control atemorizan. Una sola célula de otro tipo de bacteria, en circunstancias ideales, se divide cada veinte minutos. Esto no inquieta mucho al oírlo, pero si uno se para a meditarlo con atención, descubre que de esta manera una sola célula, en un solo día, podría producir una colonia que tendría tanto peso y tanto volumen como el planeta Tierra todo entero. Michael Crichton, La amenaza de Andrómeda (adaptación)
Competencias básicas ■ sOCIAL Y CIUdAdANA
Conciencia de la obligación de cuidar y respetar el medio ambiente. ■ APReNdeR A APReNdeR
Lectura e interpretación de información en forma de esquemas. ■ LINGÜÍsTICA
Acercamiento a textos variados de índole científica: La amenaza de Andrómeda.
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Las funciones de relación y de reproducción
1 La función de relación Todos los seres vivos realizan tres funciones que son indispensables para su supervivencia: la nutrición, la relación y la reproducción. La función de relación es la detección por parte de un ser vivo de determinados cambios que se producen en el medio ambiente que lo rodea, los denominados estímulos, y la realización de respuestas adecuadas. Por ejemplo, un animal detecta mediante el sentido del olfato la presencia de un alimento y se desplaza hacia él y una planta detecta la presencia de luz en una determinada dirección y, debido a ello, su tallo crece hacia ella. También forman parte del medio de un organismo el resto de seres vivos que viven en él. Unos serán importantes porque constituyen el alimento, y otros, porque pueden representar un peligro.
Según el color del medio, el camaleón cambia de color (mimetización) para evi tar que sus depredadores lo distingan.
Los dos elementos de la función de relación, los estímulos y las respuestas, se pueden definir de la siguiente forma: • Estímulo. Es cualquier cambio que se produce en el medio que es capaz de provocar una respuesta del organismo. Los estímulos pueden ser físicos (luz, temperatura, humedad) o biológicos (presencia de otros seres vivos). • Respuesta. Es la reacción de un ser vivo frente a un determinado estí mulo. Puede ser un movimiento, una secreción o un crecimiento en una determinada dirección.
Cuando las cebras descubren la proximi dad de sus depredadores huyen, ya que tienen unas patas adaptadas para correr.
Ante una situación de peligro, o cuan do la tocas, la tortuga reacciona escon diéndose en su caparazón.
A C T I V I dA d e s › 1 ¿En qué consiste la función de relación? › 2 ¿Qué es un estímulo? ¿Qué distingue un estímulo de una respuesta? › 3 Aplica la relación entre estímulo y respuesta a alguna de las actividades que realizas durante el día. › 4 La palabra estímulo a menudo se asocia con algo que atrae, pero también está asociada con algo que asusta. Indica dos ejemplos de estímulos que asusten. › 5 ¿Por qué puede ser una ventaja sentir dolor o tener sed? › 6 En muchas especies animales los adultos enseñan a sus descendientes a producir las respuestas adecuadas. Indica por qué el aprendizaje es un beneficio para ellos.
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2 La relación en las plantas Las respuestas de las plantas ante los cambios ambientales pueden ser de dos tipos: los tropismos y las nastias.
2.1 Los tropismos Un tropismo es la respuesta de una planta ante un estímulo consistente en su crecimiento direccional respecto a dicho estímulo. Es pues una respuesta permanente. Si la planta crece hacia el estímulo se dice que tiene tropismo positivo; en caso contrario, se dice que presenta tropismo negativo. Los tropismos se clasifican según el estímulo que los produce. Los más frecuentes se indican en el cuadro siguiente: Tropismo
Estímulo
Ejemplos
Fototropismo
Luz
Las hojas y los tallos tienen fototropismo posi tivo. Las raíces tienen fototropismo negativo.
Geotropismo
Gravedad
Los tallos tienen geotropismo negativo. Las raíces tienen geotropismo positivo.
higrotropismo
Agua o humedad
Las raíces tienen higrotropismo positivo.
Tigmotropismo
Contacto
Los zarcillos de la vid y de las judías son finos filamentos que al crecer se enrollan en torno a objetos para sujetarse.
EL FOTOpERiOdO Tanto en los animales como en los vegetales, la duración del periodo de luz a lo largo del día, el fotoperiodo, puede ser un estímulo decisivo en la emisión de una deter minada respuesta. Así, el fotoperiodo es uno de los factores desencadenantes de la flo ración de las plantas y de las migra ciones de las aves.
2.2 Las nastias Las nastias son movimientos de los vegetales en respuesta a un estímulo, que no comportan cambios en la dirección de su crecimiento. Como la planta vuelve a su forma inicial al cabo de poco tiempo se dice que no es una respuesta permanente. Por ejemplo, las flores del dondiego de noche reaccionan ante la luz cerrándose durante el día y abriéndose durante la noche. En las nastias, el estímulo también puede ser de diversos tipos: • El contacto físico. Por ejemplo, la mimosa de la especie «sensitiva», que repliega rápidamente sus hojas si se las toca; o algunas plantas carnívoras, que cierran sus estructuras especiales para capturar insectos cuando estos se posan sobre ellas, etc. • La luz o la temperatura. Es el caso, por ejemplo, del movimiento de orientación hacia el Sol de las flores del girasol, y el de las flores de tulipán respecto a la temperatura, que si es alta se abren y si desciende se cierran.
Las flores del girasol siguen siempre el Sol. Es un caso particular de respuesta de estas plantas.
A C T I V I dA d e s › 7 ¿En qué consiste un fototropismo positivo? Pon un ejemplo. › 8 Explica, mediante un ejemplo, la diferencia entre un tropismo y una nastia. › 9 Las raíces tienen higrotropismo positivo. Explica por qué.
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Las funciones de relación y de reproducción
3 La relación en los animales
El hambre es un estímulo interno que afecta al comportamiento. Umbrela
Los animales reaccionan ante los estímulos externos e internos elaborando unas respuestas que suelen ser complejas. En la función de relación de los animales pueden intervenir diversos órganos y aparatos: • Los órganos de los sentidos, que captan los estímulos del medio. • El sistema nervioso, que conduce el impulso nervioso sensitivo desde los órganos de los sentidos hasta el centro coordinador (cerebro) y el impulso nervioso de respuesta hasta los órganos que la ejecutarán (músculos y glándulas). • El aparato locomotor formado por la musculatura y el esqueleto, que ejecuta las respuestas de movimiento o desplazamiento. • El sistema endocrino u hormonal, formado por las glándulas que se gregan hormonas que van a parar a la sangre. Las hormonas influyen en las respuestas. • El conjunto de glándulas exocrinas, que en respuesta a unos estímulos segregan sustancias al interior del tubo digestivo –como las glándulas in testinales–, o a la piel –como las glándulas sudoríparas–.
3.1 El sistema nervioso de los animales Tentáculos
Brazos Cavidad digestiva
Estatocisto Boca Área fotorreceptora
Gónadas
Foseta olfatoria
Aunque tiene una misma función en todos los animales, el sistema nervioso puede ser muy distinto: • Las esponjas y los cnidarios (pólipos y medusas) tienen un sistema nervioso poco desarrollado y carecen de cerebro. Algunas medusas pre sentan en el borde de la umbrela unos órganos sensoriales, los estatocis tos, que les proporcionan información sobre su posición. También tienen otros que detectan la luz o que se estimulan ante ciertas sustancias quími cas, las fosetas olfatorias. • Los anélidos y los gusanos planos o platelmintos tienen un doble cordón nervioso situado en su región ventral que recorre todo su cuerpo. Situados en la parte de la cabeza, poseen una concentración de neuronas que constituyen un principio de cerebro. Boca Clitelo
Sistema nervioso
Anillos
Ano Boca
Vasos sanguíneos
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Aparato digestivo
Nefridio, órgano excretor
• Los moluscos y los artrópodos (insectos, crustáceos, arácnidos y mi riápodos) tienen también un doble cordón nervioso ventral formado por ganglios y nervios y, además, tienen unos órganos de los sentidos muy bien desarrollados. Gracias a ellos captan un elevado número de estímulos ambientales de diferentes tipos (imágenes, sonidos, olores, etc.). Nervio
Estatolito
Célula ciliada sensible Vesícula
Las antenas son los órganos olfativos de los insectos. En las especies en que los machos tienen que localizar a las hembras, están más desarrolladas.
Ojo compuesto de un saltamontes. Está formado por centenares de facetas. Cada una corresponde a un elemento visual indivi dual llamado omatidio.
• Los vertebrados presentan el sistema nervioso más complejo de todos los seres vivos, formado por el cerebro y un largo cordón neural (la denominada médula espinal), protegidos respectivamente por el cráneo y la columna vertebral. También poseen unos órganos de los sentidos muy complejos, que llegan a su máximo desarrollo en las aves y los mamíferos.
Visualiza el siguiente fragmento de un documental de National Geo graphic sobre el extraordinario olfato de los perros.
Las retinas de las águilas, los halcones y los buitres tienen cinco veces más células sensi bles que las de los humanos. Esto les permi te ver pequeños animales a gran distancia.
Los murciélagos emiten ultrasonidos que rebotan contra los objetos y son percibidos por sus oídos. De este modo, pueden volar en la oscuridad y detectar a sus presas.
Estatocisto de un molusco. Presenta una serie de partículas que gravitan sobre células sensibles. Esto le permite detectar la posición del cuerpo.
El olfato de los perros es unas doscientas veces más sensible que el de un ser huma no; pueden detectar sustancias a 5 m de profundidad.
A C T I V I dA d e s › 10 ¿Qué órganos y aparatos intervienen en la función de relación de los animales? › 11 Ordena los aparatos, órganos y sistemas que intervienen en la función de relación de los animales según sirvan para captar estímulos o elaborar respuestas. › 12 ¿Dónde se encuentran los órganos que captan sustancias químicas dispersas en el medio externo (órganos olfativos) de las medusas, de los artrópodos y de los mamíferos? › 13 Las antenas de los insectos tienen función olfativa. Si se comparan las cabezas de los machos y las hembras de las mariposas se observa que las antenas de los primeros están mucho más desarrolladas. ¿Cuál puede ser la razón? 191
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Las funciones de relación y de reproducción
4 La función de reproducción La REGEnERación puEdE daR LuGaR a nuEVOs indiViduOs En ocasiones, gracias a la gran capa cidad que tienen algunos organis mos de regenerar las partes perdidas accidentalmente de un fragmento, se puede generar un nuevo indivi duo. Es el caso de algunas estrellas de mar, en las que, a partir de un brazo que contenga los tejidos importantes del disco central, se regenera el ani mal completo. La reproducción por regeneración no debe ser considera da un tipo normal de reproducción asexual, sino un caso accidental.
La función de reproducción es la consistente en la generación de nuevos individuos. Estos pueden ser iguales o solo semejantes a los progenitores. Existen dos grandes tipos de reproducción: la reproducción asexual y la reproducción sexual.
4.1 La reproducción asexual La reproducción asexual o vegetativa es aquella en la que los descendientes tienen la misma información genética que su único progenitor. Es el caso, por ejemplo, de un trozo de tallo de un rosal, lo que se denomina un esqueje, que una vez plantado, arraiga y origina otro rosal idéntico gené ticamente al individuo del que procedía el esqueje. Este tipo de reproducción permite sobrevivir a todos los individuos de una especie siempre que habiten en un ambiente constante, porque todos ellos ya están perfectamente adaptados a él. Sin embargo, si se produjera un cambio importante en las condiciones ambientales de un lugar, como todos los individuos son idénticos y no están adaptados a las nuevas condiciones, todos ellos morirían y la especie desaparecería de dicho lugar.
4.2 La reproducción asexual de las plantas La reproducción asexual está muy extendida entre las plantas. Existen varios mecanismos. De entre ellos, los más comunes son:
Rizomas. Son tallos subterrá neos horizontales que cada cierto tramo emiten tallos verticales, que posteriormente formarán nuevos individuos. Esto sucede, por ejemplo, en las cañas y en los helechos.
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Tubérculos. Son tallos subte rráneos con zonas, llamadas «ojos», capaces de generar tallos verticales y raíces. Cada una da lugar a un nuevo indi viduo. Esto sucede, por ejem plo, en la patata.
Bulbos. Son tallos subterrá neos formados por hojas car nosas concéntricas, que con el tiempo se dividen en varios bulbos pequeños de los que saldrán nuevas plantas. Las cebollas se reproducen así.
Estolones. Son tallos aéreos horizontales que, cuando son muy largos y tocan el suelo, generan raíces y tallos vertica les, que forman nuevos indivi duos. Se da, por ejemplo, en las fresas.
Muchas de las técnicas reproductoras utilizadas en agricultura y jardinería son casos de reproducción asexual. Así, podríamos citar como ejemplos: • Los esquejes o fragmentos de rama de los geranios y rosales. • Los injertos o unión de una rama de una planta a un pie de otra. • Los trozos de tubérculos de patata, cuyas yemas germinan. • Los acodos del fresal. • La siembra de bulbos de cebollas. Reproducción del geranio
Técnica del injerto
Escisión longitudinal.
Acodo
4.3 La reproducción asexual de los animales La reproducción asexual animal puede ser por escisión o por gemación: • Escisión. En ella el organismo progenitor se divide en dos o más porciones, cada una de las cuales formará un nuevo animal. Equivale a la fragmentación de los vegetales. Por ejemplo: – Algunos pólipos, como las actinias y las anémonas, se alargan y se divi den longitudinalmente produciendo dos individuos iguales. – Ciertos gusanos de mar, como los poliquetos, transforman algunos de sus anillos en individuos completos que se separan y originan nuevos gusanos. • Gemación. En una zona o varias del organismo progenitor se produce un bulto o yema que se va desarrollando y se transforma en un nuevo individuo. Este puede separarse del progenitor, como pasa por ejemplo en la hidra de agua dulce, o quedar unido él, como en los corales. Si no se separan y se producen varias divisiones por gemación se origi nan colonias, como las formadas por los corales de los mares tropicales.
Escisión múltiple.
Individuo adulto Yema
Gemación.
A C T I V I dA d e s › 14 ¿Qué se entiende por reproducción asexual? ¿Qué ventajas y qué desventajas presenta? › 15 ¿Qué diferencia hay entre fragmentación y escisión? › 16 ¿Qué tipos de reproducción asexual tienen las plantas? › 17 ¿Qué es la gemación en los animales?
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Las funciones de relación y de reproducción
4.4 La reproducción asexual de los organismos unicelulares En los organismos unicelulares se pueden diferenciar tres tipos de repro ducción asexual: • Bipartición. La célula duplica su núcleo y después el citoplasma se divide en dos, quedando cada núcleo rodeado de citoplasma, originándose así dos células idénticas. Así se reproducen la mayoría de los protozoos.
• Gemación. El núcleo de la célula se duplica y uno de los núcleos se intro duce en una protuberancia o yema que comienza a formarse. La yema con el tiempo se separará formando un nuevo individuo. Así se reproducen las levaduras, que son hongos unicelulares microscópicos.
• Esporulación. En el interior del organismo unicelular el núcleo se divide varias veces sin que se divida a su vez el citoplasma. Más tarde cada núcleo se rodea de una membrana y se originan muchas células hijas que queda rán libres al romperse la membrana de la célula madre. Así se reproduce en el interior de los glóbulos rojos el protozoo Plasmodium, responsable de la malaria o el paludismo. Plasmodium
Glóbulo rojo
A C T I V I dA d e s › 18 ¿Qué diferencia hay entre la bipartición y la esporulación de los protozoos? › 19 Indica la diferencia principal entre la bipartición y la gemación. › 20 ¿Por qué los organismos que se reproducen por esporulación pueden ser muy peligrosos para la salud?
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4.5 La reproducción sexual La reproducción sexual es aquella en la que los descendientes se forman a partir de unas células especiales llamadas células sexuales, que tienen la mitad de información genética que las células que forman el resto del cuerpo. Por ejemplo las células sexuales de la especie humana solo tienen 23 cro mosomas, mientras que el resto de las células tienen 46 cromosomas. Esta mitad de información es diferente en cada célula sexual, dado que cada una se origina a partir de una mezcla diferente de genes del progenitor. Hay dos tipos de células sexuales: los gametos y las meiosporas. Existen dos tipos de gametos: los masculinos y los femeninos. El game to masculino se denomina espermatozoide en los animales y anterozoide en los vegetales. El gameto femenino se denomina óvulo en los animales y oosfera en los vegetales. Normalmente los gametos masculinos son células móviles provistas de uno o dos flagelos, mientras que los femeninos son células inmóviles. Espermatozoide
Óvulo rodeado de espermatozoides a escala Durante la fecundación, un gameto masculino se fusiona con un gameto femenino y forman una célula huevo o cigoto, que, a través del denominado desarrollo embrionario, dará lugar a un nuevo ser vivo.
La inFORMación GEnÉTica Y La REpROducción sExuaL La información genética explica cómo es y cómo funciona un ser vivo. Esta información se transmite de una generación a otra y está con tenida en un tipo de moléculas muy largas, denominadas adn, que hay en el interior del núcleo de las célu las. Cada especie presenta un deter minado número de estas moléculas en sus células. Por ejemplo, cada una de las células de nuestro cuerpo presenta 46 moléculas de ADN, 23 heredadas del padre y 23 heredadas de la madre. Cada molécula de ADN contiene muchas unidades elementales de información llamadas genes. Cada gen es un segmento de ADN que contiene información sobre un solo carácter. Durante la división celular, las moléculas de ADN se duplican y se pliegan sobre sí mismas formando unas estructuras en forma de bastón llamadas cromosomas. Los cromo somas se forman para facilitar el reparto del material genético entre las células hijas. La meiosis es una forma especial de división celular para formar células sexuales con la mitad de cromosomas de la célula madre y, por tanto, la mitad de su material genético.
Algunos organismos producen células sexuales con la mitad de cromosomas de la especie, pero no son gametos, sino meiosporas. Estas se desarrollan directamente, sin que haya fecundación y originan un individuo adulto con la mitad de cromosomas. Es lo que ocurre en los musgos y helechos. La reproducción sexual genera descendientes genéticamente diferentes entre sí. Si se producen cambios en el medio ambiente, esta variabilidad de la descendencia supone una gran ventaja respecto a los que proceden de la reproducción asexual, ya que es probable que existan algunos individuos que tengan características que los ayuden a sobrevivir en las nuevas condiciones.
A C T I V I dA d e s › 21 ¿Qué se entiende por reproducción sexual? › 22 ¿Puede haber reproducción sexual sin gametos? Explica por qué. › 23 Señala las ventajas que tiene la reproducción sexual con respecto a la asexual.
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4.6 La reproducción sexual en las plantas La reproducción de las plantas (musgos, helechos y plantas con flores) com prende dos fases sucesivas: • Una de reproducción sexual mediante meiosporas. • Una de reproducción sexual mediante gametos.
Soros en el envés de la fronda de un helecho.
La REpROducción sExuaL dE LOs hELEchOs Los helechos tienen un tallo subterráneo horizontal, el rizoma, que de sarrolla raíces y grandes hojas o frondas. En la parte inferior de las hojas se sitúan unas estructuras llamadas soros, que contienen en su interior los órganos productores de esporas o esporangios. En ellos se forman esporas por meiosis, un proceso vinculado a la reproducción sexual que genera células con la mitad de cromosomas que el resto. Por ello, estas esporas se denominan meiosporas. • 1.ª fase. Reproducción sexual mediante meiosporas Cuando una meiospora cae en un medio adecuado, suficientemente húme do, germina y origina una plantita de forma laminar de uno o dos centíme tros llamada prótalo, con la mitad de cromosomas de la especie. El prótalo produce las células sexuales o gametos, que también tienen la mitad de información genética. Los gametos femeninos se producen en el interior de unas estructuras llamadas arquegonios, y los gametos masculinos en el inte rior de otras llamadas anteridios. • 2.ª fase. Reproducción sexual mediante gametos Cuando el prótalo queda cubierto de agua de lluvia los anteridios se abren y dejan libres a los gametos masculinos, que tienen flagelos y pueden na dar. Uno de ellos puede llegar hasta un arquegonio y fecundar al gameto femenino que se encuentra en su interior, formándose así una célula hue vo o cigoto que ya tiene la información genética completa propia de la especie. El cigoto se multiplica y origina un rizoma que desarrollará nuevas raíces y frondes. La reproducción sexual de los musgos es parecida a la de los helechos. FasE 1
La nerviación formada por tubos conductores mantiene la forma de la hoja.
Los soros son estructuras que se encuentran en el envés de la hoja y que contienen los esporangios.
Prótalo
1. Esporangio.
Esporangio liberando sus esporas.
2. Esporas.
3. Espora germinando. 4. Aparato reproductor femenino que con tiene los gametos femeninos.
Hoja o fronda
Tallo subterráneo o rizoma
Raíces
Reproduccion de los helechos.
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7. Crecimiento de un nuevo helecho que se origina a partir del cigoto formado en la fecundación.
FasE 2
5. Aparato reproductor masculino. 6. Gameto masculino nadando hacia el gameto femenino para fecundarlo.
La REpROducción sExuaL dE Las pLanTas cOn FLOREs
También las plantas con flores pasan por las dos etapas, una con meiospo ras y otra con gametos, pero en este caso, las meiosporas, al germinar, no originan plantas independientes. Las meiosporas se forman en dos partes distintas de la flor: el pistilo y las anteras. • En el pistilo se forma el óvulo que originará una espora que luego se di vidirá para formar un gameto femenino u oosfera, que quedará rodea do de unas células acompañantes. No se debe confundir el óvulo de las plantas con el de los animales. En las plantas origina el gameto femenino, mientras que en los animales ya es el mismo gameto femenino. • En las anteras de los estambres de la flor se encuentran los sacos polínicos que producen otras esporas, los granos de polen. En su interior se forman los gametos masculinos. Los granos de polen son transportados por el viento o los insectos de una flor a otra. Una vez en el estigma de la flor, el grano de polen produce un tubo polínico por el que bajan los gametos masculinos. Cuando estos se encuentran con el óvulo, penetran en él y uno de ellos fecunda a la oosfera. Tras la fecundación, se forma el cigoto, que se divide y origina el embrión. Este, junto con el resto de las células del óvulo, formará la semilla. 1. Los insectos realizan la polinización transportando los granos de polen desde una flor a otra.
pistilo que contiene los gametos femeninos.
Estambres que contienen en sus anteras los granos de polen.
El grano de polen se adhiere al estigma y emite un tubo polínico por el que se desplazan los gametos masculinos. 2. Fecundación o unión de los gametos para formar el cigoto.
Cuando desarrolla las hojas y realiza la fotosíntesis pierde los cotiledones ya vacíos.
cotiledones llenos de almidón. En los primeros días, la nueva planta se alimenta del almidón de los cotiledones.
3. Durante la maduración se origina el fruto. En su interior están las semillas con el embrión que se ha formado a partir del cigoto. 4. Tras la dispersión, la semilla cae al suelo, donde espe ra que se produzcan las condiciones favo 5. Durante la rables para germinar germinación de la y originar una nueva semilla crecen la raíz planta. y unas hojitas.
Reproduccion de las angiospermas.
A C T I V I dA d e s › 24 Indica las fases por las que pasan los vegetales en su ciclo biológico. › 25 Indica en qué estructuras de los helechos se forman los gametos masculinos, los gametos femeninos y las meiosporas. › 26 Explica por qué los helechos necesitan de la lluvia para reproducirse. › 27 En el ciclo biológico de los helechos, indica qué estructuras presentan el doble de información genética y cuáles no. › 28 En el ciclo biológico de las plantas con flores, indica qué estructuras presentan el doble de información genética y cuáles no.
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Las funciones de relación y de reproducción
4.7 La reproducción sexual en los animales Los animales presentan básicamente reproducción sexual. Solo algunos animales sencillos presentan reproducción asexual. En la reproducción sexual animal se pueden dar dos tipos de fecundación: • Fecundación externa. Es la unión del espermatozoide y el óvulo fuera del cuerpo materno. El macho y la hembra liberan los espermatozoides y los óvulos al medio acuático donde viven de forma coordinada, con el fin de aumentar las probabilidades de encuentro de los gametos. Es propia de los animales acuáticos. • Fecundación interna. Es la unión del espermatozoide y el óvulo dentro del cuerpo materno. Es propia de los animales terrestres. Generalmente, para que este tipo de fecundación se pueda producir, los machos y las hembras deben disponer de órganos copuladores que permitan la en trada de los espermatozoides en la hembra. En los mamíferos, los órganos copuladores son el pene (machos) y la vagina (hembras). La fecundación origina el cigoto, que es la primera célula del nuevo orga nismo y que se divide varias veces hasta formar el embrión. Según el lugar donde se realice el desarrollo del embrión, los animales se clasifican en tres grandes grupos: – Ovíparos. Animales en los que el desarrollo embrionario se produce en el interior de un huevo que está fuera del cuerpo de la hembra. Por ejemplo, las aves, los reptiles, los anfibios y muchos peces e invertebrados. – Vivíparos. Animales en los que el desarrollo embrionario se produce en el interior del útero materno. Se produce en la mayoría de los mamíferos. – Ovovivíparos. Animales en los que el desarrollo embrionario se produ ce en el interior de un huevo que está alojado en el útero materno. Por ejemplo, las víboras. Una especie tiene desarrollo directo cuando los recién nacidos son prác ticamente iguales a los individuos adultos, como ocurre en los mamíferos. En cambio, si los recién nacidos son muy diferentes a los adultos, se dice que la especie tiene desarrollo indirecto, como en la mayoría de los insectos o en los anfibios. En este caso se pasa por una serie de cambios denominados metamorfosis, que puede ser sencilla o compleja. Adulto con respiración pulmonar
Fecundación externa
Metamorfosis Renacuajo con respiración branquial Ciclo biológico de los anfibios.
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4.8 La reproducción alternante Es un tipo de reproducción en el que, como su nombre indica, se alternan en una misma especie fases con reproducción sexual y con reproducción asexual. Tienen este tipo de reproducción algunas especies de medusas, que se reproducen sexualmente por fecundación externa. El embrión se convierte en una larva que se fija en el fondo y se convierte en un pólipo que, al final de su vida, se divide asexualmente y origina nuevas medusas que volverán a producir gametos. Cavidad digestiva Medusa
REpROducción sExuaL
Gónada Gametos
Huevo Larva plánula REpROducción asExuaL División en discos o estróbilos; cada uno dará origen a una nueva medusa.
Pólipo
Fijación de la larva
La paRTEnOGÉnEsis Y EL hERMaFROdiTisMO Hay dos casos especiales de repro ducción sexual: • La partenogénesis. Es la capaci dad que tienen algunas hembras de generar nuevos individuos a partir de óvulos sin fecundar. Es el caso, por ejemplo, de las reinas de las abejas, en las que de los óvulos sin fecundar nacen los machos. Es un caso de repro ducción sexual, ya que los nuevos individuos son genéticamente muy diferentes a su progenitor. • El hermafroditismo. Es la cuali dad de los individuos que presen tan a la vez órganos sexuales masculinos y femeninos. Es el caso, por ejemplo, de los gusanos de tierra y de los caracoles terres tres. Cuando dos de estos anima les copulan, actúan a la vez como hembras, recibiendo espermatozoi des, y como machos, dando esper matozoides al otro individuo.
A C T I V I dA d e s › 29 ¿Qué se entiende por fecundación? ¿Qué tipos de fecundación existen? › 30 ¿Por qué la fecundación externa es propia de los animales acuáticos? › 31 ¿A qué grupo de animales pertenecen las especies de tiburones, como el Mustelus mustelus, en que las crías son alimentadas a través de un cordón umbilical en el útero materno? › 32 ¿Qué es la partenogénesis? › 33 ¿Qué es el desarrollo embrionario? ¿Qué tipos de desarrollo embrionario existen? › 34 Explica en qué consiste la reproducción alternante. › 35 ¿En qué casos se clasifican los animales según el lugar donde se desarrolla el embrión? Pon ejemplos. 199
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Las funciones de relación y de reproducción
› 45 ¿En qué se diferencia la reproducción sexual de la reproducción asexual?
› 36 ¿Qué se entiende por relación? › 37 Copia y completa las siguientes frases: – Se denomina estímulo a cualquier cambio que se produce en el
donde vive
un organismo y que es detectado por él. – Se denomina respuesta a la
ACTIVIDADES
que
lleva a cabo el ser vivo para afrontar al del medio.
› 46 Explica por qué en la reproducción asexual los descendientes son idénticos a los progenitores. ›› 47 Explica por qué los individuos que se reproducen solo asexualmente no pueden vivir en lugares donde las condiciones del medio cambien rápidamente.
› 38 ¿Qué tipo de respuestas presentan los seres vivos ante los estímulos?
› 48 Describe un caso de reproducción asexual de las plantas.
› 39 Indica si los siguientes fenómenos pueden ser estímulos (E) o respuestas (R): a) Variación en la temperatura. b) Crecimiento de un tallo hacia la luz. c) Humedad del suelo. d) Cambio en la orientación de una raíz. e) Contacto de una planta con un insecto.
› 49 La reproducción de una planta a partir de un fragmento, ¿es un caso de reproducción sexual o asexual? Razona tu respuesta.
› 40 Copia y completa la siguiente tabla: Estímulo
Tropismo Fototropismo
Contacto Gravedad Higrotropismo
›› 41 Los almendros suelen florecer en enero o febrero. Algunos años se producen heladas en marzo, que matan sus flores. Lógicamente, los años que sucede esto, en verano hay muy pocas almendras. A partir de esta información, indica qué estímulo hace que florezcan los almendros.
› 50 En una célula de un organismo se forma una yema y, a partir de ella, se origina un nuevo individuo. ¿Cómo se denomina este tipo de reproducción? › 51 ¿En qué se diferencian las células sexuales del resto de células que forma el organismo? › 52 Explica las diferencias que existen entre los gametos y las meiosporas. › 53 ¿Cómo se denominan los gametos masculinos y femeninos en los animales y en las plantas? › 54 ¿Hay alguna diferencia, desde el punto de vista de la genética, entre el cigoto y las células de los progenitores? › 55 Copia y completa la siguiente tabla con los nombres de los órganos donde se forman los gametos de estas plantas.
› 42 ¿Qué órganos y aparatos intervienen en la función de relación de los animales?
Órganos reproductores
› 43 ¿Qué tipo de respuestas realiza el sistema endocrino de los animales?
Gametos masculinos
›› 44 Si tocas un fogón caliente de la cocina sin querer, seguro que retiras rápidamente la mano, a menudo dando un grito: a) ¿Cuál de las tres funciones vitales has puesto en práctica en esta situación? b) ¿Cuál sería el estímulo? c) ¿Cuál sería la respuesta? d) Indica todos los aparatos o sistemas que han intervenido. 200
Helechos
Plantas con flor
Gametos femeninos
› 56 Di el nombre de las células sexuales de los animales y de los vegetales. › 57 Indica las fases por las que pasan los vegetales en su ciclo biológico.
FINALES › 58 Señala la función que tienen en la reproducción sexual de los helechos los soros, las meiosporas, el prótalo y los anteridios.
› 74 Observa estos animales y di si son ovíparos, vivíparos u ovovivíparos.
› 59 Localiza los lugares donde se producen las meiosporas en las plantas con flores. › 60 ¿En qué consiste el óvulo de una planta con flores? ¿Qué contiene en su interior? › 61 Indica dónde se forman los gametos masculinos en una planta con flores que se reproduce sexualmente. › 62 Describe el proceso de la fecundación en las plantas con flores. › 63 Un helecho se desprende de las esporas y origina una nueva planta. Meses después, el rizoma de la nueva planta origina una nueva fronda con raíces, que queda separada. Indica de qué tipo son estas dos reproducciones. › 64 Explica qué son los cromosomas e indica cómo varía su número durante la reproducción sexual. › 65 ¿Qué se entiende por fecundación? ¿Qué tipos de fecundación existen? › 66 ¿Qué es el desarrollo embrionario? ¿Qué tipos de desarrollo embrionario existen? ›› 67 Explica por qué se dice que el cigoto es la primera célula de un ser vivo. › 68 Indica por qué los gametos deben llevar la mitad de la información genética de la especie.
› 75 Indica si las siguientes frases son verdaderas (V) o falsas (F): a) La fecundación del cigoto origina el embrión. b) Las células del cigoto y las del embrión que se desarrollan a partir de él tienen la misma información genética. c) Los animales ovovivíparos se desarrollan en el interior de un huevo que está dentro del útero materno. d) Los gametos femeninos se denominan anterozoides u óvulos. e) Los gametos y las otras células de un organismo tienen la misma información genética. › 76 Copia y completa las siguientes tablas:
›› 71 ¿Tiene la reproducción sexual alguna ventaja respecto a la reproducción asexual? Explica en qué consiste. ›› 72 ¿Qué relación hay entre los tipos de fecundación y el medio donde viven los organismos? › 73 Escribe dos ejemplos de animales vivíparos y dos de animales ovíparos.
Fecundación
› 70 Indica el significado de la palabra vivíparo y explica por qué el ser humano lo es.
Reproducción
› 69 ¿Qué significa vivíparo?
Tipo
Ejemplo (animales)
Tipo
Ejemplo (animales)
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Las funciones de relación y de reproducción
Actividad experimental Observación de algunas funciones de relación en los caracoles Objetivos Observar las respuestas a estímulos en los caracoles.
Material – Caracoles (se pueden adquirir en tiendas o en el campo después de la lluvia), un vidrio, palillos.
PROCedIMIeNTO 1. Respuesta a la humedad. En situaciones de falta de humedad, para evitar la deshidratación, los caracoles segregan una sustancia mucosa con la que producen una especie de opérculo con el que tapan la concha. Así se aíslan del exte rior. Si dejamos algunos caracoles en esta situación en un lugar humedecido con agua, se puede observar cómo esta capa desaparece y sale el caracol. 2. Respuesta a la sequedad del camino. Si depositamos caracoles sobre un cristal, se puede observar cómo el cara col segrega mucosidad por una glándula que tiene en el pie, bajo la boca, y cómo se desliza por esta capa mucosa mediante contracciones musculares rítmicas. La mucosidad queda sobre el cristal como rastro del paso del animal. 3. Respuesta al tacto y a la luz. Si con un palillo se tocan los tentáculos inferiores, se puede observar cómo el animal reacciona con un rápido reflejo. Si se aproxima este mismo palillo a los tentáculos superiores, que es donde tiene los ojos, se puede observar cómo el caracol reacciona a la luz.
Observación de estructuras reproductoras de las plantas Objetivos Observar granos de polen.
Material – Flores, microscopio, portaobjetos, vidrio de reloj, agua y azúcar.
PROCedIMIeNTO 1. Recoge unas cuantas flores bien desarrolladas y abiertas, con los estambres maduros, es decir, que muestren granos de polen. 2. Observa el polen en el microscopio, colocándolo sobre un portaobjetos que contenga una gota de agua azucarada. Realiza un dibujo de las diferentes formas de los granos de polen. 3. Prepara en un vidrio de reloj una masa de azúcar con agua, de forma que quede muy viscosa. Vierte encima muchos granos de polen. Al cabo de dos o tres días obsérvalo en el microscopio. 4. Probablemente, se podrán ver los tubos polínicos formados por la germina ción de los granos de polen. Los tubos polínicos son las estructuras en las que se generan los núcleos espermáticos, que son los gametos masculinos de las plantas con flores. Con ellos empieza la reproducción sexual de estas plantas. Dibuja lo que ves.
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INVESTIGA TUS COMPETENCIAS En algunos jardines de la ciudad de Barcelona desde los años noventa se está produciendo un hecho insólito y curioso. Grupos de cotorras argentinas, una especie exótica en nuestro país recientemente introducida, han comenzado a hacer sus nidos en los árboles. En un centro educativo una profesora de cien cias pensó que era una buena ocasión para realizar un diario de observaciones. A continuación se exponen las observaciones que hizo. 25-3-2010 Las cotorras empiezan a poner ramas en la palmera. 8-4-2010 Se han acostumbrado a comer las migas de los bocadillos después del patio, aunque cuando alguien se acerca salen volando. 23-4-2010 Se ha escuchado cómo las cotorras gritaban y salían volando. Se ha visto un gran pájaro que sobrevolaba el patio, se ha identificado y se ha visto que era un halcón. 4-5-2010 Hemos puesto las migas de las paneras del comedor y las cotorras han comenzado a comer, pero ha empezado a llover y han volado rápidamente hacia el nido. 27-5-2010 Se ven algunas crías que se asoman fuera del nido. 3-6-2010 Algunas hojas de la palmera se están secando porque están tapadas por el nido, pero por enci ma han brotado hojas nuevas que crecen hacia arriba. 1. ¿De qué trata el texto anterior? 2. ¿Qué organismos se nombran? ¿A qué reinos y grupos pertenecen? 3. ¿Qué funciones vitales se muestran en las actividades que llevan a cabo los seres que se comentan en el diario? 4. Un halcón puede alcanzar volando una velocidad de 300 km/h mientras que una cotorra no supera los 50 km/h. Imagina que ambos pájaros hacen un recorrido de 10 km, ¿cuántos minutos llegará antes el halcón que la cotorra? 5. Cuando las cotorras ven un halcón huyen volando. ¿Qué órganos, aparatos y sistemas intervienen en esta reacción? 6. De forma mucho más lenta la palmera también ha generado una respuesta tras el establecimiento del nido entre sus hojas. ¿Qué tipo de respuesta es? 7. ¿Cómo es el proceso de reproducción de las cotorras? Escribe un texto usan do los términos gametos, fecundación y desarrollo. 8. En el patio en el que está la palmera hay también un cactus que se reproduce a partir de esquejes. ¿Qué tipo de reproducción tiene? Razona la respuesta.
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OsTeNIBILIdAd Las islas Galápagos están en el pacífico, a unos 1 000 kilómetros de la costa de Ecuador. su fauna y su flora presentan un elevado número de especies endémicas (especies rarísimas que solo viven en ellas), como tortugas terrestres enormes, iguanas marinas, pinzones, etc. desde su descubrimiento, fueron frecuentemente visitadas por barcos mercantes, balleneros y barcos de cazadores de focas y piratas en busca de tortugas gigantes para sus despensas, ya que constituían una gran reserva de comida fresca y bebida. debido a esto, a la competencia por la hierba de nuevas especies introducidas y a las ratas negras, también introducidas, que atacan a sus crías, el número de estos animales ha disminuido de 250 000 a solo 20 000, y de las 14 especies iniciales ya solo quedan 11. Jorge el Solitario es el nombre de un enorme macho de tortuga terrestre que se encuentra en la sede de la Fundación Charles Darwin en la isla de Santa Cruz (islas Galápagos, Ecuador). Es el único ejemplar que queda de su subespecie (Geochelone nigra abingdoni o Geochelone elephantopus abingdoni) y, si no se consigue su reproducción, cuando muera habrá desaparecido otra especie más. Jorge el Solitario fue encontrado en la isla de Pinta en 1971 y poco después fue trasladado al cen tro de investigación. Pesa unos 90 kg y mide unos 100 cm de largo. Se calcula que tiene entre 60 y 90 años, es decir, se encuentra en la mitad de su vida. Para intentar su reproducción se hicieron campañas de búsqueda de ejemplares en Pinta y se avisó a todos los zoos y propie tarios de tortugas terrestres del mundo, pero todavía no se ha localizado ningún otro ejemplar. Actualmente vive en un corral con dos hembras de la subespecie Geochelone nigra becki, que habita en el volcán Wolf de la isla Isabela y que es la más parecida. Se esperaba que, pese a las diferencias, la reproducción fuera posible, pero hasta el momento los intentos de cría no han tenido éxito. Se
cree que Jorge ha vivido solo desde muy joven y no ha aprendido las pautas de comportamiento y de relación con sus congéneres. Se han incluido machos de otra es pecie para que le sirvan de referencia y se le ha dejado en libertad vigilada con las hembras en la isla de Pinta, pero no ha criado. El esperma es de buena calidad, por lo que en el futuro se intentará la fecundación in vitro. De momento se ha descartado la clonación, ya que no se tiene experiencia de esa técnica aplicada a reptiles. La reproducción de esta especie se ha convertido en un símbolo de la lucha del ser humano por un desarrollo sostenible, es decir, por conseguir que nuestra vida en el planeta no suponga necesariamente la extinción de las demás especies. Otro intento de cría de galápagos ya ha tenido éxito. Se trata de la tortuga de la isla La Española que estaba en peligro de extinción. Se recogieron 11 hembras y dos ma chos, y se consiguió enviar un macho del zoo de San Die go, conocido como Dieguito, que fue fundamental en la cría del grupo. Actualmente ya se han llevado 1 400 tor tugas jóvenes a La Española. En el centro de la Fundación Charles Darwin se crían muchas especies de tortugas hasta los cuatro años, y después se devuelven a sus respectivas islas porque entonces ya no son vulnerables a los ataques de las ratas negras. Debido a esta acción, el futuro de los galápagos ya empieza a ser más optimista. 1. Busca información sobre otras especies que actualmente estén en peligro de extinción. 2. Busca información sobre alguna especie que se haya recuperado en alguna zona y ya no esté en peligro de extinción.
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LOS «DISTINTOS» seNTIdOs Los sentidos en los mamíferos Todos los animales reciben los estímulos a través de los sentidos, pero no todos tienen los mismos órganos para recibir los mismos estímulos, ni están igualmente desarrollados. Una de las razones del éxito alcanzado por los mamíferos es el gran desarrollo de sus órganos de los sentidos: vista, oído, olfato, gusto y tacto, que les ha permitido ocupar los más altos niveles en la escala evolutiva. Además, cada uno de estos sentidos ha evolucionado adaptándose a las necesidades de la forma de vida de cada animal. Vista Todos los mamíferos tienen ojos, aunque la agudeza visual y la percepción de lo que los rodea varía de unas especies a otras. Los humanos dependemos en un alto grado de la vista. En cam bio, tiene una importancia secundaria en un animal de vida subterránea, como el topo, que es casi ciego, aunque lo compensa teniendo muy desarrollados los sentidos del tacto y el olfato. A pesar de que nosotros dependemos mucho de nuestros ojos, no tenemos una vista extraor dinaria; otros mamíferos, como algunas especies de ardilla, tienen una vista mucho más aguda. Sin embargo, somos el principal grupo con visión en color ya que la mayor parte de los mamífe ros ven el mundo en blanco y negro.
tacto
olfato
El tacto está más desarro llado en los mamíferos que en otros vertebrados, ya que es esencial para las relaciones sociales entre los individuos de muchas especies. Por ejemplo, el contacto físico entre la madre y sus crías adquiere una importancia notoria en la mayoría de las especies.
El olfato es uno de los sentidos más importantes en la ma yor parte de las especies de mamíferos, sin embargo en los humanos está en continua regresión. Los olores pro porcionan información muy precisa sobre el mundo que los rodea, no solo les sirve para conseguir alimento (el cerdo puede descubrir las trufas que hay bajo tierra), sino también para estable cer relaciones sociales entre individuos, reconocer a otros miembros del grupo e incluso llegar a ser una eficaz arma defensiva, como en las mofetas.
Gusto En los mamíferos el sentido del gusto se localiza básicamente en las papilas gustativas de la len gua y está muy desarrollado. Por ejemplo, frente a los millares de papilas gustativas que poseen la mayoría de mamíferos, las aves cuentan solo con un centenar, por lo que probablemente no pueden apreciar el sabor de la presa que hayan capturado.
oído
Ecolocalización
La existencia en los mamíferos de dos oídos situados a ambos lados de la cabeza les permite localizar el punto de emisión del sonido. La capacidad de percibir el sonido es variable para cada especie. Algunos mamíferos como el perro tienen muy buen oído y pueden mover las orejas para orientarlas hacia el sonido.
Algunos mamíferos, como los murciélagos, los delfines y las ballenas, han desarrollado un sistema de orientación, la ecolocaliza ción, que consiste en la emisión de vibra ciones que, al ser reflejadas por la superfi cie de los objetos que hay en el medio, son captadas por el mismo animal emisor, que puede interpretarlas y le permite orientarse en la oscuridad o bajo el agua.
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