Biología 1º Bachillerato by Erein argitaletxea

BIOLOGร A 1ยบ BACHILLER

GRUPO QUERCUS

Editorial Erein ww.erein.com

ÍNDICE

U.D.1. ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA EN LOS SERES VIVOS Introducción .......................................................................................................................................................................... ¿En qué nivel de organización de la materia se encuentra la célula? .................................................... Bioelementos ........................................................................................................................................................................ Biomoléculas ......................................................................................................................................................................... Asociaciones supramoleculares ................................................................................................................................... Célula .......................................................................................................................................................................................

U.D.2. LA CELULA VIVE Introducción .......................................................................................................................................................................... La célula contiene información para vivir .............................................................................................................. La célula capta estímulos, transmite señales al exterior e intercambia moléculas con el medio extracelular ............................................................................................................................................... La célula transforma la materia y energía que capta del medio externo .............................................. Las células son capaces de reproducirse ............................................................................................................... La célula procariota .......................................................................................................................................................... La célula eucariota ............................................................................................................................................................ El microscopio óptico, un instrumento para observar células .......................................................................

U.D. 3. BIODIVERSIDAD Y CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS Introducción .......................................................................................................................................................................... Nomenclatura y clasificación ....................................................................................................................................... Relaciones evolutivas entre los cinco reinos .......................................................................................................... Extinción de especies ....................................................................................................................................................... Influencia de la especie humana en la biosfera ................................................................................................. Importancia de la biodiversidad .................................................................................................................................

U.D. 4. REINOS MONERA, PROTOCTISTA Y FUNGI Reino Monera ...................................................................................................................................................................... Reino Protoctista .................................................................................................................................................................. Reino Fungi o Reino de los Hongos ...........................................................................................................................

U.D. 5. REINO VEGETAL: NUTRICIÓN, RELACIÓN Y REPRODUCCIÓN Introducción .......................................................................................................................................................................... División Briofita ................................................................................................................................................................... División Pteridofita ............................................................................................................................................................. División Espermafita ..........................................................................................................................................................

U.D. 6. NUTRICIÓN, RELACIÓN Y REPRODUCCIÓN DE LOS ANIMALES Introducción .......................................................................................................................................................................... Tejidos animales .................................................................................................................................................................. Nutrición de los animales ............................................................................................................................................... Relación en los animales ................................................................................................................................................ Reproducción de los animales .....................................................................................................................................

U.D. 7. PHYLA DEL REINO ANIMAL Introducción .......................................................................................................................................................................... Phylum Porifera ..................................................................................................................................................................... Phylum Cnidaria (Celentéreos) .................................................................................................................................... Phylum Plathelmintha ........................................................................................................................................................ Phylum Mollusca .................................................................................................................................................................. Phylum Annelida .................................................................................................................................................................. Phylum Arthropoda ............................................................................................................................................................ Phylum Echinodermata ..................................................................................................................................................... Phulum Chordata ................................................................................................................................................................

U.D.1. ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA EN LOS SERES VIVOS

Al terminar esta unidad debes ser capaz de: • Explicar en qué consisten las funciones de nutrición, relación y reproducción celular. • Explicar la célula como unidad de estructura, funcionamiento y origen de los seres vivos. • Enumerar de manera ordenada y definir los niveles de organización desde átomo hasta ser vivo. • Asignar a cada nivel de organización de la materia la unidad de longitud más apropiada. • Situar, en el nivel de organización de la materia que les correspondan, ejemplos conocidos de átomos, moléculas y estructuras biológicas. • Enumerar las características que debe reunir una biomolécula para ser orgánica. • Diferenciar las moléculas orgánicas de las inorgánicas en fórmulas desarrolladas. • Enumerar los distintos tipos de moléculas que constituyen los seres vivos, poner ejemplos de ellas e indicar las funciones que realizan. • Describir moléculas, asociaciones supramoleculares, células y tejidos. • Poner ejemplos de asociaciones supramoleculares, indicando su composición y estructura. • Dibujar un modelo de célula procariota, señalando sus principales componentes. • Indicar la función de cada componente de la célula procariota. • Relatar el origen de las células eucariotas según la hipótesis endosimbiótica. • Indicar los procesos necesarios para que se forme un individuo pluricelular a partir de una sola célula.

1 Introducción El mundo de los seres vivos es un mundo de células. Muchos modelos de células diferentes cuyo análisis pone de manifiesto una gran diversidad de tamaños, desde grandes a pequeñas, aunque siempre microscópicas; infinidad de formas; inmóviles o dotadas de movimiento; independientes o asociadas a otras. Pero a pesar de sus diferencias, todas tienen en común lo fundamental: una organización que les permite vivir. La célula es una estructura que posee la organización mínima capaz de realizar las funciones propias de la vida. Esas funciones son: • Nutrición: Las células toman del medio externo materia y energía que transforman para utilizarlas en repararse, crecer,…, en definitiva, vivir; como resultado de esta utilización de la materia y de la energía se forman desechos que las células expulsan al exterior. • Reproducción: Las células producen réplicas de sí mismas. Cuando una célula se divide deja de existir como tal dando lugar a dos células hijas. • Relación: Las células conocen el ambiente, captando sus características y respondiendo adecuadamente a ellas, lo que es imprescindible tanto para nutrirse como para reproducirse. Todos los seres vivos, desde los más pequeños (microscópicos) a los más grandes, estamos formados por células, una, varias o numerosas, por lo que se puede decir que la célula es la unidad de estructura de los seres vivos. La vida de un organismo, si es unicelular, es la propia vida de su célula y si es pluricelular es consecuencia del funcionamiento coordinado de las células que lo constituyen; es decir, la célula es la unidad de funcionamiento o unidad fisiológica de los seres vivos. El origen de todos los seres vivos, independientemente de que sean unicelulares o pluricelulares, siempre es una única célula, por lo tanto la célula es también la unidad de origen de los seres vivos. Dado que la célula es la unidad de estructura, de funcionamiento y de origen de los seres vivos, se puede decir de forma resumida que la célula es la unidad de vida. Observa la figura 1.1 y extrae toda la información que puedas relacionada con los seres vivos, como qué organismos reconoces, a qué grupo pertenecen, el ambiente en que viven,..., de modo que quede de manifiesto tanto la diversidad como la unidad que muestran. Explica qué es la célula y qué representa para los seres vivos.

1. Observa la figura 1.1 y extrae toda la información que puedas relacionada con los seres vivos, como qué organismos reconoces, a qué grupo pertenecen, el ambiente en que viven,..., de modo que quede de manifiesto tanto la diversidad como la unidad que muestran.

2. Explica qué es la célula y qué representa para los seres vivos.

Organización de la materia en los seres vivos Organismos unicelulares en el agua: Protozoos

Células de un Vegetal

Organismos unicelulares en el aire: Bacterias

Células de un Hongo

Células de un Animal

Figura 1.1. Unidad y diversidad en la Biosfera.

2 ¿En qué nivel de organización de la materia se encuentra la célula? Según la hipótesis más aceptada en la actualidad sobre el origen de la vida en la Tierra, ésta surgió como resultado de un proceso, a lo largo del cual ciertas moléculas reaccionaron entre sí para dar lugar a otras mayores, que continuaron asociándose hasta alcanzar el nivel de complejidad de la materia suficiente como para llevar a cabo las funciones vitales. La célula tiene el nivel de organización de la materia suficiente como para llevar a cabo las funciones propias de la vida. Una de las características de los seres vivos, y por tanto de las células, es su capacidad de organizar las moléculas que toman de su entorno, llevando a cabo reacciones químicas que transforman dichas moléculas en otras más complejas, es decir, con un alto nivel de organización. De hecho, las mayores moléculas que se conocen, como el ADN, las producen las células. Cualquier sistema material está compuesto por moléculas, pero lo verdaderamente sorprendente de las células es la gran variedad de moléculas que las constituyen y las incesantes reacciones químicas que se realizan entre ellas. Algunas de estas reacciones químicas constituyen la nutrición, otras son necesarias para la relación y asimismo hay reacciones químicas que intervienen en la reproducción celular. Todo este conjunto de reacciones químicas se lleva a cabo de manera coordinada y constituyen la vida. Las distintas células tienen muchas semejanzas, tanto respecto al tipo de moléculas que las constituyen, como al tipo de reacciones químicas que llevan a cabo. Pero junto a estas semejanzas básicas, hay también diferencias en su composición y en su funcionamiento. Las semejanzas se explican por el origen común que se atribuye a todos los seres vivos y las diferencias por los procesos evolutivos que han ido dando lugar a las distintas células y, en consecuencia, a la gran variedad de organismos que existen en la actualidad. Si analizamos la materia que forma un organismo vivo, podemos establecer en ella diferentes niveles de organización hasta descender a un nivel básico, el del átomo.

1. Enumera, de menor a mayor complejidad, los niveles de organización de un ser vivo pluricelular, indicando la unidad en que se mide cada nivel (Figura 1.2).

2. ¿Qué organismos unicelulares están representados? Razona cuál de ellos tiene un nivel de organización más complejo (Figura 1.2).

Organización de la materia en los seres vivos

Ser humano

ORGANISMO PLURICELULAR

10mm = 1cm

Aparato digestivo

APARATO

1000µ = 1mm

Intestino

ÓRGANO

100µ

Tejido epitelial

1000mm = 1m

Límite del microscopio óptico

Límite del ojo humano

100mm = 1dm

CÉLULA EUCARIOTA

10µ Célula epitelial

ORGANISMO UNICELULAR EUCARIOTA: Ameba

ORGÁNULO

1000nm = 1µ Orgánulo: Mitocondria

CÉLULA PROCARIOTA

ORGANISMO UNICELULAR PROCARIOTA: Bacteria

100nm Límite del microscopio electrónico

TEJIDO

ASOCIACIONES SUPRAMOLECULARES Virus

Membrana

10nm Proteinas

MOLÉCULAS COMPLEJAS

Aminoácidos

MOLÉCULAS SENCILLAS

1nm

ÁTOMOS

0.1nm = 1Å C

Bioelementos

Figura 1.2. Ejemplos de los distintos niveles de organización de la materia en los seres vivos.

3 Bioelementos Los elementos químicos que constituyen las moléculas de los seres vivos reciben el nombre de bioelementos porque, aunque también forman parte de la materia no viva de la Tierra, son particularmente abundantes en los organismos, de ahí su nombre “elementos de la Vida”. Al analizar la composición de las moléculas de distintos tipos de seres vivos se comprueba que hay seis elementos: C, H, O, N, P y S, que suponen más del 99% de la masa celular. El 1% restante lo compone un numeroso grupo de otros bioelementos que, a pesar de su pequeña proporción, son indispensables para la vida.

4 Biomoléculas 4.1. Diferencia entre molécula orgánica e inorgánica Los distintos bioelementos se unen unos con otros formando una gran variedad de moléculas, tanto orgánicas como inorgánicas. Las moléculas orgánicas de los seres vivos se caracterizan porque todas están formadas por C, H y O, y en ellas al menos uno de sus carbonos está unido directamente al hidrógeno o a otro carbono. Sin embargo, las moléculas orgánicas que no forman parte de los seres vivos pueden no tener oxígeno. Las moléculas inorgánicas de los seres vivos no tienen por qué estar formadas por estos tres bioelementos y, aunque contengan carbono, éste no está unido directamente al hidrógeno.

BIOMOLÉCULAS

Inorgánicas

Orgánicas Tabla 1.1

Oxígeno molecular Nitrógeno molecular Dióxido de carbono Agua Sales minerales

O2 N2 CO2 H2O ClNa, CaCO3, Ca3(PO4)2

Glúcidos, compuestos de Lípidos, compuestos de Proteínas, compuestas de Ácidos nucleicos, compuestos de

C, H y O C, H y O C, H, O, N y S C, H, O, N y P

Proteínas 18% Glúcidos 3%

Sales minerales 1%

Agua 70%

Lípidos 6% Ac. Nucleicos 2%

Figura 1.3. Proporciones medias de las biomoléculas en un animal.

Organización de la materia en los seres vivos

1. Indica cuáles son los seis bioelementos más abundantes de los seres vivos. Infórmate sobre qué otros bioelementos son también constituyentes de la materia viva; fíjate por ejemplo en los bioelementos que constituyen las sales minerales.

2. Indica los dos tipos de biomoléculas que componen las células y pon ejemplos de cada uno de ellos. 3. Calcula cuántos litros de agua tiene tu cuerpo. 4. Razona cuáles de las siguientes biomoléculas cumplen los requisitos para ser orgánicas y cuáles no. Dióxido de carbono

Agua

Sal común

Ácido carbónico

Dihidroxiacetona

Gliceraldehido

5. ¿A cuáles de las moléculas anteriores corresponden los modelos moleculares de la figura 1.4? Carbono Oxígeno Hidrógeno

Figura 1.4

6. Escribe la fórmula desarrollada de cada una de las moléculas representadas en la figura 1.5.

Figura 1.5

7. Escribe la fórmula desarrollada del O2 y del N2. 8. Construye el modelo tridimensional correspondiente al etanol (alcohol etílico) y a un aminoácido (glicina)

9. ¿Qué biomolécula es la más abundante? ¿Qué tipo de biomolécula orgánica es la más abundante en un animal?

4.2. Biomoléculas inorgánicas Las moléculas inorgánicas de los seres vivos son moléculas sencillas formadas por pocos átomos. No son tan variadas ni realizan tantas funciones como las orgánicas, pero son igualmente indispensables. Por ejemplo, el agua es imprescindible para que se produzcan las reacciones químicas que caracterizan la vida y para transportar cualquier molécula en los seres vivos.

Organización de la materia en los seres vivos Algunas sales minerales, como los carbonatos y fosfatos de calcio forman esqueletos, y otras intervienen en distintos procesos celulares. El O2 y el CO2 participan en procesos importantes de la nutrición celular. El O2 es necesario para la respiración aerobia y el CO2 para sintetizar moléculas orgánicas en la fotosíntesis.

4.3. Biomoléculas orgánicas Las moléculas orgánicas que componen los seres vivos son muy variadas. Esta variedad se refiere no sólo a su diferente composición y tamaño, sino también a sus distintas estructuras que les capacitan para realizar diferentes funciones. En general, todas las grandes moléculas de los seres vivos se forman por la unión de moléculas sencillas que podemos considerar como las unidades (monómeros) de estas grandes moléculas (polímeros), lo mismo que una cadena se forma al unir todos sus eslabones.

Biomoléculas Monómeros orgánicas Glúcidos

monosacáridos

Polímeros polisacáridos

Proteínas polipéptidos (proteínas) monopéptidos (aminoácidos)

Ácidos nucleicos

mononucleótidos ADN

ARN polinucleótidos (ácidos nucleicos)

alcohol (glicerina) Lípidos

ácido graso (ácido oleico)

isopreno Figura 1.6.

aceite (trioleina)

poliisoprenos (isoprenoides)

Organización de la materia en los seres vivos • Los polisacáridos están formados por muchos monosacáridos unidos entre sí. Por ejemplo, el glucógeno, el almidón y la celulosa están formados por muchas moléculas de glucosa.

10. ¿Qué bioelementos constituyen la glucosa y, por tanto, los polisacáridos? Figura 1.7. Glucosa.

La función de la glucosa y la de otros monosacáridos y disacáridos, es proporcionar energía a la célula. La función de algunos polisacáridos, como el glucógeno y el almidón, es reserva de glucosas, y por tanto, reserva de energía. Otros polisacáridos forman estructuras, como por ejemplo la celulosa que forma parte de la pared de las células vegetales. Los monosacáridos, los disacáridos y los polisacáridos forman el grupo de los glúcidos. • Las proteínas son polipéptidos formados por la unión de más de cien aminoácidos, también denominados monopéptidos.

Figura 1.8. Aminoácidos: cisteína, alanina y fenilalanina.

11. ¿Qué bioelementos constituyen los aminoácidos y, por tanto, las proteínas? 12. Señala qué tienen en común todos los aminoácidos y por qué se llaman así estos monómeros.

Hay veinte aminoácidos distintos con los que se pueden formar innumerables proteínas diferentes. De hecho, no existen dos seres vivos que tengan todas sus proteínas iguales. Diferentes proteínas realizan distintas funciones en los seres vivos. Por ejemplo, la insulina es una hormona que regula la cantidad de glucosa en la sangre, la hemoglobina transporta el oxígeno a las células, el colágeno da consistencia a los tendones y ligamentos, la queratina forma el pelo, las plumas, los picos, las uñas, …, las enzimas son un grupo de proteínas que catalizan las reacciones químicas de las células, los anticuerpos son otro grupo de proteínas con función defensiva, ya que inactivan a las sustancias extrañas que han entrado en los organismos animales. La gran variedad e importancia de las funciones que realizan las proteínas pone de manifiesto que son las principales responsables de la vida. • Los ácidos nucleicos son polinucleótidos formados por la unión de muchos mononucleótidos. Cada mononucleótido está formado, a su vez, por la unión de tres moléculas: un monosacárido (ribosa en el ARN y desoxirribosa en el ADN), una base nitrogenada (adenina, guanina, citosina o timina en el ADN y adenina, guanina, citosina o uracilo en el ARN) y una molécula de ácido fosfórico (H3PO4) (figuras 1.6 y 1.9).

Organización de la materia en los seres vivos

Ribosa o desoxiribosa

Base nitrogenada

Figura 1.9. Mononucleótidos: desoxirribonucleótido de citosina, ribonucleótido de citosina y ribonucleótido de adenina.

13. ¿Qué bioelementos constituyen los mononucleótidos y, por tanto, los polinucleótidos?

14. Colorea los nucleótidos de la figura 1.6. utilizando los siguientes colores: azul, nucleótido de adenina; rojo, nucleótido de guanina; verde, nucleótido de citosina; amarillo, nucleótido de timina; naranja, nucleótido de uracilo.

Las células tienen dos tipos de ácidos nucleicos: el ADN (ácido desoxirribonucleico) y los ARN (ácidos ribonucleicos). El número de nucleótidos del ADN de los distintos seres vivos es muy elevado, llega a ser de miles de millones. Sin embargo, todos están constituidos por combinaciones de cuatro nucleótidos: nucleótido de adenina (A), nucleótido de guanina (G), nucleótido de citosina (C) y nucleótido de timina (T). Cada ser vivo tiene una combinación exclusiva de estos nucleótidos y en ella reside el mensaje genético para vivir, es decir, la información para fabricar proteínas, que determinan las características de cada ser vivo. Las moléculas de ARN tienen un número de nucleótidos mucho menor y también son combinaciones de cuatro distintos (A, G, C, U). La función de los ARN es traducir el mensaje genético en forma de proteínas.

15. ¿Qué diferencias y semejanzas hay entre los nucleótidos que forman el ADN y los que forman el ARN?

• Los lípidos también están constituidos por la unión de moléculas más pequeñas; pero, a diferencia de las anteriores, no todos los lípidos se forman por la unión del mismo tipo de unidad. Así, hay lípidos como las grasas, los aceites, las ceras, los fosfolípidos, …, que están compuestos por la unión de ácidos grasos y un alcohol; otros, como la vitamina K y los carotenos, proceden de la unión de moléculas de isopreno. Hay otro grupo de lípidos, los esteroides, que derivan de una molécula con estructura cíclica; pertenecen a este grupo el colesterol, las hormonas sexuales, la vitamina D, ...

Figura 1.10 a. Ácido graso oleico.

Figura 1.10 b. Isopreno.

Organización de la materia en los seres vivos

16. ¿Qué bioelementos constituyen los lípidos? 17. Hay lípidos que poseen más bioelementos que los tres anteriores. Pon un ejemplo. Los ácidos grasos proporcionan energía a la célula, por eso las grasas y los aceites son reservas energéticas celulares. Las ceras forman una capa protectora en las hojas y algunos frutos, que evita su deshidratación. Los fosfolípidos forman parte de las membranas de todas las células. La vitamina K regula la coagulación sanguínea. Los carotenos son pigmentos de color naranja que absorben energía luminosa en la fotosíntesis. El colesterol forma parte de las membranas de las células animales y es precursor de algunas hormonas como las sexuales. Las unidades que forman cada tipo de polímero no sólo pueden ser distintas y estar colocadas en distinto orden, sino que además las cadenas resultantes de su unión se disponen en el espacio de formas variadas como espirales, ovillos, fibras, … Por ello, la complejidad y variedad que pueden alcanzar estos edificios macromoleculares es enorme.

Figura 1.11. Representación de una parte de la molécula de dos polisacáridos: a) celulosa, b) almidón, y detalle de la unión de dos monosacáridos.

Figura 1.12. Representación de parte de la molécula de una proteína y detalle de la unión de dos de sus aminoácidos: cisteína y fenilalanina.

Organización de la materia en los seres vivos

Figura 1.13. Representación de parte de una molécula de ADN.

Describir e interpretar Describir e interpretar son procedimientos habituales que se llevan a cabo tanto en la ciencia como en la vida cotidiana y son fundamentales para una adecuada comunicación. Describir es: Representar, por medio del lenguaje, las características de alguien o de algo, de manera que los demás puedan formarse una idea clara y precisa de cómo es.

Interpretar es: Dar un significado a los datos contenidos en la información que se recibe. Esto implica relacionar los datos, deducir y explicar, dando a la información un sentido global. Además, la interpretación suele conducir a la búsqueda de más información.

La descripción depende de quién la hace, ya que es quien selecciona las características que va a tener en cuenta para describir.

La interpretación depende de quién la hace y de los conocimientos de cada época. Así, una misma observación puede ser interpretada de formas distintas, y esto ha sucedido numerosas veces a lo largo de la historia de la ciencia.

Por ejemplo, una descripción de la molécula de celulosa representada en la figura 1.11a podría ser: La celulosa es una larga cadena constituida por numerosos eslabones de un solo tipo. Cada eslabón tiene forma hexagonal y está compuesto por 6 carbonos, 10 hidrógenos y 4 oxígenos. Cinco de los carbonos ocupan vértices del hexágono y en el sexto vértice hay un oxígeno. Hay un carbono que no forma parte del anillo. Los carbonos están unidos entre sí y con átomos de hidrógeno y de oxígeno. Los eslabones están unidos entre sí por un átomo de oxígeno.

Una interpretación de la información representada en la figura 1.11a podría ser: Dado que el hexágono está formado por carbono e hidrógeno y estos átomos están unidos entre sí, es una molécula orgánica. Por la composición y disposición de los átomos, el hexágono corresponde a la glucosa. Como la glucosa es un monosacárido y la celulosa está formada por muchas glucosas unidas entre sí, la molécula de celulosa es un polisacárido. La estructura lineal de la celulosa favorece la formación de fibrillas que, a modo de “varillas”, resultan idóneas para desempeñar una función de soporte o proporcionar resistencia, es decir, para realizar funciones estructurales.

18. En la figura 1.11b está representada la molécula de almidón: a) Describe dicha molécula. b) Interpreta la información que proporciona la figura.

19. Expresa las semejanzas y diferencias entre las moléculas representadas en la figura 1.11, completando la siguiente tabla:

Organización de la materia en los seres vivos Característica

Semejanza

Diferencia

Tipo de molécula Composición Estructura Función

20. Completa la siguiente tabla que resume los tipos de biomoléculas y las funciones que llevan a cabo.

BIOMOLÉCULAS

- 1 ...................

EJEMPLOS

- Termorreguladora. - Posibilita las reacciones metabólicas. - Disolvente. - 5 ........................................

AGUA

SALES MINERALES

FUNCIONES

INSOLUBLES

- 6 ......................................

- CaCO3 , Ca3(PO4)2 - Na+, K+, ...

SOLUBLES

- Transmitir el impulso nervioso. - Intervenir en la contracción muscular. - 7 ......................................

- 17 .....................................

- 8 ......................................

- 18 .....................................

GASES

MONOSACÁRIDOS - 9 ...................................... Y DISACÁRIDOS - 2 ................... POLISACÁRIDOS

LÍPIDOS

ORGÁNICAS

PROTEÍNAS

- Ca2+, ...

- Glucosa, fructosa, .. - Sacarosa, lactosa, ...

- 10 ......................................

- Glucógeno, almidón

- Estructural.

- Quitina, celulosa

- 11 .................................... - Aislante térmico. - 12 .................................... - Estructural (en membranas). - Vitamínica. - Hormonal. - Absorber energía luminosa.

- Grasas - Grasas - Ceras - 19 ........................... - Vitaminas. A, K, D - Hormonas sexuales - 20 ...........................

- Catalizadora. - 13 .................................... - Hormonal. - 14 ..................................... - Contráctil. - 15 ..................................... - Tóxica.

- 21 ........................... - Colágeno, elastina, queratina - 22 ........................... - Hemoglobina - Actina, miosina - Anticuerpos - Toxina botulínica

ADN

- 16 .................................................................................

- 4 ...................

- Traducir el mensaje genético en proteínas.

- 3 ...................

Organización de la materia en los seres vivos

21. Indica de qué moléculas está compuesta la molécula de aceite representada en la figura 1.6.

22. ¿Cuántos aminoácidos tiene el fragmento de la molécula de proteína representado en la figura 1.12? ¿De cuántos tipos son? Descríbelo.

23. Describe el fragmento de molécula de ADN representado en la figura 1.13. 24. Compara las moléculas de ADN y ARN. 25. a) Indica qué lípidos realizan una función semejante a la de la glucosa, el almidón y la celulosa. b) Indica qué otras funciones realizan los lípidos y pon ejemplos.

5 Asociaciones supramoleculares Las moléculas están asociadas, constituyendo estructuras de mayor tamaño y de más complejidad, las asociaciones supramoleculares; por ejemplo: • un ribosoma es una asociación de moléculas de ARN y proteínas, organizadas en dos subunidades. En los ribosomas se lleva a cabo la síntesis de proteínas. • la cromatina es una asociación de ADN y proteínas. La cromatina contiene la información de las características de la célula.

ADN Proteínas ARN

Figura 1.14. Componentes y estructura del ribosoma.

Proteínas

Figura 1.15. Componentes y estructura de la cromatina.

Organización de la materia en los seres vivos

• la membrana celular es una asociación de lípidos, proteínas y glúcidos. Delimita la célula y realiza los intercambios entre la célula y el medio extracelular.

proteínas

glúcidos

lípidos

Figura 1.16. Componentes y estructura de la membrana de una célula animal.

• un virus es una asociación de un ácido nucleico (ADN o ARN) y proteínas. Los virus son parásitos celulares porque necesitan la organización de una célula para reproducirse.

ARN Lípidos Proteínas Glucoproteinas

Figura 1.17. Componentes y estructura de un virus.

1. Indica qué tipo de molécula está presente en todas las asociaciones supramoleculares representadas.

2. Describe cómo están organizados los distintos tipos de moléculas que forman: a. Las membranas celulares. b. Un virus.

6 Célula De la integración de asociaciones supramoleculares, como la membrana celular y los ribosomas, así como de una gran variedad de moléculas como el ADN, ARN, proteínas, agua, … resulta un nivel de organización capaz de realizar las funciones vitales: el de las células procariotas. Las primeras células procariotas surgieron hace aproximadamente 3.500 millones de años y estaban formadas por: • El material genético que es una molécula circular de ADN con la información genética para sintetizar las proteínas responsables de la estructura y la actividad celular. • Los ribosomas, que son gránulos constituidos por distintas moléculas de ARN ribosómico y proteínas, en los que se lleva a cabo la síntesis de proteínas. • El citosol o hialoplasma, que es el medio acuoso de la célula constituido, además de por agua, por gran variedad de moléculas, como sales minerales, glúcidos, lípidos, aminoácidos, proteínas, moléculas de ARN, ... En este medio tienen lugar gran parte de las reacciones químicas que hacen posible la vida de la célula. • La membrana, que es la envuelta que individualiza la célula y regula los intercambios de información y materia de la célula con el medio externo.

1. Haz un dibujo que represente cómo sería una célula procariota primitiva y señala en él sus componentes.

Durante largo tiempo se fue forjando otro tipo de célula, probando nuevas estructuras que, en función de su eficacia, permanecían o eran desechadas y sustituidas por otras. A lo largo de este proceso evolutivo, hace unos 1.500 millones de años, ciertas células procariotas se asociaron dando lugar a un nivel de organización celular de mayor complejidad: el de las células eucariotas. En el interior de las células eucariotas actuales, además de asociaciones supramoleculares y de una gran variedad de moléculas, se pueden distinguir unos compartimentos rodeados de membrana que reciben el nombre de orgánulos. Algunos de estos orgánulos, como las mitocondrias y los cloroplastos, tienen un nivel de organización semejante al de las células procariotas de las que proceden.

2. ¿Qué nivel de organización de la materia tienen los virus? ¿Pueden realizar las funciones vitales?

3. Da razones que justifiquen que una bacteria es un ser vivo. 4. Pon ejemplos de seres vivos unicelulares, indicando si son procariotas o eucariotas.

Durante unos 2.500 millones de años fueron los seres unicelulares los únicos que habitaron la Tierra. Los primeros organismos unicelulares eran procariotas, semejantes a las bacterias actuales; después surgieron unicelulares eucariotas, algunos de cuyos descendientes son los protozoos actuales.

Organización de la materia en los seres vivos

Células procariotas

Célula eucariota

Figura 1.18. Hipótesis endosimbiótica del origen de las células eucariotas. Algunas células procariotas evolucionaron, replegando su membrana, aumentando de tamaño y engullendo entonces a otras células procariotas. El resultado fueron las células eucariotas.

5. Describe el origen de las células eucariotas representado en la figura 1.18.

La célula eucariota posee suficiente complejidad para dar el gran salto que supone pasar de la unicelularidad a la pluricelularidad. ¿Cómo ocurrió esto? Parece que algunos seres unicelulares, al reproducirse, daban lugar a células hijas que no se independizaban. Cuando éstas, a su vez, se reproducían no se separaban. Este proceso, a lo largo del tiempo, llegó a originar organismos pluricelulares sencillos, precursores de los actuales seres pluricelulares: vegetales, animales y hongos.

a) Un gran número de espermatozoides se acercan al óvulo, sólo uno de ellos entrará y lo fecundará, originando…

b) …una célula huevo. A las tres horas de formarse la célula huevo de rana se divide, dando lugar a 2 células.

c) Tras la división de las dos células anteriores el embrión tiene 4 células.

d) Una nueva división da lugar a 8 células, cuando éstas se dividen dan lugar a…

e) …un embrión de 16 células. Una nueva división originará un embrión…

f ) …de 32 células, que continuará dividiéndose, dando lugar a un embrión de 64 células.

g) El embrión ya tiene numerosas células. A partir de este momento…

h) …las células además de dividirse se van diferenciando y organizando, de tal manera que, al cabo de pocos días, se empiezan a formar distintos tejidos, órganos y aparatos.

i) Continúa el desarrollo embrionario, es decir, la división, diferenciación y organización de las células, de manera que el embrión va adquiriendo la forma, en este caso, de renacuajo.

Figura 1.19. Fecundación, zigoto y desarrollo embrionario.

Organización de la materia en los seres vivos • El paso de la unicelularidad a la pluricelularidad ocurre también hoy en día cada vez que a partir de una célula huevo (zigoto) se desarrolla un individuo pluricelular. En este proceso, denominado desarrollo embrionario, no sólo aumenta el número de células, tras sucesivas divisiones, sino que éstas se van diferenciando unas de otras, dando lugar a distintos grupos de células, cada uno de los cuales está especializado en realizar una determinada función. Cada uno de estos grupos de células semejantes que funciona coordinadamente recibe el nombre de tejido. Son ejemplos de tejidos los tejidos musculares de los animales y los vasos conductores de savia de los vegetales. • Diferentes tejidos están asociados y organizados de tal manera que pueden funcionar coordinadamente, llevando a cabo funciones más complejas que las que cada tejido, por sí sólo, podría realizar. A este nivel de organización más complejo se le llama órgano. En un organismo pluricelular hay distintos tipos de órganos, que corresponden a diferentes asociaciones de tejidos. El corazón y la hoja son ejemplos de órganos de animales y vegetales respectivamente. • Distintos órganos están asociados, constituyendo un nivel de organización superior denominado sistema o aparato. En un sistema o en un aparato los órganos funcionan de manera coordinada, logrando llevar a cabo funciones más complejas, que las que cada órgano por separado podría realizar. Algunos ejemplos son el aparato circulatorio en los animales y el vegetativo (formado por raíz, tallo y hojas) en las plantas. Los seres pluricelulares tienen sistemas especializados en regular y coordinar la función de los otros sistemas. El funcionamiento integrado de todos los sistemas y aparatos permite desarrollar las funciones de nutrición, relación y reproducción que caracterizan a todo ser vivo, en este caso, pluricelular.

1. Explica cuáles son los tres procesos necesarios para que, a partir de una célula, se forme un organismo pluricelular.

2. Tú eres un ser vivo cuya organización corresponde a la de un individuo pluricelular. Indica, ordenadamente y poniendo ejemplos, los distintos niveles de organización que tienes hasta llegar al nivel atómico.

3. Los siguientes términos corresponden a ejemplos de distintos niveles de organización de la materia en un organismo pluricelular: ADN, agua, anticuerpo, carbono, cerebro, cromosoma, glóbulo blanco, glucosa, hidrógeno, neurona, sangre. a) Ordénalos, de menor a mayor, según el nivel de organización de la materia que les corresponde, indicando qué nivel es ese. b) ¿De qué nivel de organización no hay ejemplos en la relación de términos anterior?

4. En la figura 1.20. se observa un tejido, la epidermis de una cebolla. Descríbelo.

5. Define: tejido, órgano y aparato. 6. Explica qué es un organismo pluricelular. Figura 1.20. Epidermis de cebolla.

U.D.2. LA CÉLULA VIVE

Al terminar esta unidad debes ser capaz de: • Describir los procesos mediante los cuales las células expresan la información genética. • Explicar las funciones de la membrana celular. • Indicar los objetivos de la fotosíntesis y de la respiración. • Comparar los procesos de la fotosíntesis y la respiración. • Asociar diferentes procesos celulares a las funciones de nutrición, relación y reproducción. • Explicar los procesos que tienen lugar cuando una célula se reproduce. • Indicar la función de cada componente de la célula procariota bacteriana. • Reconocer células a través del microscopio, en fotografías y dibujos. • Identificar las diferentes estructuras de una célula eucariota. • Comparar los dos tipos de organización celular: procariota y eucariota. • Comparar las células eucariotas animal y vegetal. • Indicar la función de cada componente de la célula eucariota. • Comparar cromatina y cromosoma. • Dar razones de por qué se producen los cambios en el núcleo cuando la célula se va a dividir y durante la división. • Describir el cariotipo humano. • Identificar las partes de un microscopio óptico. • Aplicar las normas de cuidado y manejo del microscopio óptico. • Realizar el montaje de preparaciones microscópicas. • Seguir la secuencia planteada en los guiones de prácticas. • Elaborar un informe de la práctica realizada, reflejando en dibujos las observaciones llevadas a cabo e indicando los aumentos utilizados en cada caso. • Comprobar que los seres vivos están compuestos por células.

1 Introducción La célula es el nivel mínimo de organización de la materia que vive y vivir conlleva que la célula esté en continua interacción con el medio en el que se encuentra. La célula toma del medio que le rodea moléculas y energía y los transforma de un modo propio, construyendo sus estructuras, haciéndolas funcionar, reparándolas continuamente o desarrollándolas más. Como resultado de estas transformaciones produce desechos que elimina al exterior. La célula capta las condiciones ambientales y según la información que recibe adapta su funcionamiento a ellas. Así mismo, se comunica con otras células transmitiendo mensajes al medio extracelular. La célula se reproduce, compensando así la muerte de otras células y, de este modo, se perpetúa la vida. La incesante actividad que es vivir y que comprende las funciones de nutrición, relación y reproducción, está programada y regulada por el ADN de cada célula. A pesar de las innumerables formas de vida que se pueden encontrar en la biosfera, todas las células tienen en común lo fundamental: • Contienen información para vivir. • Captan estímulos, transmiten señales e intercambian moléculas con el medio extracelular. • Transforman la materia y la energía que captan del medio extracelular. • Son capaces de reproducirse.

2 La célula contiene información para vivir La información para vivir está en el ADN y según esa información la célula sintetiza sus proteínas.

ADN GEN Transcripción ARNm Traducción

PROTEÍNAS Fig. 2.1. La expresión del mensaje genético: síntesis de proteínas.

Cada fragmento de ADN que contiene información para producir una proteína es un gen. La información de un gen se copia y esa copia es una molécula de ARN mensajero, llamado así porque lleva el mensaje del ADN a los ribosomas. El mensaje del ARN mensajero, que es una secuencia de nucleótidos, en los ribosomas se traduce en una secuencia de aminoácidos que forman la proteína. A medida que se traduce el mensaje genético de la molécula de ARN

La célula vive mensajero, se van uniendo los aminoácidos correspondientes, formando así una proteína. Es decir, en los ribosomas el lenguaje de los nucleótidos se traduce al lenguaje de los aminoácidos o lo que es lo mismo la información contenida en un gen se expresa en una proteína.

1. Indica qué representa cada uno de los números señalados en la figura 2.2. 2. Describe el proceso que muestra la figura 2.2. 3. Pon un título a la figura 2.2. Como las proteínas forman parte de las estructuras celulares y además regulan las reacciones químicas que constituyen la actividad de la célula, el ADN dirige la vida celular por medio de las proteínas que se sintetizan según su información genética.

Fig. 2.2.

3 La célula capta estímulos, transmite señales al exterior e intercambia moléculas con el medio extracelular Las células interaccionan continuamente con el medio en el que viven y lo hacen mediante una estructura común a todas ellas, la membrana celular o plasmática. La membrana plasmática es la envuelta que delimita e individualiza la célula, pero sin aislarla del medio en el que vive. Mediante la membrana la célula toma la materia y la energía que necesita y por ella también expulsa diferentes sustancias, algunas de las cuales son productos de desecho. La membrana plasmática capta las condiciones del medio extracelular y, de esta manera, la célula detecta los cambios que se producen en él y responde a ellos. Además, por medio de la membrana, las células no sólo captan estímulos sino que también transmiten al exterior mensajes que pueden ser captados por otras células, lo que permite la comunicación entre ellas. Por tanto, la membrana celular no es una simple envoltura sino una estructura celular que lleva a cabo una intensa actividad, que es vital para la célula.

ETAPA 1 Citoplasma

ETAPA 2 Citoplasma

Fig. 2.3. Transporte de moléculas a través de la membrana celular.

1. ¿En qué nivel de organización de la materia se incluye a la membrana celular?

2. ¿Cuál es la composición de la membrana? Identifica sus componentes en la figura 2.3.

3. Señala mediante flechas en la figura 2.3 en qué sentido se produce el transporte.

4. ¿Qué tipo de moléculas de la membrana ayudan a determinadas sustancias a atravesarla?

5. ¿Qué tipo de moléculas de la membrana participarán en la recepción y emisión de señales?

6. Indica en cuál de las funciones celulares se incluye el proceso de: Transporte de nutrientes y desechos a través de la membrana. Captación de estímulos por la membrana.

4 La célula transforma la materia y energía que capta del medio externo 4.1. Células autótrofas y heterótrofas Las moléculas que la célula toma del medio extracelular son diferentes según la célula de que se trate. Así, hay células con un programa de vida que las capacita para producir sus moléculas orgánicas a partir de los nutrientes inorgánicos que toman de su entorno (agua, dióxido de carbono y sales minerales). Las células capaces de realizar esta transformación de la materia inorgánica en materia orgánica se denominan autótrofas. Las células que no son capaces de realizar dicha transformación de la materia necesitan tomar del medio moléculas orgánicas, además de inorgánicas. Estas células son heterótrofas. Hay células con nutrición autótrofa y células con nutrición heterótrofa, tanto procariotas como eucariotas.

4.2. Las células autótrofas sintetizan moléculas orgánicas a partir de moléculas inorgánicas Las células autótrofas transforman las moléculas inorgánicas (agua, dióxido de carbono, nitratos y sulfatos), que son pobres en energía, en otras ricas en energía, moléculas orgánicas sencillas (monosacáridos, aminoácidos, ...). Para realizar dicha transformación necesitan energía química y la mayoría de las células autótrofas obtienen dicha energía química a partir de la energía luminosa que captan del Sol. No toda la energía luminosa se transforma en energía química, ya que en todas las transformaciones de energía, una parte de ésta se pierde en forma de energía calorífica. Este proceso, en el que se lleva a cabo una doble transformación, de materia inorgánica a orgánica y de energía luminosa a química, recibe el nombre de fotosíntesis.

MATERIA INORGÁNICA POBRE EN ENERGÍA QUÍMICA

ENERGÍA LUMINOSA

MATERIA ORGÁNICA RICA EN ENERGÍA QUÍMICA

OXÍGENO

ENERGÍA CALORÍFICA

Figura 2.4. Transformaciones de materia y energía en la fotosíntesis.

Las células fotosintéticas contienen unas moléculas orgánicas especializadas en absorber la luz. Dichas moléculas, como la clorofila y los carotenos, son pigmentos fotosintéticos. Además, estas células, tienen las estructuras capaces de transformar la energía luminosa absorbida en energía química que utilizan para transformar las moléculas inorgánicas en moléculas orgánicas. De esta manera, esa energía química queda contenida en las moléculas orgánicas producidas.

La célula vive Mediante la fotosíntesis las células consiguen las moléculas orgánicas y la energía química, contenida en ellas, que necesitan para vivir. En una de las reacciones químicas de la fotosíntesis se produce oxígeno. Parte de ese oxígeno lo utilizan las células fotosintéticas para realizar otro proceso celular, la respiración. El oxígeno sobrante lo liberan al medio externo. La fotosíntesis no sólo es fundamental para las células que la realizan, sino para toda la biosfera. Gracias a la fotosíntesis se produce la mayor parte de la materia orgánica de los seres vivos y el oxígeno que casi todos los seres vivos usamos en la respiración.

1. Teniendo en cuenta los bioelementos que constituyen los glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos ¿qué nutrientes inorgánicos utilizan las células autótrofas para producir cada uno de estos tipos de moléculas orgánicas?

2. ¿Qué moléculas orgánicas sencillas se producen en la fotosíntesis? 3. ¿Qué moléculas captan la luz durante la fotosíntesis? 4. ¿Qué doble transformación realizan las células autótrofas fotosintéticas? 5. ¿Cuál es la finalidad de la fotosíntesis? 6. Razona si las células de los animales son autótrofas o heterótrofas ¿Y las de las plantas?

4.3. Todas las células sintetizan moléculas orgánicas complejas a partir de moléculas orgánicas sencillas Una vez que las células tienen moléculas orgánicas sencillas, bien porque las han producido mediante la fotosíntesis, bien porque las han tomado del medio extracelular, todas destinan una parte de dichas moléculas a formar otras moléculas orgánicas más complejas, necesarias para la construcción y renovación de sus propias estructuras celulares. Por ejemplo, las células vegetales unen muchas moléculas de glucosa para formar un polisacárido, la celulosa, que es el componente fundamental de su pared celular. Todas las células unen aminoácidos para formar proteínas, una de cuyas muchas funciones es formar parte de las membranas celulares. Cada tipo de molécula orgánica compleja se sintetiza en un lugar determinado de la célula, allí donde están las enzimas adecuadas para catalizar las reacciones químicas necesarias para ello. Las numerosas reacciones químicas que llevan a cabo las células mediante las cuales sintetizan moléculas orgánicas complejas, requieren energía química. Todas las células obtienen esa energía química liberándola de las moléculas orgánicas mediante reacciones de oxidación.

7. Completa la siguiente tabla que recoge las moléculas orgánicas sencillas (monómeros) que utilizan las células para sintetizar las moléculas orgánicas complejas (polímeros).

La célula vive Monómero

Polímero

Tipo de biomolécula

Monosacáridos Proteínas Ácidos nucleicos Isopreno

4.4. Todas las células obtienen energía química de las moléculas orgánicas Para realizar la mayor parte de los procesos celulares la célula necesita energía química. Así, por ejemplo, para intercambiar algunas sustancias con el medio a través de la membrana, para sintetizar proteínas en los ribosomas, para moverse, ... las células necesitan energía química. Para obtener dicha energía química, contenida en las moléculas orgánicas, la gran mayoría de las células, independientemente de que sean autótrofas o heterótrofas, procariotas o eucariotas, realizan la respiración aerobia. Es decir, la finalidad de la respiración es proporcionar las dosis de energía química (ATP) necesarias para cada proceso celular.

MATERIA ORGÁNICA RICA EN ENERGÍA QUÍMICA

OXÍGENO

MATERIA INORGÁNICA POBRE EN ENERGÍA QUÍMICA

ENERGÍA QUÍMICA ÚTIL (ATP)

ENERGÍA CALORÍFICA

Figura 2.5. Transformaciones de materia y energía en la respiración celular.

Para llevar a cabo el conjunto de reacciones que constituyen la respiración aerobia, las células no sólo necesitan moléculas orgánicas sino también oxígeno (O2). Las moléculas orgánicas se oxidan y se transforman en moléculas inorgánicas.

MATERIA ORGÁNICA

A T P

Energía Química Energía Calorífica

En el proceso de la respiración celular (figura 2.6) las moléculas orgánicas se van oxidando poco a poco, y la energía química que tienen se va liberando escalonadamente, en pequeñas dosis, que quedan contenidas en unas moléculas orgánicas denominadas ATP. No toda la energía liberada se empaqueta en dosis de ATP; hay una parte de energía que se pierde en forma de energía calorífica. Las moléculas de ATP obtenidas en la respiración celular se distribuyen por la célula y descargan sus dosis de energía allí donde es necesaria. A T P

MATERIA INORGÁNICA

Figura 2.6. Liberación gradual de la energía en la respiración celular.

La célula vive

8. ¿Qué biomoléculas tienen función energética? 9. ¿Qué tipo de moléculas se obtienen en la respiración aerobia? 10. ¿Cuál es la finalidad de la respiración? 11. ¿Realizan la respiración aerobia las células de las plantas? Razona la respuesta.

12. Compara los procesos de la fotosíntesis y la respiración celular teniendo en cuenta: a) los seres vivos que los realizan. b) la finalidad de los mismos. c) las transformaciones de materia y energía que se producen. d) los gases que se consumen y se liberan.

13. Explica para qué necesitan energía las células. 14. Pon ejemplos de procesos de la nutrición celular.

5 Las células son capaces de reproducirse Las células se reproducen cuando las condiciones medioambientales, como temperatura, disponibilidad de nutrientes, ... son adecuadas para ello. Algunas células se reproducen cada pocos minutos, como es el caso de muchas bacterias; otras cada pocos días o meses, incluso hay células muy especializadas en los organismos pluricelulares, como por ejemplo, los hematíes humanos que no se reproducen. La reproducción celular consiste en que una célula se divide, dejando de existir como tal y dando lugar a dos células hijas. Al igual que la célula madre vivía porque tenía su programa de vida (ADN) y las estructuras necesarias para traducirlo, las dos células hijas deben recibir de su célula madre la misma capacidad de vivir. Esto es posible gracias a que la célula, antes de dividirse, duplica su ADN, de manera que de cada molécula de ADN produce dos moléculas iguales a la original.

Célula hija

Célula madre

Célula hija Duplicación del ADN

División de la célula

Figura 2.7. Duplicación del ADN y su posterior reparto equitativo entre las dos células hijas durante la división celular.

La célula vive Así en la división celular lo que sucede es que las dos moléculas de ADN resultantes de la duplicación del ADN de la célula madre se separan, heredando cada célula hija una de ellas. Por tanto, el ADN al ser el material que contiene el programa de vida se debe transmitir de la célula madre a las células hijas y, por eso, es el material hereditario.

1. Pinta las cadenas nuevas de ADN de la figura 2.7. Una vez formadas las dos células hijas ¿dónde se encuentra el ADN de la célula madre?

2. Compara el ADN de las dos células hijas.

La reproducción celular en los seres vivos unicelulares da lugar a dos células hijas, cada una de las cuales es un individuo unicelular idéntico genéticamente al que le ha dado origen y, por tanto, entre sí. En conclusión, al reproducirse los organismos unicelulares su especie se perpetúa, y esa es la finalidad de la reproducción.

Figura.2.8. El protozoo Paramecium está reproduciéndose. Esta serie de cuatro fotografías de un paramecio ha sido tomada a través del microscopio óptico con 250 aumentos. La muestra se ha teñido por lo que se ve al paramecio con un color que no es el suyo natural; destaca el color que ha tomado el núcleo. Las fotos corresponden a cuatro etapas consecutivas de su reproducción. Puedes ver cómo a partir de una célula; es decir, de un paramecio, se forman dos células; o sea, dos paramecios.

Sin embargo, en un ser pluricelular la reproducción de sus células no tiene por qué implicar la producción de un nuevo individuo como en el caso de un ser vivo unicelular. En el caso de los organismos pluricelulares la reproducción de sus células puede suponer el crecimiento del organismo o la sustitución de las células que mueren por envejecimiento o lesión.

3. Explica qué quiere decir que la célula es la unidad de origen de los seres vivos.

4. Selecciona en el siguiente texto, utilizando tres colores, aquellas frases que te permitan apoyar la idea de que las células de tu cuerpo se nutren, relacionan y reproducen, es decir, viven.

La célula vive Yo soy un glóbulo rojo, una de las 60 billones -¡has leído bien, 60 billones!- de células que constituimos el organismo de Ana, un ser humano de 14 años. Todas nosotras llevamos una vida muy activa, trabajamos muchísimo y estamos, aunque cueste creerlo, estupendamente organizadas y coordinadas. Buena prueba de ello es la espléndida salud de Ana. Por mi profesión soy una célula muy viajera, siempre estoy de aquí para allá, llevando y trayendo oxígeno y dióxido de carbono. Conozco a muchísimas células y suelo estar bien informada sobre algunos problemillas y malentendidos que surgen entre ellas. Hace un rato, sin ir más lejos, las células jefe me han enviado con una enorme carga de oxígeno hasta el ovario derecho. En los ovarios viven unas células grandes y un poco serias, las células germinales. Pues bien, cuando he llegado hasta ellas, sin saludarme siquiera, como si no me vieran, han cogido todo el oxígeno que han podido y ¡cómo me han cargado de dióxido de carbono!, ¡no podía con tanto peso!, ¡cómo se nutren las tías! ¡Menos mal que sólo me encargo de llevarles el oxígeno, porque si tuviera que llevarles todos los nutrientes ...! Están todo el día comiendo, venga a tomar alimentos y oxígeno. Y luego, ¡claro!, producen una cantidad de desechos ... A mí me lo van a decir, y eso que sólo me corresponde retirarles el dióxido de carbono, me lo van a decir, ... Sin decir nada, con el dióxido de carbono que se me derramaba por todas partes, he llegado como he podido hasta el pulmón, y allí ¡por fin! me he liberado de tanta porquería y me he cargado de oxígeno. Aún no había finalizado esta labor cuando ya me han ordenado los jefes que fuera hasta la piel, concretamente de la zona que recubre la boca de Ana. He aceptado este encargo con mucho agrado, pues las células de la piel son de lo más encantador y amable que hay en este organismo: son pequeñitas, perfectamente ordenadas en capas, limpias, supertrabajadoras y ¡tan alegres y parlanchinas!, siempre me cuentan algún cotilleo divertido. A medida que me acercaba a ellas, he comenzado a oír unas voces, unos gritos, ... todas chillaban a la vez, estaban indignadísimas. - ¡Hola chicas! ¿Qué sucede que estáis tan exaltadas?. Siempre aprovecho estos encargos para charlar un ratito. - ¡Hola glóbulo rojo! Tenemos un disgusto terrible. Me han contestado - ¿Qué os pasa? ¡no será para tanto ...! - ¿Que qué nos pasa? ¿No estás enterada? ¿Desde cuándo no has ido a los ovarios? - Precisamente se puede decir que vengo de allí. - Y ¿cómo están esas engreídas y orgullosas células germinales? - Ahora que lo decís, un poco raras y antipáticas. - ¿Lo ves? Y ¿sabes qué andan diciendo? ¡Qué son las más importantes de este organismo! ¡Que las demás tenemos que trabajar para que ellas se mantengan en buen estado hasta que llegue el “momento” de llevar a cabo su misión. Y que esa misión es sumamente especial y delicada: producir óvulos. Nos hemos informado por una de las jefes, una neurona que es bastante amiga nuestra, que los óvulos son una células femeninas que unidas a los espermatozoides, células producidas en un organismo masculino, dan origen a un nuevo ser humano. Y, ¡ante eso ...! - ¡Chicas, chicas! ¡No os pongáis así! Aquí todas somos importantes. Miraos a vosotras: siempre bien colocadas, limpias, sanas y laboriosas; recubriendo y protegiendo todos los órganos, impidiendo la entrada de sustancias y microorganismos perjudiciales. Sois la envoltura que nos protege y adorna a todas las demás. - ¿Tú crees? Si tú que conoces tanto lo dices ... Tal vez tengas razón. - ¡Glóbulo rojo! , ha gritado una voz angustiada, ¡tráeme pronto mi ración de oxígeno! ¡Necesito alimentarme porque tengo que crecer antes de dividirme! - Y esa es otra, han dicho las células de la piel. Tenemos que reproducirnos a un ritmo descabellado ... No tenemos un instante de reposo. Este organismo se está lesionando constantemente: rasponazos, magulladuras, heridas, ... que nos afectan sobre todo a nosotras. Pregunta a nuestras compañeras de las rodillas y de las piernas, ... Bueno, ¡y a las de la cara! ... Desde que Ana ha empezado a crecer y a cambiar nuestras compañeras de la cara están siendo agredidas y violentadas, ¡de qué modo! ¿No se dará cuenta esta chica de que cada vez que se revienta un grano nos está matando? - Toma, toma oxígeno ... todo el que necesites. A ver si tus descendientes son tan hermosas como tú, y trae el dióxido de carbono que ya me lo llevo. ¡Hasta pronto!, voy corriendo a otras células que también me necesitan. En fin, que como vosotras, ¡yo tampoco puedo tomarme un instante de descanso! ¡Menos mal que estoy bien alimentado y tengo energía suficiente para seguir en la brecha!

U.D.3. BIODIVERSIDAD Y CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS

Al terminar esta unidad debes ser capaz de: • Enumerar ordenadamente las categorías de clasificación. • Relacionar las características que tienen en común dos seres vivos con las categorías taxonómicas que comparten. • Reconocer la importancia de clasificar y asignar nombres a un ser vivo en función de las categorías taxonómicas a las que pertenece. • Reconocer cómo se nombra científicamente una especie. • Nombrar los criterios para clasificar los seres vivos en sus respectivos reinos. • Clasificar seres vivos utilizando claves dicotómicas y tablas. • Enumerar las características que poseen los seres vivos de cada uno de los reinos. • Explicar los mecanismos de la evolución. • Indicar las relaciones evolutivas entre los cinco reinos. • Explicar la importancia de la biodiversidad para la conservación de la biosfera y la calidad de vida. • Poner ejemplos de amenazas a la biodiversidad. • Proponer acciones para conservar la biodiversidad. • Buscar información en Internet y en otras fuentes sobre biodiversidad y especies en peligro de extinción. • Poner en común la información recogida. • Realizar una exposición oral sobre una especie en peligro de extinción. • Elaborar un informe sobre biodiversidad a partir de los datos obtenidos en diferentes fuentes.

1 Introducción Los seres vivos comparten los mismos tipos de moléculas y también la unidad de estructura, de funcionamiento y de origen, la célula. Esto pone de manifiesto la gran semejanza entre todas las formas de vida. Sin embargo, a pesar de estas semejanzas en lo fundamental, hay variedad de formas, tamaños, organización, modos de realizar las funciones vitales, ambientes en los que viven, ... Es decir, la unidad y la diversidad son las características de la biosfera. La gran variedad de seres vivos que pueblan nuestro planeta es resultado de un largo proceso evolutivo que comenzó aproximadamente hace 3500 millones de años y continúa en la actualidad. Esta diversidad comprende desde los organismos más simples, las bacterias, hasta los más complejos, los vertebrados, y muestra un amplio abanico de adaptaciones a los diferentes ambientes que existen en la Tierra. Se denomina biodiversidad a la diversidad de especies de seres vivos, a la diversidad dentro de una especie (diversidad genética) y también a la diversidad de ecosistemas. Los ecosistemas con mayor variedad de especies son los bosques tropicales y los arrecifes de coral; sin embargo, los polos, los desiertos, los fondos abisales y las zonas humanizadas, tienen una biodiversidad mucho menor. Dada la gran diversidad de seres vivos y para facilitar la comunicación en el mundo científico, es muy útil clasificarlos y ponerles nombre. Hasta el año 2000 se habían clasificado 1.750.000 especies y se calculaba que el total podría ser de unos 14 millones. Se piensa que hay grupos de seres vivos en los que existen pocas especies por descubrir, pero en otros, sobre todo de microorganismos, es posible que la mayoría de las especies sea aún desconocida. Nº de especies clasificadas (Fuente: UNEP-WCMC 2000)

Bacterias Protoctistas Vertebrados Invertebrados Hongos Plantas

4.000 80.000 52.000 1.272.000 72.000 270.000

2 Nomenclatura y clasificación A cada objeto, persona, ser vivo, le adjudicamos un nombre y al citar ese nombre evocamos características que le son propias. Es posible que no todos coincidamos en las mismas características, pero sí en aquellas fundamentales que nos permiten reconocer a qué o quién nos referimos. Cuando decimos bacteria, alga, garza, palmera o seta, estos nombres nos sugieren una imagen que corresponde al organismo mencionado, incluso instintivamente intentamos incluirlos en un grupo de referencia, por ejemplo, animal, vegetal,….

Biodiversidad y clasificación de los seres vivos El clasificar a los seres vivos en grupos y poner a cada grupo un nombre tiene muchas ventajas. Por ejemplo, si decimos que la garza real es un animal, con solo la palabra “animal” estamos diciendo unas cuantas características de la garza. Pero además de animal, la garza es un ave; con la palabra “ave” estamos diciendo también otras características de la garza: que es un animal que tiene un esqueleto formado por huesos, que su cuerpo está recubierto de plumas, que posee dos alas, que pone huevos, que mantiene constante la temperatura de su cuerpo, ..., es decir, todas las características que tienen los animales que se clasifican en el grupo de las Aves.

Figura 3.1. Estas son las dos especies de garzas europeas: la garza real (Ardea cinerea) y la garza imperial (Ardea purpurea).

Pero al llamarle ave no estamos diciendo todas las características que tiene la garza real, como por ejemplo, el tamaño de las patas o del pico, el color del plumaje, si es diurna o nocturna, si es acuática, terrestre, cómo se alimenta, cómo cuida a los pollos, ... Por eso, dentro del grupo de las Aves se hacen subgrupos a medida que se van teniendo en cuenta características más detalladas, hasta que se llega al grupo más concreto que representa una especie, en este ejemplo la especie garza real. Así, si decimos que un ser vivo es una garza real estamos indicando todas las características propias de esa especie, características que permiten diferenciarlas de otras especies de garzas. Clasificar y asignar nombres a un ser vivo en función de los grupos a los que pertenece, es estar expresando, con muy pocas palabras, una información muy completa sobre las características de ese ser vivo y esto tiene la gran ventaja de facilitar mucho la comunicación en el mundo científico. Las semejanzas y diferencias entre los seres vivos nos permiten clasificarlos. Todos los seres vivos tenemos en común que estamos formados por células, pero no todos tenemos el mismo tipo de células, ni el mismo número, ni asociadas de la misma manera. Por ello la estructura de la célula y el número de células son dos criterios básicos para establecer los grandes grupos de seres vivos. Todos los seres vivos identificados hasta hoy, se han clasificado en uno de los cinco grandes Reinos: Reino Monera, Reino Protoctista, Reino Vegetal, Reino Animal y Reino Fungi o Reino de los Hongos.

Biodiversidad y clasificación de los seres vivos

REINO ANIMAL

REINO VEGETAL

REINO FUNGI 1

11 2

12 5

13 8

REINO PROTOCTISTA REINO MONERA

25 27

1- yegua 2- lagartija 3- búho real 4- salamandra 5- estrella de mar 6- araña 7- saltamontes 8- caracol 9- lombriz de tierra

10- actinia 11- seta del haya 12- galamperna 13- moho del limón 14- encina 15- abetos 16- jaras 17- amapolas 18- nenúfares

Figura 3.2. Ejemplos de algunos seres vivos de los cinco reinos.

19- helecho 20- hepáticas 21- musgos 22- alga parda 23- vorticela 24- ameba 25- euglena 26- estreptococos 27- nostoc

Biodiversidad y clasificación de los seres vivos Clave simplificada para clasificar a los seres vivos en su reino 1. Seres vivos formados por células procariotas................................................................................... 1. Seres vivos formados por células eucariotas ....................................................................................

Monera 2

2. Seres pluricelulares, es decir, formados por muchas células de distintos tipos y organizadas en tejidos, órganos y aparatos .............................................................................................................. 2. Seres formados por una sola célula o por más de una, pero que no alcanzan ni la diversidad celular ni el grado de organización de las células de los seres de la opción anterior.........................

3. Seres que captan la luz solar y la transforman en energía química. Con esta energía transforman el agua, las sales minerales y el dióxido de carbono en moléculas orgánicas (autótrofos)................. 3. Seres que se alimentan de otros organismos o de sus restos (heterótrofos) .....................................

Vegetal Animal

4. Todos heterótrofos. Viven sobre materia orgánica y, tras digerirla fuera de las células, la absorben (digestión extracelular).................................................................................................. Fungi 4. Unos autótrofos y otros heterótrofos. Los heterótrofos capturan materia orgánica y la digieren dentro de las células (digestión intracelular)..................................................................................... Protoctista

Figura 3.3. La bacteria E. Coli vista al microscopio electrónico. Este organismo es una célula procariota de unas 2,5 µ de longitud.

Figura 3.4. El alga Navicula pelliculosa vista al microscopio electrónico. Este organismo es una célula eucariota de unas 50 µ de longitud.

1. Utilizando la clave anterior clasifica en su reino a los seres vivos de las figuras 3.3 y 3.4, enumera las características de los organismos de cada uno de esos reinos. Pon ejemplos de otros seres vivos que pertenezcan a dichos reinos. 2. ¿Qué características tienen en común los seres vivos de los Reinos Vegetal y Animal? Indica cuáles son sus principales diferencias. 3. ¿Qué características tienen en común la lombriz de tierra, la araña y la yegua para que todas estén incluidas en el Reino Animal. 4. Enumera las características de los seres vivos del Reino Vegetal y de los del Reino Fungi. 5. Indica los criterios que se utilizan para clasificar seres vivos en sus Reinos y razona por qué los virus no se incluyen en ningún reino.

Biodiversidad y clasificación de los seres vivos Cuando se descubre a un ser vivo lo primero que se hace es compararlo con los que ya se conocen y si por sus características no se puede incluir en ninguno de los grupos establecidos hasta el momento, se propone un nuevo grupo. Imaginemos que se descubriera un organismo que no pudiera incluirse en ninguno de los cinco reinos actuales; habría que considerar un nuevo reino y adjudicar un nuevo nombre a dicho reino. Aunque nos pueda parecer sencillo, hacer grupos con los seres vivos es realmente una tarea difícil, ya que muchas veces precisar las semejanzas y diferencias entre ellos requiere estudios complejos, como por ejemplo los análisis bioquímicos que se están aplicando actualmente y que, en ocasiones, hacen variar los componentes de los grupos ya establecidos. La taxonomía es la ciencia encargada de la nomenclatura y clasificación de los seres vivos. Hay muchos ejemplos que ilustran estos cambios de reino basados en el conocimiento más profundo de los organismos que lo integran. Es muy llamativo, por ejemplo, el caso de los Hongos que, hasta fechas relativamente recientes y por vivir fijos a un sustrato como las plantas, se incluían en el Reino Vegetal. Hoy en día se están estudiando y se considera que los hongos abarcan seres heterótrofos muy diversos, desde organismos unicelulares, como las levaduras, hasta organismos pluricelulares más conocidos, como las setas. Pero características propias, como su forma de reproducirse, muy diferente a la de los animales, y la composición de la pared celular, distinta a la de los vegetales, han conducido a la creación de un reino propio, el Reino Fungi o Reino de los Hongos. Ya que hablamos de seres que han sido movidos de su reino inicial, tampoco podemos olvidar el caso de las algas pluricelulares. Éstas, por realizar la fotosíntesis y, consecuentemente, ser autótrofas, se hallaban incluidas en el Reino Vegetal. Sin embargo, hoy en día se clasifican en el Reino Protoctista ya que, además de no estar constituidas por células lo suficientemente diferenciadas para formar tejidos y órganos verdaderos, tampoco los zigotos resultantes de la fecundación se desarrollan en el interior de un órgano femenino, como sucede en los vegetales.

Cavidad reproductora femenina

Célula sexual femenina

Figura 3.5. Reproducción sexual de un alga.

Cavidad reproductora masculina

Célula sexual masculina

Biodiversidad y clasificación de los seres vivos Si se estudian comparativamente (figuras 3.5 y 3.6) la reproducción sexual de un alga y la de un vegetal muy sencillo, un musgo, se pueden constatar las diferencias que han determinado excluir a las algas del Reino Vegetal.

Célula sexual masculina

Órgano reproductor masculino

Célula sexual femenina

Órgano reproductor femenino

Figura 3.6. Reproducción sexual de un musgo.

6. a) Asocia a cada uno de los números de las figuras 3.5 y 3.6 el rótulo que le corresponda: fecundación externa, fecundación interna, desarrollo del zigoto en el interior del órgano reproductor femenino, desarrollo del zigoto en el agua. b) Indica las dos características de las algas, relacionadas con la reproducción sexual, por las que no se incluyen en el Reino Vegetal.

ESPECIE GÉNERO FAMILIA ORDEN CLASE PHYLUM REINO

Figura 3.7. Categorías taxonómicas.

La lista de seres que a lo largo del tiempo han sido cambiados de grupo de clasificación es muy larga y es que, al menos de momento, ninguna clasificación puede ser definitiva, ya que hay un gran número de seres vivos aún desconocidos. De hecho, hasta 1969 sólo se consideraban cuatro reinos y ese año R.H. Whittaker propuso los cinco reinos actuales. Reino Monera que incluye a las bacterias y cianobacterias, Reino Protoctista que incluye a protozoos y algas, Reino Fungi que incluye a los hongos, Reino Vegetal y Reino Animal. En un futuro podría haber un número mayor de reinos al dar la categoría de reino a alguno de los grupos clasificados actualmente dentro del Reino Protoctista y del Reino Monera. Los grupos y subgrupos en que se clasifican los seres vivos se denominan categorías taxonómicas. La categoría taxonómica más amplia es el reino, que incluye una gran variedad y cantidad de seres vivos que tienen en común pocas características pero de importancia fundamental. Dentro del reino se clasifican los seres vivos en grupos más reducidos, los phyla o divisiones. El phylum incluye las clases, éstas los órdenes, el orden está formado por familias y éstas por géneros, el género incluye especies. La especie es la categoría taxonómica que reúne a los seres que son muy semejantes entre sí y que al cruzarse tienen descendencia fértil.

Biodiversidad y clasificación de los seres vivos Idioma Castellano

Nombre vulgar Garza real

Euskera

Lertxun hauskara

Gallego

Garza real

Catalán

Bernat pescaire

Francés

Héron cendré

Arabe

‫يقرزلا‬

Inglés

Grey heron

Alemán

Graureiher

Portugués

Garça-real

Ruso

Серая цапля

Chino

蒼鷺

Japonés

和名

Sucede con mucha frecuencia que a una determinada especie de seres vivos se le denomina de formas diversas según las diferentes regiones y países. Así por ejemplo el nombre de “garza real” no es universal, corresponde a un nombre en castellano, pero hay otros muchos nombres vulgares en otros idiomas para designar a este animal. Ya puedes imaginar que si las especies sólo tuvieran nombres vulgares, la comunicación científica entre las distintas partes del mundo sería complicadísima y se prestaría a confusión. Por eso, ya desde el siglo XVIII se establecieron unas normas para poner un nombre científico a cada especie. Este nombre consta de dos palabras en latín, la primera escrita con letra mayúscula y la segunda en minúscula. Por ejemplo, el nombre científico de la garza real es Ardea cinerea, y siempre que se cita “Ardea cinerea“ toda la comunidad científica sabe a qué ser vivo se están refiriendo. En el nombre de la especie la primera palabra, escrita con mayúscula, indica el género, así la garza real y la garza imperial son dos especies que pertenecen al mismo género, Ardea.

8 7

Figura. 3.8. Cuatro especies de blénidos.

Biodiversidad y clasificación de los seres vivos

7. Los peces de la figura 3.8, llamados vulgarmente viejas o babosas, son

marinos y viven en el litoral; tienen varias características comunes, como carecer de escamas, poseer la aleta dorsal continua,... pero se clasifican en cuatro especies diferentes. Blennius pavo (Gallerbo): Aleta dorsal sin dividir. Detrás de cada ojo una mancha oscura. Blennius pholis (Babosa): Aleta dorsal sin dividir. Sin manchas oscuras detrás de cada ojo. Blennius ocellaris (Torillo): aleta dorsal dividida en dos lóbulos por medio de una depresión. Apéndice dérmico sobre cada ojo. Mancha oscura en la primera porción de la aleta dorsal. Blennius gattorugine (Cabruza): Aleta dorsal dividida en dos lóbulos por medio de una depresión. Apéndice dérmico sobre cada ojo. Sin mancha oscura en la aleta dorsal. a. Indica a qué especie pertenece cada uno de los peces dibujados. b. ¿A qué género pertenecen todos estos peces? ¿Cómo lo sabes? c. ¿Qué otras categorías taxonómicas tienen en común? Razona la respuesta.

8. Las plantas de la figura 3.9, cuyos frutos comemos habitualmente, tienen características comunes, pero pertenecen a especies diferentes. 1. Fruto cubierto de pelo fino y suave 2 1. Fruto desprovisto de pelo 4 2. Hojas ovaladas anchas o redondeadas Prunus armeniaca 2. Hojas por lo menos dos veces más largas que anchas 3 3. Fruto esférico muy carnoso Prunus persica 3. Fruto elíptico poco carnoso Prunus dulcis 4. Pedúnculo del fruto por los menos dos veces más largo que el fruto maduro Prunus avium 4. Pedúnculo del fruto más corto que el fruto maduro Prunus domestica a. Clasifica las plantas de los dibujos, utilizando esta clave. b. ¿Por qué el albaricoquero y el melocotonero pertenecen a distinta especie? c. ¿A qué género pertenecen todas estas plantas? ¿Cómo lo deduces?

Figura 3.9. Cinco especies de prúnidos. A (melocotonero), B (cerezo), C (ciruelo), D (almendro), E (albaricoquero).

Biodiversidad y clasificación de los seres vivos

1. Vaca

Bos taurus

16. Chimpancé

Pan troglodytes

2. Cebú

Bos indicus

17. Elefante indio

Elephas indicus

3. Yak

Bos grunnieus

18. Serpiente de agua

Natrix natrix

4. Gacela

Gacella dorcas

19. Rana verde

Rana esculenta

5. Cabra íbice

Capra ibex

20. Gaviota argéntea

Larus argentatus

6. Muflón

Ovis musimon

21. Caballa

Scomber scombrus

7. Ñú

Conochaetes taurinus

22. Estrella de mar

Astropecten irregularis

8. Ciervo

Cervus elaphus

23. Araña de jardín

Araneus diadematus

9. Jirafa

Jirafa camelopardalis

24. Mariposa monarca

Danaus plexippus

10. Camello

Camellus bactrianus

25. Abejorro común

Bombus terrestris

11. Hipopótamo

Hippopotamus amphibius

26. Calamar

Loligo vulgaris

12. Ballena azul

Balaenoptera musculus

27. Caracol de huerta

Helix pomatia

28. Lombriz de tierra

Lumbricus terrestris

29. Medusa

Aurelia aurita

13. Murciélago vespertillo

Myotis myotis

14. Lobo

Canis lupus

15. Ardilla

Sciurus vulgaris

Figura 3.10. Un ejemplo de pirámide de clasificación del Reino Animal.

Biodiversidad y clasificación de los seres vivos

9. En la pirámide del Reino Animal (figura 3.10) aparecen representadas las categorías taxonómicas a las que pertenece la especie Bos taurus (vaca/toro). a. ¿Qué categoría taxonómica incluye el mayor número de individuos? b. Indica qué categorías taxonómicas tienen en común con la vaca: el yak, la cabra, la jirafa, la rana, el calamar, la ballena. El ser humano, Homo sapiens ¿en qué Reino: ........................................., Phylum: ..........................., Clase: ............................, Orden: .................., Familia: .............................., Género: .............................y Especie: .........................se clasifica? c. ¿Con qué animales de los representados en la pirámide tiene la vaca más características en común, es decir, un parentesco más cercano? d. Indica en qué categorías taxonómicas de las representadas en la pirámide puedes incluir a los siguientes animales: Antílope, gato, lagartija, saltamontes, ser humano, gorrión, sapo, ostra. Explica en qué te has basado al hacerlo

10. En la pirámide del Reino Vegetal (figura 3.11) se representan las categorías taxonómicas a las que pertenece la especie Tripholium pratense (trébol). a. ¿Qué categoría taxonómica incluye el menor número de individuos? b. Indica qué categorías taxonómicas tienen en común con un trébol: la lenteja, un roble, un ciprés, un helecho. La lenteja, Lens culinaris, en qué Reino: ..........................., División: ........................, Clase: ........................., Orden: ........................., Familia: .........................., Género: ........................... y Especie: .......................... se clasifica? c. ¿Con qué vegetales de los representados en la pirámide tiene el trébol menos características comunes, es decir, un parentesco más lejano? d. Indica en qué categorías taxonómicas de las representadas en la pirámide puedes incluir a los siguientes vegetales: pino, encina, musgo, garbanzo. Explica en qué te has basado al hacerlo.

Biodiversidad y clasificación de los seres vivos 1. Trébol del prado, 2. Trébol campestre, 3. Trébol blanco, 4. Lenteja, 5. Falsa acacia, 6. Tojo, argoma, 7. Mimosa, 8. Árbol del amor, 9. Cerezo, 10. Chivirita, 11. Roble Carballo, 12. Colza, 13. Amófila, 14. Cólchico, 15. Palma canaria, 16. Cedro, 17. Ciprés, 18 Helecho 19. Cola de caballo, 20. Musgo,

Tripholium pratense Tripholium campestre Tripholium repens Lens culinaris Robinia pseudoacacia Ulex europaeus Acacia dealbata Cercis siliquastrum Prunus avium Bellis peremnis Quercus robur Brassica rapa Ammophila arenaria Colchicum autunnale Phoenix canariensis Cedrus atlantica Cupressus sempervirens Polypodium vulgare Equisetum arvense Polytrichum commune

Figura 3.11. Un ejemplo de pirámide de clasificación del Reino Vegetal.

3 Relaciones evolutivas entre los cinco reinos Hoy en día hay una gran variedad de seres vivos en la Tierra y se clasifican en cinco reinos. Aunque los animales y las plantas son quizás los seres vivos más conocidos, en sus comienzos la vida no estuvo protagonizada por ellos, sino por seres más sencillos que, por sus características incluiríamos en el Reino Monera. Las bacterias y cianobacterias primitivas fueron evolucionando; en el transcurso de ese continuo proceso de evolución a lo largo de millones de años, algunas especies se han ido extinguiendo y de las especies que sobrevivieron, unas dieron origen a las bacterias actuales y las otras a seres vivos con una organización celular más compleja, los seres eucariotas que incluiríamos en el Reino Protoctista. También algunas especies de protoctistas se han ido extinguiendo mientras que otras han dado origen a los protozoos y las algas actuales. De la evolución de ciertas especies de protoctistas surgieron los primeros hongos, animales y vegetales. Los vegetales y animales primitivos eran mucho más “sencillos” que la mayoría de los que viven en la actualidad. Hoy en día, junto con animales y vegetales de organización sencilla conviven otros grupos de organización más compleja que son el resultado de la evolución de los primitivos. La evolución de las especies se produce a medida que su material genético se va modificando. La modificación del material genético puede deberse a mutaciones, que implican cambios en los genes y a la reproducción sexual que lleva consigo la combinación de genes de dos progenitores. Dichos cambios genéticos determinan nuevos caracteres. El medio ambiente selecciona los individuos que poseen aquellos caracteres que les permiten estar mejor adaptados a él, es decir, tiene lugar una Selección Natural. Los individuos seleccionados, al reproducirse, transmiten a sus descendientes la nueva información genética y, con ella, los nuevos caracteres. Cada ambiente selecciona unas determinadas especies, por lo que dada la gran variedad de ambientes de nuestro planeta, existe una gran diversidad de especies de seres vivos. Sin embargo, los individuos que por sus características no están tan bien adaptados al medio en el que viven, tienen más dificultades para sobrevivir y reproducirse y esta desventaja conduce a la extinción de su especie.

1. ¿Cuáles son los mecanismos que producen nuevos caracteres en los individuos? 2. ¿Por qué no todos los nuevos caracteres perduran? 3. Explica cómo influye la variedad de ambientes de la Biosfera en la diversidad de seres vivos. Sin embargo, cada especie no ha evolucionado de forma aislada e independiente, sino que los distintos seres vivos han evolucionado conjuntamente, es decir, se produce la coevolución. Esto es así porque toda especie, al cambiar, introduce unas modificaciones en su medio que condicionan la evolución de las otras especies que conviven con ella

Figura 3.12. La flor de esta especie Ophrys apífera, se parece al insecto que la poliniza, son un ejemplo de coevolución.

Así, por ejemplo, la evolución y diversificación de las plantas con flores vistosas y aromáticas ha transcurrido de forma paralela a la de muchos insectos que encuentran en ellas su alimento y que, al mismo tiempo, transportan el polen de unas a otras, contribuyendo así a su reproducción.

4. Explica qué es la coevolución. 65

Biodiversidad y clasificación de los seres vivos La enorme variedad de seres vivos que existe hoy en día muestra diferentes formas posibles de resolver los problemas que presenta el medio. La vida se originó en el agua y, al principio, estuvo restringida al medio acuático, pero el medio terrestre ofrecía nuevas perspectivas y los seres vivos no las desecharon, aunque muchos intentos para conquistarlo resultaran fallidos. Los primeros seres pluricelulares colonizadores de la tierra firme fueron los vegetales, que abrieron nuevos caminos y posibilidades de evolución en este medio.

Reptiles

Aves

Espermafitas

Mamíferos Anfibios Artrópodos

Pteridofitas

Anélidos

Peces Equinodermos

Briofitas

Moluscos

Platelmintos Esponjas

Celentéreos

Algas Verdes Algas Rojas Algas Pardas Protozoos

Bacterias Cianobacterias

? Figura 3.13. Árbol de las relaciones evolutivas entre los cinco reinos. Los grupos de seres vivos citados en este árbol tienen especies que viven en la actualidad.

5. El árbol de la figura 3.13 muestra las relaciones evolutivas entre los cinco reinos: a. Escribe el nombre de cada reino en el rectángulo correspondiente. b. Indica a qué reino pertenecen los seres vivos antepasados de todos los organismos. c. ¿En qué reino se clasifican los primeros seres vivos que surgieron a partir de los seres del Reino Monera? ¿Qué dos grupos principales de seres vivos se incluyen en este segundo reino? d. ¿A partir de los seres vivos de qué reino surgieron los vegetales, hongos y animales? e. Indica qué grupo de seres vivos tiene mayor parentesco evolutivo con los animales y razónalo: los hongos o los vegetales; las bacterias o los protozoos. f. En el árbol hay ramas que no acaban en flechas ¿qué significado tiene?

Biodiversidad y clasificación de los seres vivos

6. Explica cómo es posible que haya seres vivos actuales que tengan características muy parecidas a sus antepasados; por ejemplo, que existan bacterias actuales semejantes a las bacterias de hace unos 2.000 millones de años o tiburones blancos casi iguales a los de hace 200 millones de años.

7. En los dibujos de la figura 3.14 se observan ejemplos de coevolución entre plantas y animales polinizadores. Teniendo en cuenta los datos de la figura y de la tabla, asocia a cada tipo de flor el tipo de animal que la visita e indica a qué dibujo corresponde cada una de las parejas que has establecido.

Características de flores

Características de animales

- tonalidad discreta (blanquecina...). - intenso aroma de perfume. - se abren al atardecer. - tubulares con el néctar en el fondo.

- olfato muy desarrollado. - actividad nocturna. - larga trompa chupadora.

- colores vistosos (amarillo ...). - de aroma suave. - flor de base cerrada en cuyo fondo se encuentra el néctar.

- pico largo y fino, que aloja una lengua larga. - buena vista. - poco olfato. - necesidad de líquido.

- abiertas. - néctar accesible y abundante.

- apéndice bucal corto y succionador.

- colores vistosos. - aroma escaso. - forma de tubo en cuyo fondo está el néctar que es un poco acuoso.

- vista muy desarrollada. - apéndice bucal largo y succionador.

III

Figura 3.14.

U.D. 4. REINOS MONERA, PROTOCTISTA Y FUNGI

Al terminar esta unidad debes ser capaz de: • Hacer el montaje de preparaciones microscópicas y manejar adecuadamente el microscopio. • Reconocer células y microorganismos en fotografías o al microscopio óptico y dibujarlas. • Indicar las características que posee un ser vivo para ser incluido en el Reino Monera, Protoctista o Fungi. • Reconocer en fotografías o dibujos las distintas formas de las bacterias. • Explicar las formas de vida y nutrición de los organismos monera, poniendo ejemplos. • Explicar la nutrición de los protoctistas, poniendo ejemplos. • Clasificar los protozoos en grupos según su movimiento. • Describir el micelio de un hongo pluricelular. • Explicar la forma de vida de los hongos, poniendo ejemplos. • Explicar la importancia que tienen las bacterias, los protoctistas y los hongos para los seres humanos y el medio ambiente.

1 Reino Monera El Reino Monera agrupa una gran variedad de seres vivos que tienen en común el ser unicelulares procariotas. Los grupos más amplios y representativos de este reino son las bacterias y las cianobacterias.

1. ¿Todos los seres vivos unicelulares se clasifican en el Reino Monera? 2. ¿Todos los seres vivos procariotas se clasifican en el Reino Monera? 1.1. Formas de las bacterias y cianobacterias 1 2 3 4

Figura 4.1. Formas de las bacterias.

Vistas al microscopio, las células bacterianas presentan cuatro tipos básicos de formas que reciben distintos nombres: coco, si es esférica, vibrio, si se parece al signo de una coma, espirilo, de forma espiral y bacilo, si se parece a la cápsula de un medicamento. Además, algunas especies bacterianas presentan agrupaciones de individuos debido a que permanecen unidos tras la división celular. Según cómo se agrupen reciben distintos nombres. Los cocos presentan varias formas de agrupación, como por ejemplo, diplococos (de dos en dos), estreptococos (en cadenas) y estafilococos (en racimos de uvas). Los bacilos suelen presentar cadenas lineales, diplobacilos (de dos en dos) y estreptobacilos (con mayor número de individuos).

3. Identifica la forma de bacteria que señala cada número en la figura 4.1.

Figura 4.2. Bacterias que causan el ántrax.

Figura 4.3. Bacterias que producen el cólera.

Figura 4.4

Figura 4.5.

Reinos Monera, Protoctista y Fungi

4. ¿Qué forma presentan las bacterias de las figuras 4.2, 4.3, 4.4 y 4.5? 5. Hay un género de bacterias denominado Streptococcus ¿por qué recibe este nombre?

Figura 4.6. Fotografía de microscopio óptico de filamentos de la cianobacteria Nostoc commune.

Pocas especies de cianobacterias se presentan como individuos aislados y en éstas su célula es de forma esférica (cocoide). La mayoría de las cianobacterias forman colonias filamentosas y tampoco son raras las colonias de forma cúbica.

1.2. Reproducción bacteriana Las bacterias, cuando se encuentran en sus mejores condiciones de vida (temperatura adecuada, suficiente espacio, alimento abundante,…), tienen la capacidad de dividirse con gran rapidez. Si una bacteria estuviera en estas condiciones se dividiría cada veinte minutos aproximadamente y, así, en menos de dos días se formaría una masa de 6x10 21 T. de bacterias, o sea, una masa como la de todo el planeta Tierra.

Bacteria

Figura 4.7. En esta fotografía tomada a través de un microscopio óptico con 650 aumentos, se pueden observar numerosísimos puntitos coloreados, cada uno de los cuales es una célula y corresponde a una bacteria. Todas estas bacterias son de la misma especie, que se llama Escherichia coli y es una de las especies bacterianas que vive en el intestino humano. El color morado que presentan no es el suyo propio; han sido teñidas para poder observarlas mejor.

Figura 4.8. Esta fotografía de Escherichia coli está tomada al microscopio electrónico con 20.000 aumentos. La bacteria está reproduciéndose ya que se aprecia cómo su única célula se está dividiendo en dos.

Crecimiento

División

Figura 4.9. Una célula se divide dando lugar a dos células hijas, cada célula hija se divide a su vez produciendo dos nuevas células, de modo que en cada periodo de división la población se duplica (crecimiento exponencial, 2x siendo x el número de divisiones).

Reinos Monera, Protoctista y Fungi

Número de individuos por ml. en potencias de 10

Latencia

Exponencial

Estacionaria

Muerte

11 10 9 8 7 6 5 Tiempo en horas

Figura 4.10. Variación del número de individuos de una población bacteriana a lo largo del tiempo. Fases que se distinguen.

6. Describe cómo varía el número de individuos de una población de bacterias a lo largo del tiempo y, teniendo en cuenta los factores que condicionan el crecimiento de la misma, da alguna razón que explique las causas de las fases representadas en la gráfica.

1.3. Nutrición y formas de vida de los procariotas 1.3.1 Bacterias Las bacterias viven en todo tipo de ambientes: suelo, agua, aire, en otros seres vivos, incluso en lugares donde la vida es casi imposible, como en los glaciares, volcanes, salinas, ambientes sin oxígeno (O2),… • Muchas bacterias se alimentan de materia orgánica, es decir, son heterótrofas. Entre ellas se diferencian: – Las bacterias saprofitas son bacterias que viven sobre materia orgánica, como cadáveres, hojarasca, excrementos, etc. Transforman dicha materia orgánica en inorgánica es decir, son descomponedoras y tienen gran importancia en la Biosfera ya que contribuyen a reciclar la materia en los ecosistemas. – Las bacterias simbióticas viven asociadas con otros seres vivos beneficiándose mutuamente. Por ejemplo, en el intestino grueso humano viven algunas especies de bacterias que se nutren de restos de los alimentos y sintetizan algunas vitaminas que nosotros necesitamos. En las raíces de algunos vegetales, como las leguminosas, viven bacterias que captan el nitrógeno atmosférico (N2) y lo transforman en amoniaco (NH3), que utilizan las plantas para producir sus propias moléculas orgánicas nitrogenadas, como las proteínas y los ácidos nucleicos. – Las bacterias parásitas viven en otros seres vivos causándoles enfermedades. Por ejemplo Salmonella produce la salmonelosis y el bacilo de Koch la tuberculosis. • Otras bacterias son autótrofas porque toman del medio materia inorgánica y la transforman en orgánica, con energía procedente, en unos casos, de la luz solar (bacterias fotosintéticas) y en otros de reacciones químicas (bacterias quimiosintéticas). Ambos tipos tienen una gran importancia porque, al proporcionar materia orgánica para los seres vivos son productoras de los ecosistemas.

Reinos Monera, Protoctista y Fungi

7. ¿Dónde viven las bacterias saprofitas? ¿Cuál es su función en los ecosistemas?

8. Explica qué significa que dos organismos son simbióticos 9. ¿Qué tipo de nutrición tienen las bacterias parásitas y dónde viven? 10. ¿Qué tienen en común las bacterias saprofitas, simbióticas y parásitas? ¿En qué se diferencian?

11. Indica las semejanzas y diferencias entre las bacterias autótrofas fotosintéticas y las autótrofas quimiosintéticas.

1.3.2. Cianobacterias Las cianobacterias viven donde hay agua. Son autótrofas y, por tanto, productoras de los ecosistemas de los que forman parte. Todas son fotosintéticas y fueron los primeros seres que desprendieron O2 al realizar la fotosíntesis. La aparición del O2 en la atmósfera supuso un gran cambio en la Biosfera ya que condicionó la evolución biológica. Algunas especies de cianobacterias forman filamentos debido a que las células permanecen unidas tras la división celular. Ciertas células de estos filamentos, las células de mayor tamaño que se observan en la figura 4.6, se especializan en la fijación de nitrógeno atmosférico. La atmósfera es el almacén de nitrógeno de la Biosfera y, por tanto, el origen de este bioelemento, necesario para la síntesis de las moléculas orgánicas nitrogenadas aminoácidos, bases nitrogenadas,…). Hay cianobacterias que se asocian con determinadas especies de hongos estableciendo una relación simbiótica que da lugar a líquenes. También hay líquenes en los que el hongo está asociado a una especie de alga verde en lugar de a una cianobacteria.

12. Explica que función cumplen los productores en los ecosistemas y qué seres del Reino Monera son productores.

13. ¿Qué consecuencias tuvo en la Biosfera la actividad de las cianobacterias?

14. Explica qué importancia tienen los organismos fijadores de N2. Pon ejemplos de microorganismos fijadores de N2.

15. Pon ejemplos de bacterias simbióticas. 16. Completa la siguiente tabla para comparar los tipos de nutrición de las bacterias y cianobacterias: Bacterias

Cianobacterias

Fuente de materia

Fuente de energía

Tipos de nutrición

Reinos Monera, Protoctista y Fungi

1.4. Utilización de las bacterias por el ser humano Desde la antigüedad los seres humanos hemos utilizado las bacterias y otros microorganismos en la obtención de algunos productos alimenticios. Más tarde se han aplicado estos procesos a escala industrial en diversos campos:

Alimentación • El yogur, queso,… se obtienen por fermentación de la leche realizada por algunas bacterias como Lactobacillus. • El vinagre se obtiene por fermentación del alcohol llevada a cabo por bacterias como Acetobacter. • Otras bacterias producen vitaminas (B12 y riboflavina) que se añaden a los alimentos para enriquecerlos. • También se utilizan bacterias en la producción de aminoácidos que potencian el sabor de algunos alimentos o que actúan como antioxidantes.

Sanidad • La industria farmacéutica utiliza bacterias para producir algunos antibióticos como la estreptomicina, el cloranfenicol y la cefalosporina.

Figura 4.11. Producción a escala industrial de microorganismos útiles.

• Así mismo, mediante ingeniería genética, se han introducido genes humanos en bacterias y estas bacterias transgénicas se utilizan para producir medicamentos necesarios para el tratamiento de determinadas enfermedades: la insulina en la diabetes, la hormona del crecimiento en el enanismo, el interferón en enfermedades víricas o el factor VIII de la coagulación en la hemofilia.

Minería • Se utilizan algunos microorganismos para extraer y concentrar el cobre y el uranio contenidos en las rocas. Constituyen una alternativa a la minería tradicional en aquellos casos en los que la mena mineral es muy escasa y su explotación no es rentable. Actualmente, alrededor del 14% de la producción de cobre de los Estados Unidos se obtiene utilizando a las bacterias Thiobacillus ferro-oxidans.

Medio ambiente Las bacterias resultan útiles en la resolución de problemas medioambientales como por ejemplo las que se utilizan en los siguientes casos: • Depuración de aguas residuales. Ciertas bacterias degradan los residuos orgánicos que contienen dichas aguas. • Descontaminación de suelos y aguas. Hay bacterias que degradan plaguicidas o absorben metales pesados. • Limpieza de mareas negras mediante bacterias que consumen hidrocarburos.

17. Cita productos en cuya fabricación se utilicen bacterias. 18. Explica la utilización de bacterias en la recuperación del medio ambiente.

Reinos Monera, Protoctista y Fungi Observación de bacterias del yogur Objetivos • Clasificar por su forma y por cómo están agrupadas las bacterias observadas. • Dibujar las bacterias observadas. Material • Yogur, agua, azul de metileno al 1%, alcohol-cloroformo o xilol. Microscopio. • Cuentagotas, aguja enmangada o asa de siembra, mechero, portaobjetos y cubreobjetos. Procedimiento 1º Toma con el asa de siembra o con una aguja enmangada, previamente esterilizada, una pequeña muestra de yogur, colócala en el portaobjetos, bien limpio, añade una gota de agua y realiza un frotis o extensión deslizando el borde de otro porta sobre tu preparación. Sécala al aire o acercándola a la llama para que el secado sea más rápido y se fije bien. 2º Lava la preparación con alcohol-cloroformo o xilol. Para ello, deja resbalar unas gotas sobre la preparación para que arrastre las gotas de grasa del yogur. Ayúdala a secar agitando. 3º Tiñe la preparación con unas gotas de azul de metileno que se deja 2 minutos. Lávala después con agua para eliminar el colorante. Para realizar un lavado correcto, vierte un chorro fino de agua sobre la preparación. La secamos agitando el porta. Coloca el cubre. 4º Observa al microscopio, por lo menos con 100 aumentos. Las bacterias se observarán mejor en las zonas donde queden menos restos de yogur, teñidas de azul y con aspecto levemente brillante. Cuestiones 1) Dibuja las diferentes bacterias que observes y clasifícalas por su forma y por cómo están agrupadas.

2 Reino Protoctista Los protoctistas son los seres eucariotas más sencillos. Se incluyen en este reino, amplio y diverso, los seres unicelulares eucariotas y otros pluricelulares con una organización sencilla, es decir, todos los seres eucariotas que no estén incluidos en los Reinos Vegetal, Animal y Fungi. Los grupos más representativos son los protozoos y las algas.

2.1. Protozoos Los protozoos (protos, primero y zoon, animal) son seres eucariotas unicelulares heterótrofos, en su mayoría son de vida libre y forman parte del plancton del agua dulce o del mar y son consumidores de fitoplancton. Algunos protozoos son parásitos y producen enfermedades que afectan principalmente a los seres vivos del Reino Animal. Se clasifican según su movimiento en cuatro grupos: • Ciliados, son los protozoos que se mueven impulsados por los numerosos cilios que posee su célula. Uno de los más grandes es el paramecio (figura 2.8). • Flagelados, su célula posee uno o más flagelos que les permite desplazarse en el agua. Algunos causan enfermedades. • Rizópodos, estos protozoos se mueven mediante deformaciones celulares, denominadas pseudópodos o falsos pies, que les permiten desplazarse en el agua. • Esporozoos, son protozoos inmóviles que viven parásitos en distintos tejidos.

Reinos Monera, Protoctista y Fungi

Figura 4.12. La ameba es un protozoo que vive en aguas estancadas y deforma su célula para capturar el alimento.

Figura 4.13. En el interior del protozoo Euplotes hay materia semejante a la del agua que le rodea, por lo que podemos interpretar que está comiendo.

Figura 4.14. El Trypanosoma rhodesiense es un protozoo que infecta la sangre de los vertebrados y produce la enfermedad del sueño.

Figura 4.15. El Plasmodium falciparum es un protozoo que infecta los glóbulos rojos, donde se desarrolla y produce la malaria o paludismo.

1. Clasifica en su grupo correspondiente los protozoos de las figuras 4.12, 4.13, 4.14 y 4.15.

2.2. Algas Todas las algas son seres autótrofos fotosintéticos acuáticos, por tanto, son productores en los ecosistemas donde viven. Algunas algas son unicelulares y forman parte del fitoplancton; otras son pluricelulares, pero con una organización sencilla, ya que no alcanzan la estructura en tejidos, órganos y aparatos. Las algas se clasifican según sus pigmentos en verdes, pardas y rojas. 36-40 µ

50 µ 300 µ

6 cm

1 2

Navicula

Spirogyra

Codium tomentosum

Figura 4.16. El alga Navícula es unicelular, Spirogyra es un alga filamentosa (1. célula, 2. cloroplasto) y Codium tomentosum es un alga pluricelular verde.

Reinos Monera, Protoctista y Fungi

2. Recuerda por quĂŠ las algas pluricelulares, como Codium, se clasifican en el Reino Protoctista y no se clasifican en el Reino Vegetal.

3. Colorea las algas numeradas de la figura 4.17.

1. Enteromorpha linza (v) 2. Fucus spirallis (p) 3. Lithophylum incrustans (r) 4. Porphyra umbilicalis (r) 5. Laminaria hyperborea (p) 6. Rhodymenia palmata (p) 7. Laminaria saccharina (p) 8. Fucus vesiculosus (p) 9. Ascophylum nodosum (p) 10. Ulva lactuca (v) 11. Chondrus crispus (r) 12. Corallina officinalis (r)

2 12

7 9 5

11 6 v: alga verde p: alga parda r: alga roja

Figura 4.17. Algunas especies de algas del litoral. No estĂĄn representadas a escala. P = nivel de pleamar, B = nivel de bajamar, I = Nivel intermareal.

Reinos Monera, Protoctista y Fungi Observación de los microorganismos de una infusión Objetivos • Identificar microorganismos de una infusión. • Dibujar los microorganismos observados. • Anotar las observaciones realizadas. Material • Infusión. • Varilla de vidrio. • Portaobjetos y cubreobjetos. • Microscopio. Procedimiento 1º Localiza un lugar donde haya agua estancada de color verdoso y toma una muestra de esta agua con el fin de estudiarla después con el microscopio. Recoge la muestra en un frasco y procura mantenerlo abierto el máximo tiempo posible, para que no se agote el oxígeno del agua, y así los seres que habitan en ella puedan seguir respirando y mantenerse vivos. 2º Haz una preparación microscópica con una gota del agua de la muestra. 3º Rastrea la preparación en busca de los distintos microorganismos. Cuando creas que has localizado todos los que hay, estudia detenidamente uno por uno y registra tus anotaciones en el cuaderno. Cuestiones 1) Haz un dibujo de cada uno de ellos, precisando su forma, color, número de células, contenido de las mismas. 2) Calcula aproximadamente cuál es su tamaño real y anótalo junto a su dibujo. 3) Describe qué hace: ¿Se mueve o está quieto?, ¿cómo se mueve? ¿Está comiendo? ¿Qué come? ¿Alguno se está dividiendo, reproduciendo? ¿Cómo reacciona frente a estímulos como burbujas de aire, trozos de algas u otros seres vivos. 4) Trata de reconocer a qué grupo de microorganismos pertenece con la ayuda de los dibujos que se te proporcionan.

Cianobacterias

Oscillatoria (30 µ) (oscila lentamente de un lado a otro)

Algas

Spirogyra (una célula 300 µ)

Zygnema (una célula 50 µ)

Scenedesmus (40 µ)

Cosmarium (60 µ)

Navicula (50 µ)

Closterium (60 µ)

Reinos Monera, Protoctista y Fungi

Protozoos

Euglena (75 µ)

Paramecium (200 µ)

Euplotes (100 µ)

Vorticella (1 mm)

Halteria (50 µ) (se mueve como si diese botes)

Colpidium (55 µ)

Lacrymaria (140 µ)

Stylonychia (100 µ) (parece “pasear sobre superficies)

3 Reino Fungi o Reino de los Hongos Los Hongos son un grupo heterogéneo de seres vivos, algunos microscópicos (unicelulares o filamentosos) y otros macroscópicos (pluricelulares). Todos ellos son eucariotas y heterótrofos que viven sobre materia orgánica; esta la digieren fuera de su cuerpo y posteriormente la absorben. El cuerpo de los hongos está formado por filamentos celulares que generalmente están ramificados. A cada filamento se le llama hifa y es microscópico. El conjunto de hifas da lugar al micelio que se extiende por el sustrato del que absorbe los nutrientes. En determinadas condiciones ambientales a partir del micelio se originan unas estructuras reproductoras, generalmente aéreas, que producen esporas. Un tipo de estructuras reproductoras fácilmente reconocibles son las setas. No todos los hongos poseen micelio, ya que algunos son unicelulares, como las levaduras. La mayoría de los hongos son saprofitos y absorben materia orgánica de los restos de seres sobre los que viven, descomponiéndola y contribuyendo a su transformación en materia inorgánica, por ello son, junto con algunas especies de bacterias, los descomponedores de los ecosistemas terrestres. También hay hongos que son parásitos ya que se alimentan de otros seres vivos a los que infectan. Los hongos parásitos producen enfermedades en plantas, animales y personas. La mayoría de las enfermedades de las plantas son causadas por hongos, son muy difíciles de curar y por eso se queman las partes infectadas de las plantas para destruirlos.

Reinos Monera, Protoctista y Fungi

Figura 4.18. Micelio aéreo y subterráneo de un hongo.

Figura 4.19. En el dibujo de la izquierda, que corresponde a un corte transversal de una hoja de patata infectada por el hongo Puccinia graminis, se observa cómo las hifas del micelio del hongo se abren paso entre las células de los tejidos de la hoja. A la derecha se aprecia la superficie de la hoja y cómo el micelio lanza brotes portadores de esporas a través de los estomas. Esta especie de hongo parásito le causa a la patata una enfermedad llamada tizón ya que la oscurece.

1. Señala en la figura 4.19 la estructura reproductora y el micelio del hongo. Algunas especies de hongos establecen una relación de simbiosis con otros seres vivos e incluso con otros hongos. Ciertas especies de hongos desarrollan simbiosis con algas microscópicas o con cianobacterias, protegiéndolas de la desecación; estas asociaciones simbióticas son los líquenes. También hay hongos que se asocian en simbiosis con las raíces de plantas, sobre todo arbóreas o arbustivas, formando micorrizas. Los hongos de las micorrizas ayudan a la planta en la absorción de nutrientes del suelo y además la protegen del ataque de hongos parásitos; por eso, hoy en día, en las repoblaciones forestales se plantan los árboles con sus micorrizas asociadas para facilitar su desarrollo.

Reinos Monera, Protoctista y Fungi

Figura 4.21. El liquen Parmelia prunasti sobre una rama.

Figura 4.20. Dos tipos de estructuras de líquenes.

2. Identifica en las dos estructuras de líquenes de la figura 4.20 los dos tipos de organismos que los constituyen. Describe cómo están asociados en cada caso.

3. En los líquenes: a) ¿Qué beneficios obtiene el hongo de la simbiosis? b)¿Qué beneficios obtiene el alga o la cianobacteria de la simbiosis?

4. Explica qué tipo de nutrición tienen los hongos y su importancia para los ecosistemas.

5. Enumera las principales formas de vida de los hongos y pon ejemplos.

Otros hongos son útiles en la industria alimentaria; por ejemplo, las levaduras se utilizan para llevar a cabo las fermentaciones que permiten la producción de cerveza, vino, pan, quesos, embutidos... También se utilizan hongos en las industrias farmacéuticas, tanto en la producción de antibióticos, por ejemplo, Penicillium notatum, que produce penicilina, como en la producción de vitaminas...

Figura 4.22. Microfotografía coloreada de células de levadura de cerveza, Saccharomyces cerevisiae.

Figura 4.23. Penicillium notatum (moho).

6. Pon ejemplos de la utilidad de los hongos. 91

U.D. 5. REINO VEGETAL: NUTRICIÓN, RELACIÓN Y REPRODUCCIÓN

Al terminar esta unidad debes ser capaz de: • Enumerar las características que poseen los seres vivos que se clasifican en el Reino Vegetal. • Indicar la importancia de los vegetales para la vida en la Tierra. • Explicar las características de los briofitos por las que su hábitat está restringido a lugares húmedos. • Relacionar la estructura de los distintos tejidos del cormo con la función que realiza cada uno. • Relacionar la estructura de los órganos del cormo con las funciones que realizan. • Explicar las ventajas del cormo frente al talo en relación con la adaptación al medio terrestre. • Describir la reproducción de los musgos. • Describir la reproducción de los helechos. • Explicar las ventajas que tienen para la perpetuación de los briofitos y de los pteridofitos las dos fases de su reproducción. • Explicar la nutrición de las cormofitas, indicando los tejidos y órganos que intervienen en cada uno de los procesos. • Explicar algunas adaptaciones de las espermafitas a diferentes condiciones ambientales. • Poner ejemplos de distintos tipos de respuestas que tienen los vegetales a estímulos del medio. • Poner ejemplos de funciones que llevan a cabo las fitohormonas. • Explicar las ventajas que tiene la flor en la reproducción de los vegetales en el medio terrestre. • Establecer semejanzas y diferencias entre la reproducción de las gimnospermas y las angiospermas. • Clasificar plantas, hojas, tallos, raíces, flores y frutos utilizando tablas. • Diseñar una clave dicotómica para clasificar un grupo de árboles. • Realizar el montaje de preparaciones microscópicas y manejar adecuadamente el microscopio. • Dibujar con rigor las observaciones realizadas. • Desarrollar experiencias con control de variables. • Extraer conclusiones de los resultados de las experiencias. • Encontrar la información requerida, utilizando diferentes fuentes y presentarla de forma adecuada.

1 Introducción El Reino Vegetal agrupa a seres muy diversos, desde los más sencillos, como los musgos y las hepáticas, hasta los más complejos, las plantas con flores y semillas, pasando por otros que tienen un nivel de organización intermedio, los helechos y equisetos. Pero todos ellos pertenecen a este reino porque presentan una serie de características en común: • Son organismos pluricelulares y, por tanto, eucariotas. • En su cuerpo se diferencian dos tipos de estructuras: la estructura vegetativa relacionada con la nutrición del vegetal y la estructura reproductora especializada en la reproducción. Ambas estructuras participan en la función de relación. • Su nutrición es autótrofa y fotosintética, al igual que la de sus antecesoras las algas. • Sus órganos reproductores se caracterizan por tener una cubierta de células estériles que envuelve a las células fértiles. Además, los órganos femeninos producen células sexuales femeninas que no salen al exterior y, por ello, los gametos masculinos se trasladan hasta dichos órganos femeninos y, dentro de ellos, se realiza la fecundación. Asimismo, los zigotos resultantes se desarrollan en el interior de los órganos sexuales femeninos, dando lugar a embriones. Estas características de su reproducción sexual diferencian a los vegetales de sus antecesoras las algas (Figuras 3.5 y 3.6). Los vegetales son de gran importancia para la vida en la Tierra, ya que llevan a cabo importantes funciones: • Son los productores en los ecosistemas del medio terrestre, es decir, producen la materia orgánica de la que dependen los demás seres vivos de ese medio. • Consumen grandes cantidades de dióxido de carbono y liberan oxígeno durante la fotosíntesis, por lo que son importantes para que la proporción de dichos gases, en la atmósfera actual, sea idónea para el mantenimiento de la vida en nuestro planeta. • Liberan vapor de agua a la atmósfera mediante la transpiración, interviniendo en el ciclo del agua. • La cobertura vegetal protege a los continentes de la erosión, evitando la pérdida de suelo fértil. • La vegetación proporciona un hábitat terrestre adecuado para numerosas especies de otros seres vivos que, por lo tanto, dependen de su conservación. Los primeros vegetales surgieron por evolución de ciertas algas verdes, que ya estaban, en parte, preparadas para vivir en tierra firme, pues en sus células se habían desarrollado paredes protectoras que les permitían vivir también en los periodos de sequía que se producían en su medio. El avance hacia la tierra firme fue muy lento, alcanzando primero las orillas, para luego, poco a poco, adentrarse en tierra a medida que iban adquiriendo las adaptaciones correspondientes. Así, tras un largo y continuado proceso evolutivo, ligado a la conquista del medio terrestre, fueron apareciendo los diferentes grupos de vegetales. Los musgos son los vegetales más sencillos y primitivos que existen. Viven en el medio terrestre, aunque su vida depende estrechamente del agua y, por ello, su hábitat se encuentra restringido a los lugares más húmedos. Se considera que los musgos son resultado de uno de los muchos intentos de colonización del medio terrestre que llevaron acabo algunas algas en el pasado.

Figura 5.0.

Entre los primeros vegetales que ya poseían la estructura vegetativa adecuada para mantenerse erguidos en el medio terrestre y alcanzar, incluso, grandes alturas en busca de la luz, se encuentran los helechos. Estos, al estar mejor adaptados que los musgos al medio te-

Reino Vegetal: Nutrición, Relación y Reproducción rrestre, consiguieron mayor expansión y desarrollo en este medio. Sin embargo, los helechos aún siguen dependiendo del agua para reproducirse sexualmente. Los vegetales que lograron independizar su reproducción sexual del agua conquistaron definitivamente el medio terrestre y colonizaron los nuevos ambientes que este medio ofrecía; estos vegetales son las plantas con flores y semillas.

Figura 5.1. Colonización de la tierra firme por los diferentes grupos vegetales.

1. ¿Qué características tienen en común los seres que se clasifican en el Reino Vegetal?

2. ¿Qué funciones llevan a cabo las dos estructuras que se diferencian en el cuerpo de un vegetal?

3. ¿Qué seres vivos fueron los antecesores directos de los vegetales? 4. ¿Qué vegetales son los más sencillos? ¿Cuáles son los más complejos? 5. Describe qué representa la figura 5.1. 6. La siguiente clave simplificada presenta las principales Divisiones del Reino Vegetal. En ella se resaltan las características más notables que permiten diferenciarlos entre sí. Fíjate cómo los nombres referidos a los vegetales tienen el sufijo “fita”, que es un término griego que significa vegetal. a) ¿En qué división clasificas un musgo, un pino, un rosal, un helecho, un cereal? b) Ayudándote de los datos que posees hasta ahora, concreta las semejanzas y diferencias fundamentales entre un helecho y un musgo, un cereal y un pino. c) Enumera qué características poseen las plantas que se incluyen en cada una de las divisiones del Reino Vegetal. d) Indica qué criterios se utilizan para clasificar a los vegetales en su división correspondiente.

Reino Vegetal: Nutrición, Relación y Reproducción Divisiones del Reino Vegetal. Clave simplificada. 1. Plantas de muy pequeño tamaño que apenas sobresalen del sustrato en el que viven, cubriéndolo a modo de costras o almohadillas. Sus aparentes raíces, tallo y hojas son falsos órganos porque no están formados por tejidos, es decir, su estructura vegetativa es de tipo talo ................................................................................................................................. 1. Plantas que se mantienen erguidas y pueden alcanzar un porte elevado porque su estructura vegetativa es de tipo cormo, es decir, está formada por órganos: raíz, tallo y hojas. Estos órganos tienen, entre otros tejidos, vasos conductores de savia que, además, les sirven de sostén ......................................................................................................................... 2. Plantas que no producen flores ni semillas....................................................................................... 2. Plantas que producen flores y semillas ............................................................................................

Briofita

2 Pteridofita Espermafita

2 División Briofita 2.1. Introducción El nombre de estas plantas procede de la palabra griega bryon, que significa musgo. Pero en la División Briofita se incluyen, además de los musgos, las hepáticas. Son vegetales de talla modesta, cuyas poblaciones forman tapices, en el caso de las hepáticas, y almohadillas en la mayoría de los musgos.

Figura 5.2.

Figura 5.3.

1. Observando las figuras 5.2 y 5.3, reconoce qué tipo de Briofita aparece en cada una de ellas. En general viven en ambientes muy húmedos. A través de toda la superficie de su cuerpo pueden absorber el agua de lluvia y de rocío e incluso de la niebla, pero no son capaces de retenerla si el ambiente se vuelve muy seco, por lo que su adaptación al medio terrestre es todavía muy precaria. Algunas especies resisten períodos de falta de agua, desecándose y permaneciendo en estado de vida latente; sin embargo, unas gotas de lluvia son suficientes para que reemprendan su vida activa y reverdezcan.

Reino Vegetal: Nutrición, Relación y Reproducción El cuerpo vegetativo de los briofitos tiene una organización de tipo talo intermedia entre los talos primitivos de las algas y el aparato vegetativo tipo cormo de los vegetales superiores. En general no tienen órganos desarrollados para la captura de nutrientes y su transporte, ni para sostener su cuerpo, por eso son siempre plantas de pequeño porte.

2. Explica qué es una organización tipo talo. 3. ¿Por qué los briofitos no pueden vivir en ambientes secos? 4. ¿Por qué los briofitos no pueden alcanzar portes elevados?

2.2. Musgos 2.2.1. Estructura vegetativa Las almohadillas que forman los musgos están constituidas por numerosos individuos que no tienen suficiente rigidez para mantenerse erguidos por sí mismos, pero al estar agrupados se dan soporte unos a otros.

Figura 5.4. Almohadilla de musgo constituida por numerosos individuos.

Figura 5.5. Individuo de musgo separado de una almohadilla.

Si separamos de la almohadilla con cuidado un individuo y lo observamos con detalle, veremos que se diferencian en él tres partes, que aparentan ser raíz (a), tallo (b) y hojas (c), como se observa en la figura 5.5. Si tomáramos una muestra de cualquiera de estas partes y la observáramos al microscopio, veríamos que sus células son semejantes unas a otras. Por ejemplo: • En la muestra de la falsa raíz no se diferencian células especializadas en absorber el agua y las sales minerales del suelo, ya que esta absorción se realiza por todo el talo. Sin embargo, como las verdaderas raíces, sirven de sujeción al suelo. • En la falsa hoja todas las células tienen cloroplastos y, por tanto, realizan la fotosíntesis, pero no hay células especializadas en proteger a la hoja de la desecación, ni en el transporte de nutrientes. • En el aparente tallo tampoco hay diferentes tipos de células, como por ejemplo, las que constituyen los vasos conductores en los verdaderos tallos.

Reino Vegetal: Nutrición, Relación y Reproducción Por ello, ninguna de estas tres estructuras puede considerarse un verdadero órgano, como lo son la raíz, el tallo y las hojas de los demás vegetales, que sí lo son al estar constituidos por diversos tipos de células especializadas y organizadas en tejidos.

Figura 5.6. Microfotografía de una falsa hoja del musgo Funaria hygrometrica en la que se observan células semejantes con numerosos cloroplastos.

A pesar de la simplicidad de la estructura vegetativa de los briofitos, estos presentan un cierto grado de diferenciación entre sus células. Por ejemplo, unas tienen cloroplastos y otras no, por lo que hay un inicio de reparto de funciones entre las células. Además, dentro de los diferentes grupos de musgos hay distintos niveles de complejidad, ya que, por ejemplo, en los de organización más elevada se pueden observar unas células alargadas que constituyen primitivos cordones conductores, aunque no llegan a ser como los vasos conductores de las plantas cormofitas.

2.2.2. Reproducción E s p o r o f i t o

Cápsula Seda

G a m e t o f i t o

Figura 5.7. Gametofito y esporofito de un musgo.

Figura 5.8. Funaria hygrometrica, musgo de uno a tres centímetros de altura, que forma céspedes densos en lugares abiertos, húmedos y ricos en nitrógeno. Es muy común en todas partes y, en particular, en suelos de lugares incendiados.

Reino Vegetal: Nutrición, Relación y Reproducción En determinados momentos de la vida del musgo, en los extremos superiores de las plantitas, se forman órganos sexuales en cuyo interior se producen células sexuales o gametos, por ello a esas plantitas se les denomina gametofitos. Los gametos masculinos necesitan agua para desplazarse hasta los femeninos. Tras la fecundación y posterior desarrollo de la célula huevo, sobre el gametofito se forma una estructura nueva denominada esporofito porque en él se producen las esporas. Gametofito masculino

Gametofito femenino

Fecundación interna

Desarrollo de la célula huevo

Esporofito

Figura 5.9. La reproducción sexual en los musgos origina el esporofito.

5. Describe las partes del musgo que se reconocen en la figura 5.8. 6. ¿Qué diferencias observas entre las células sexuales femeninas y las masculinas? 7. ¿Cómo consigue la célula sexual masculina llegar hasta la célula femenina para unirse a ella? 8. Describe el proceso de formación del esporofito. Esporofito

Esporas

Nuevos gametofitos

Gametofito

Esporas germinadas

Figura 5.10. La reproducción asexual de los musgos origina gametofitos.

9. Las esporas se liberan en épocas secas ¿cómo se dispersan? 10. Describe el proceso de formación del gametofito.

Reino Vegetal: Nutrición, Relación y Reproducción En la reproducción de los briofitos intervienen dos tipos de células, los gametos y las esporas. Al unirse los gametos procedentes de distintos individuos, -fase sexual-, se producen combinaciones de genes. Estas combinaciones de genes determinan la aparición de nuevos caracteres entre los musgos, por lo que la fase sexual contribuye a aumentar la diversidad en la especie y, con ello, las posibilidades de adaptación al medio ambiente. Las esporas procedentes de un individuo son dispersadas por el viento a grandes distancias y cada espora, al germinar, -fase asexual-, origina un nuevo gametofito. La fase asexual contribuye a la dispersión de la especie. La parte más desarrollada y duradera de la planta de musgo es el gametofito. El esporofito pasa más desapercibido, pues es más pequeño y sólo crece sobre el gametofito en determinadas condiciones ambientales. El esporofito depende del gametofito para su nutrición. Los briofitos también se pueden reproducir sin que intervengan células especializadas y lo hacen por fragmentación del talo, es decir, por reproducción asexual. Los fragmentos desprendidos del gametofito se desarrollan originando nuevas plantas.

11. ¿Qué ventaja tiene para los musgos: a) La reproducción sexual? b) La reproducción asexual?

Observación de un musgo Objetivos • Diferenciar el gametofito del esporofito. • Comprobar la sencillez de organización del gametofito. Material • Placa de Petri • Aguja enmangada • Pinzas

• Portaobjetos y cubreobjetos • Agua • Microscopio

• Lupa • Una plantita de musgo con esporofito

Procedimiento 1º Coloca la plantita de musgo en la placa de Petri y obsérvala a la lupa. 2º Dibuja lo que observas y señala en el dibujo las partes que reconozcas. 3º Separa, ayudándote de las pinzas, una pequeña “hojita” y colócala en un porta con una gota de agua, monta el cubre y observa al microscopio. 4º Haz un esquema de lo que observas en la preparación y señala qué identificas. 5º Separa con la aguja enmangada y las pinzas una pequeña porción de las “raicillas”, que previamente has lavado para quitarles la tierra. Haz una preparación microscópica y obsérvala al microscopio. 6º Dibuja lo que observas y señala qué identificas. 7º Separa el esporofito y colócalo centrado sobre un portaobjetos. Ábrelo con la aguja enmangada. Añade una gota de agua y coloca el cubreobjetos. Observa la preparación al microscopio. 8º Dibuja lo que observas y señala qué identificas. Cuestiones 1) ¿Observas diferentes tipos de células en las “hojitas”? ¿Y en las “raicillas”? 2) Razona si las “hojas” y “raíces” de los musgos pueden ser considerados órganos. 3) ¿Cuál es la diferencia entre las células que constituyen la “hojita” y las de las “raicillas”? Relaciona estas diferencias con su función. 4) ¿Qué contiene el esporofito?

100

3 División Pteridofita 3.1. Introducción Los pteridofitos proceden de un grupo de algas verdes. El camino evolutivo que condujo a los pteridofitos resolvió mejor los problemas que planteaba la colonización del medio terrestre que el que siguieron las algas que dieron lugar a los briofitos. Son vegetales que pueden alcanzar un gran porte. En el Paleozoico (Era Primaria) formaron los primeros bosques de la Tierra y sus restos dieron lugar a muchos de los actuales yacimientos de carbón; por eso, aquel periodo del Paleozoico en el que fueron muy abundantes recibe el nombre de Carbonífero. El nombre de estas plantas procede de la palabra griega pterix que significa helecho, aunque la División Pteridofita incluye, además de los helechos, los equisetos. Los equisetos o colas de caballo tienen tallos huecos, en cuyos nudos crecen finísimas hojas que se distribuyen formando coronas. Los helechos presentan grandes hojas, por lo general, profundamente hendidas.

Figura 5.11. Equisetum maximum se desarrolla en suelos arcillosos y húmedos.

Figura 5.12. Polypodium setifere es un helecho que crece en lugares frescos y sombríos.

1. ¿Quienes fueron los antecesores de los pteridofitos? 2. Describe las diferencias entre las hojas de los equisetos y de los helechos (figura 5.11 y 5.12)

101

Reino Vegetal: Nutrición, Relación y Reproducción

3.2. Aparato vegetativo de los helechos: el cormo y los tejidos vegetales Los pteridofitos fueron las primeras plantas con una estructura vegetativa que resolvía los problemas que planteaba el medio terrestre para vivir en él. Este aparato vegetativo se llama cormo y está constituido por tres órganos diferentes: raíz, tallo y hoja. Como órganos que son están formados por tejidos, es decir, por grupos de células especializados, cada uno, en una determinada función.

HAZ

Nervio ENVÉS Vasos conductores Soro Hoja

Tallo subterraneo (Rizoma)

Raíces

Epidermis

Figura 5.13a. Aparato vegetativo de Polypodium vulgare.

Parénquima

Figura 5.13b. Corte transversal de tallo de un helecho Polypodium.

Las funciones de los tejidos del cormo son: • Protección y revestimiento. La epidermis es el tejido que recubre la planta y le protege frente a la desecación, problema con el que se enfrentan las plantas en el medio terrestre. En las partes más expuestas a la desecación, las células de la epidermis se impermeabilizan con cera, que forma la cutícula. • Absorción de nutrientes inorgánicos del suelo (agua y sales minerales). Las células especializadas en esta función se localizan en la epidermis de las raíces. • Transporte del agua y sales minerales (savia bruta) desde la raíz hasta las hojas. Las células encargadas de este transporte tienen las paredes endurecidas, son alargadas y forman vasos conductores a modo de “cañerías”, denominados vasos leñosos que constituyen un tejido conductor que recorre toda la planta. • Captura de nutrientes inorgánicos de la atmósfera (dióxido de carbono). Se hace a través de unas estructuras especializadas de la epidermis, los estomas. Los estomas son característicos de la epidermis de las hojas. También, a través de ellos, la planta expulsa el excedente de oxígeno que se genera cuando las células no consumen en la respiración aerobia todo el oxígeno que se produce en la fotosíntesis; asimismo, por los estomas expulsa a la atmósfera el vapor de agua de la transpiración.

102

Reino Vegetal: Nutrición, Relación y Reproducción • Transformación de los nutrientes inorgánicos (agua, dióxido de carbono y sales minerales) en moléculas orgánicas mediante la fotosíntesis. El tejido especializado en esta función, el parénquima clorofílico, está constituido por células que poseen cloroplastos y se encuentra principalmente en las hojas. • Transporte de nutrientes orgánicos (savia elaborada) desde las células de las hojas, a las restantes células de la planta. Se realiza también a través de unos vasos denominados vasos liberianos que forman otro tejido conductor. • Almacén de sustancias nutritivas como agua, almidón, en el parénquima de reserva. • Sostén de la planta. Realizado por unos tejidos, cuyas células tienen las paredes muy engrosadas y endurecidas. También contribuyen al sostén de la planta los vasos conductores, sobre todo los leñosos. • Crecimiento. Las células responsables del crecimiento de la planta se caracterizan por dividirse continuamente y constituyen los meristemos.

3. Completa el siguiente cuadro de los tejidos de las cormofitas.

Tejido

Funciones

Órgano donde se localiza

Epidermis Parénquima clorofílico Parénquima de reserva Vasos leñosos Vasos liberianos Meristemos

3.3. Reproducción de los helechos Aunque los pteridofitos, al ser plantas cormofitas, están adaptadas al medio terrestre en lo que se refiere a su vida vegetativa, para su reproducción sexual siguen dependiendo del agua. En los briofitos, el esporofito sólo crece en determinadas condiciones ambientales sobre el gametofito, del cual se nutre, y la planta permanente corresponde al gametofito. Sin embargo, en los pteridofitos, sólo mientras el esporofito es joven está anclado al gametofito y se nutre de él; pero al desarrollarse y ser capaz de nutrirse por si mismo, el gametofito desaparece y la planta permanente corresponde al esporofito. Al tener estructura de cormo, el esporofito de los helechos puede alcanzar mayores alturas e incluso presentar un porte arbóreo. Sin embargo, como los musgos, los helechos también necesitan el agua para que el gameto masculino se desplace hasta el femenino, por lo que los gametofitos están pegados al suelo.

103

Reino Vegetal: Nutrición, Relación y Reproducción

Soro Esporangio

Esporas

Esporofito Esporas germinadas Gametofito Vista ventral Vista lateral

Esporofito

Órgano sexual femenino Gametofito

Órgano sexual Gametos masculino

Fecundación interna

Esporofito Figura 5.14. Reproducción de los helechos.

4. ¿Qué tipo de células reproductoras originan los helechos en el envés de sus hojas?

5. ¿Qué ventajas supone la producción de esporas para un helecho? 6. ¿En qué momento de la reproducción del helecho es esencial la presencia de agua en la superficie del suelo?

7. ¿Qué ventajas supone la reproducción sexual para el helecho? 8. Describe ordenadamente cómo se reproducen los helechos. 9. Indica cuáles son las diferencias más notables entre los briofitos y los pteridofitos respecto a: a) La estructura vegetativa. b) El proceso reproductor c) La adaptación al medio terrestre d) El grado de evolución

Los pteridofitos también se pueden reproducir sin que intervengan células reproductoras, por fragmentación tanto del esporofito como del gametofito.

104

Reino Vegetal: Nutrición, Relación y Reproducción Observación del esporofito de un helecho Objetivos • Comprobar la complejidad de organización del esporofito. Material • Agujas enmangadas, portaobjetos y cubreobjetos • Lupa binocular y microscopio • Muestra de helecho con esporas Procedimiento y Cuestiones 1º Reconoce a simple vista los diferentes órganos de la planta de helecho. Comprueba la presencia de nervio en las hojas. 1) ¿Qué tejidos crees que constituirán dicho nervio? 2º Observa, así mismo, los soros. 2) ¿En qué cara de la hoja están? 3º Haz un dibujo y señala en él todo lo que has diferenciado. 4º Con ayuda de la lupa binocular y de las agujas enmangadas, observa los soros. Comprueba que están formados de numerosos esporangios. 3) ¿Qué forma tienen los esporangios y cómo están unidos a la hoja? 5º Haz un dibujo. 6º Con la lupa binocular habrás observado que todos los esporangios no tienen el mismo aspecto. Recoge, con las agujas enmangadas, diferentes esporangios y, con cuidado, colócalos bien separados en un porta con una gota de agua; monta el cubre. 7º Observa la preparación al microscopio y comprueba cómo unos esporangios están llenos de esporas y otros vacíos. Observa también las esporas. Te darás cuenta que no todas las células del esporangio son iguales, destacan una fila de células por tener su pared engrosada; gracias a ellas el esporangio se rompe, dejando en libertad las esporas que se han formado en su interior. Haz dibujos de estas observaciones.

4 División Espermafita 4.1. Introducción Las espermafitas son las plantas que mejor adaptadas están al medio terrestre, porque además de poseer una estructura vegetativa tipo cormo, como las pteridofitas, su reproducción sexual se puede llevar a cabo sin la ayuda del agua. El nombre de estas plantas procede de la palabra griega sperma que significa semilla. Las semillas se forman tras la reproducción sexual, en un aparato reproductor exclusivo de las espermafitas: la flor. Las primeras espermafitas fueron las gimnospermas. Aparecieron a finales del Paleozoico y fueron los vegetales dominantes durante el Mesozoico (Era Secundaria). Muchas especies se han extinguido y la mayoría de las que existen hoy en día son árboles que pertenecen a la Subclase Coníferas, como por ejemplo pinos y abetos. Otro grupo de las espermafitas, las angiospermas, aparecieron a finales del Mesozoico; sin embargo, no llegaron a ser formas vegetales dominantes hasta principios del Cenozoico (Era Terciaria), en el que desplazaron rápidamente a las gimnospermas. Desde entonces no han cesado su desarrollo y expansión, colonizando todos los ambientes, hasta llegar a constituir los dos tercios de la flora actual. Las angiospermas incluyen una gran variedad de árboles, arbustos y herbáceas. Figura 5.15a. Espermafita de clima templado.

Las espermafitas son los vegetales que presentan mayor complejidad, tanto en su estructura vegetativa como en la reproductora.

105

U.D. 6. NUTRICIÓN, RELACIÓN Y REPRODUCCIÓN DE LOS ANIMALES Al terminar esta unidad debes ser capaz de: • Relacionar la estructura de cada tejido animal con la función que realiza. • Definir medio interno, líquido intersticial y líquido circulante • Enumerar los aparatos y sistemas implicados en la nutrición, indicando la función de cada uno de ellos. • Diferenciar alimento y nutriente. • Diferenciar digestión intracelular y extracelular. • Diferenciar defecación y excreción. • Enumerar los cuatro tipos de aparatos digestivos en orden evolutivo y poner ejemplos de animales que posean cada uno de ellos. • Reconocer los órganos del tubo digestivo humano y las glándulas anejas. • Explicar las tendencias evolutivas de los aparatos digestivos. • Explicar las ventajas e inconvenientes del intercambio de gases en el medio acuático y en el medio terrestre. • Explicar las características de cada tipo de estructura respiratoria: piel, branquias, pulmones y tráqueas. • Indicar cómo tiene lugar el intercambio de gases en cada tipo de estructura respiratoria. • Explicar la necesidad del transporte de sustancias en el cuerpo de los animales. • Comparar aparatos circulatorios abiertos y cerrados, simples y dobles, con circulación completa e incompleta, poniendo ejemplos de animales que poseen cada uno de los tipos. • Indicar la función de arterias, venas y capilares. • Explicar las tendencias evolutivas de los aparatos circulatorios. • Indicar en qué consisten los procesos de filtración y reabsorción que llevan a cabo los sistemas excretores. • Identificar protonefridios, nefridios y nefronas. • Explicar las tendencias evolutivas de los sistemas excretores. • Diferenciar sistema nervioso central y sistema nervioso periférico en los vertebrados. • Indicar el sentido de transmisión del impulso nervioso desde que se genera hasta que se ejecuta una respuesta. • Explicar las tendencias evolutivas de los sistemas nerviosos. • Identificar las glándulas endocrinas de las personas. • Nombrar algunas hormonas e indicar la glándula que las produce y la función que realizan. • Indicar las diferencias entre la coordinación nerviosa y la coordinación hormonal. • Identificar los órganos del aparato reproductor de hombres y mujeres. • Comparar reproducción sexual y asexual y especificar sus consecuencias. • Definir gameto, gónada, fecundación, zigoto, animales unisexuales y hermafroditas. • Explicar los tipos de fecundación. • Indicar las diferencias entre ovíparos, ovovivíparos y vivíparos. • Indicar las diferencias entre desarrollo directo e indirecto.

1 Introducción Los animales, como seres pluricelulares, están constituidos por un gran número de células que viven en estrecha dependencia unas de otras, pues la vida de cada una de ellas, es decir, su nutrición, relación y reproducción no es posible sin la colaboración de las demás. El resultado del funcionamiento coordinado de todas las células es la vida del ser pluricelular, en este caso, del animal. Las células de los animales más primitivos, las esponjas, no están muy organizadas, es decir, no forman tejidos ni órganos verdaderos, ya que viven con cierta independencia unas de otras. Los primeros animales con células especializadas en tejidos, aunque todavía muy rudimentarios, son los celentéreos (medusas. corales,...). A lo largo de la evolución ha ido aumentando la variedad de tipos celulares que constituyen los distintos tejidos animales, alcanzando su máximo desarrollo en los vertebrados; así, por ejemplo, en el cuerpo humano hay más de doscientos tipos celulares diferentes. La mayor complejidad de organización de los tejidos, órganos y aparatos, así como de la coordinación entre los mismos, ha hecho posible un funcionamiento cada vez más eficaz. Todas las células del animal viven inmersas en un medio acuoso del que toman los nutrientes y al que vierten los desechos resultantes de su actividad. Este medio acuoso en los animales acuáticos más sencillos es la propia agua en la que viven, es decir, su medio externo. En animales más complejos la mayoría de sus células no están en contacto directo con el medio externo; sin embargo, las células, tanto de los animales acuáticos como terrestres, viven en un medio líquido, el medio interno. Este medio mantiene unas características propias distintas de las del medio externo. El medio interno en los animales sencillos está constituido por el líquido intersticial, que es aquel en el que viven inmersas las células. En los animales más complejos, el medio interno está formado además por líquidos que circulan por el interior de vasos, los líquidos circulantes; éstos renuevan el líquido intersticial y comunican entre sí las células, ya que transportan unas moléculas, denominadas hormonas, cuya función es coordinar las actividades de las células que forman el animal. El medio interno se abastece de nutrientes del medio externo y elimina los desechos celulares expulsándolos a este último. Además de nutrirse y relacionarse las células de un animal también se reproducen. En la mayoría de los casos, la reproducción celular no supone la reproducción del animal sino la sustitución de células muertas o el crecimiento del cuerpo. Sin embargo, la reproducción de determinadas células, las células germinales, va encaminada a la reproducción sexual del animal. Las células no destinadas a la reproducción sexual del animal se denominan células somáticas.

1. Asigna a cada número de la figura 6.1 uno de los siguientes términos: líquido circulante, líquido intersticial, líquido intracelular, nutrientes, desechos celulares.

Los tejidos animales difieren unos de otros no sólo por el tipo de célula, sino también por la cantidad y composición de la sustancia intercelular que los constituyen. El tipo de célula y de sustancia intercelular es lo que determina la función que realiza cada tejido. Figura 6.1

138

2 Tejidos animales La gran diversidad de tejidos en los animales se puede clasificar en cuatro grupos: tejido epitelial, tejido conectivo, tejido muscular y tejido nervioso.

Tejido epitelial Constituido por células estrechamente unidas, sin apenas sustancia intercelular. Se diferencian dos tipos de tejido epitelial: el epitelio de revestimiento y el epitelio glandular. Tejido epitelial de revestimiento

Tejido glandular

Cubre y protege la superficie del cuerpo, formando la piel; reviste las cavidades internas (boca, estómago, vejiga, útero, pulmón,...) y, además, está especializado en la filtración o absorción de sustancias.

Especializado en la síntesis y secreción de sustancias. Forma las glándulas.

Figura 6.2.a. Endotelio: una capa de células planas. 1. Endotelio, 2. Tejido conjuntivo.

Figura 6.2.b. Tejido epitelial pluriestratificado: varias capas de células. 1. Tejido epitelial pluriestratificado, 2. Tejido conjuntivo.

Figura 6.2.c. Glándula exocrina: vierte su secreción por conductos que desembocan en el medio externo. 1. Tejido epitelial de revestimiento, 2. Conducto secretor, 3. Células secretoras, 4. Tejido conjuntivo.

Tejido conectivo Formado por células que suelen estar separadas e inmersas en grandes cantidades de sustancia intercelular. Entre los diferentes tipos de tejidos conectivos se encuentran: la sangre, el tejido conjuntivo, el tejido cartilaginoso, el tejido óseo y el tejido adiposo. Sangre

Tejido conjuntivo

Caracterizado porque las células se encuentran inmersas en una sustancia intercelular líquida (plasma sanguíneo). Se encarga del transporte de todo tipo de sustancias y de la defensa interna.

Tiene una sustancia intercelular blanda formada por fibras y sustancia amorfa. El tejido conjuntivo laxo sirve de relleno y unión entre otros tejidos y se encuentra ampliamente distribuido por todo el cuerpo. El tejido conjuntivo denso forma los tendones y los ligamentos que unen músculos a huesos y los huesos entre sí, respectivamente.

Figura 6.3.a. Sangre. Glóbulos blancos (1.Linfocito, 2.Granulocito, 3.Monocito), 4.Glóbulos rojos o hematíes, 5.Plaquetas, 6. Sustancia intercelular o plasma.

Figura 6.3.b. Tejido conjuntivo laxo. Células (1. Fibroblasto, 2.Macrófago, 3. Linfocito, 4. Adipocito), Sustancia intercelular (5. Fibras de elastina, 6. Fibras de colágeno, 7. Sustancia amorfa), 8. Vaso sanguíneo, 9. Célula sanguínea.

139

Nutrición, Relación y Reproducción de los Animales Tejido cartilaginoso

Tejido óseo

Tejido adiposo

La sustancia intercelular es semirrígida. Forma los cartílagos que tienen algunos órganos, constituyendo el soporte de estructuras flexibles (oreja, tráquea, ….). También recubre los huesos en las articulaciones móviles, formando una superficie pulida que disminuye el rozamiento entre los huesos, lo que favorece el movimiento.

La sustancia intercelular es bastante rígida debido a las sales de calcio que la constituyen. Forma los huesos y sirve de soporte y protección.

No tiene apenas sustancia intercelular. Las células acumulan grasa y, por tanto, este tejido sirve como almacén de energía.

Figura 6.3.c. Tejido cartilaginoso hialino. 1. Células, 2. Sustancia intercelular.

Figura 6.3.d. Tejido óseo compacto. 1. Células, 2.Sustancia intercelular, 3.Conductos que albergan nervios y vasos sanguíneos.

Figura 6.3.e. Tejido adiposo. 1. Adipocito (célula grasa), 2. Núcleo de la célula, 3. Sustancia intercelular, 4. Capilar sanguíneo.

Tejido muscular Lo constituye un conjunto de células alargadas, denominadas fibras musculares, que están rodeadas de poca sustancia intercelular. Está especializado en la contracción y, por tanto, en el movimiento. El tejido responsable de las contracciones de las vísceras es el tejido muscular liso, el responsable de los movimientos del esqueleto es el tejido muscular estriado y el que forma el corazón y con sus contracciones impulsa la sangre es el tejido muscular cardiaco.

Figura 6.4.a. Tejido muscular liso. 1. Célula o fibra muscular lisa, 2. Núcleo de la célula, 3. Sustancia intercelular.

Figura 6.4.b. Tejido muscular estriado. 1. Célula o fibra muscular estriada, 2. Tejido conjuntivo.

Tejido nervioso Las células que lo constituyen, denominadas neuronas, son muy ramificadas y forman circuitos por los que se transmiten los impulsos nerviosos. Este tejido capta estímulos, almacena la información recibida y la procesa, elaborando respuestas que transmite a los músculos, vísceras y glándulas para dirigir y regular sus funciones. Actúa como coordinador de las diferentes partes del cuerpo del animal.

Figura 6.5. Conexiones entre distintos tipos de neuronas del tejido nervioso. Neurona (1.Axón, 2.Cuerpo neuronal, 3.Núcleo de la célula, 4.Dendritas)

140

Nutrición, Relación y Reproducción de los Animales

2. Indica qué tejido forma mayoritariamente cada uno de los órganos señalados en la figura 6.6.

Figura 6.6. Localización de algunos órganos en el cuerpo humano. 1. Cerebro. 4. Piel. 9. Articulación de la rodilla. 2. Glándula salivar. 5. Riñón. 10. Tibia. 3. Pulmón: 6. Médula espinal. 3.a. Capilar sanguíneo 7. Músculo sartorio. 3.b. Alveolo. 8. Tendón.

141

Nutriciรณn, Relaciรณn y Reproducciรณn de los Animales

3. Identifica y describe los tejidos animales de la figura 6.7. Indica su funciรณn.

Figura 6.7.a

Figura 6.7.b

Figura 6.7.c

Figura 6.7.e

Figura 6.7. Tejidos animales fotografiados al microscopio รณptico.

142

Figura 6.7.d

Figura 6.7.f

Nutrición, Relación y Reproducción de los Animales Disección de muslo de pollo Objetivos • Identificar a simple vista: piel, músculos, tendones, ligamentos, huesos (fémur, tibia y peroné) y articulaciones móviles. • Asignar a cada una de las partes anteriores los tejidos que las constituyen: epitelial de revestimiento, conjuntivo laxo, conjuntivo denso, adiposo, muscular estriado esquelético, cartilaginoso hialino, óseo compacto y óseo esponjoso. • Describir las diferentes partes que se observan. • Dibujar diferentes estructuras observadas, indicando las partes que se reconocen. Material • Bisturí • Aguja enmangada • Muslo de pollo

• Pinzas • Bandeja de disección • Microscopio

• Tijeras • Guantes • Lupa de mano

• Navaja • Portaobjetos y cubreobjetos

Procedimiento y observaciones 1º Observa la piel externamente a) Fíjate en los puntos de inserción de las plumas. ¿Están distribuidos de cualquier modo o siguen algún orden? Dibújalo en una silueta de muslo. b) Haz también un dibujo ampliado del punto de inserción. Para observarlo mejor, ayúdate de la lupa si es necesario. c) Teniendo en cuenta que las aves son animales homeotermos y que las plumas sirven como aislante térmico, da alguna explicación que relacione esa distribución de las plumas con la función que desempeñan. 2º Retira la piel poco a poco a) Comprueba que la piel está constituida por dos capas: epidermis y dermis. b) Describe como es la capa más externa. ¿Qué nombre recibe? ¿De qué tejido está constituida? c) Dale la vuelta a la piel y describe cómo es la capa interna. ¿Qué nombre recibe? ¿De qué tejido está constituida? 3º Al retirar la piel irás observando que, bajo ella, en algunas zonas, hay una capa de “grasa” a) ¿De qué tejido se trata? b) Coge una pequeña muestra (como una cabeza de alfiler) y extiéndela en un portaobjetos con ayuda de las pinzas y de la aguja enmangada. Coloca sobre la muestra el cubreobjetos. A continuación, pon un trozo de papel de filtro encima y aplasta suavemente la muestra para que se extienda todavía más, teniendo cuidado de que no se deslice el cubre sobre el portaobjetos. c) Observa al microscopio. Haz un dibujo del tejido, señalando en él lo que identifiques. d) ¿Para qué ha sido necesario extender y aplastar la muestra? 4º Una vez retirada la piel a) Observa una fina capa que envuelve a los músculos y a los tendones. Descríbela. ¿De qué tejido se trata? b) Observa los haces musculares. ¿De qué tejido están constituidos? c) Observa los tendones y descríbelos. ¿Qué función realizan los tendones? ¿De qué tejido están constituidos? d) Dibuja un haz muscular y su tendón. 5º Separa los músculos de los huesos sin romper las articulaciones a) Observa los huesos (fémur, tibia y peroné) y las articulaciones. b) ¿Qué mantiene unidos al fémur con la cintura pélvica y con la tibia? Describe cómo son esas uniones. ¿De qué tejido están constituidas? ¿A qué se debe el que cueste tanto cortarlas? c) Describe los extremos articulares del fémur. ¿De qué tejido están constituidos? ¿Qué función desempeñan? d) Dibuja el fémur y señala en el dibujo las epífisis (cabezas del hueso) y la diáfisis (caña). 6º Haz tres cortes transversales en el fémur, por las epífisis y por la diáfisis a) ¿Qué diferencia observas en sus estructuras? b) Relaciona esta diferencia con los dos tipos de tejido óseo: esponjoso y compacto, que constituyen un hueso largo como el fémur.

143

3 Nutrición de los animales 3.1. Nutrición en el ser humano, un ejemplo de nutrición animal Para comprender cómo viven las células de un animal complejo, vamos a considerar una de los varios billones de células que constituyen el cuerpo del ser humano, una célula del tejido muscular localizada en el bíceps. Esta célula, junto con las restantes que forman ese músculo, realiza una función específica en nuestro organismo, llevar a cabo movimientos de gran eficacia. Pero esta célula para vivir precisa satisfacer sus necesidades, por lo que requiere la cooperación de los demás tipos de células que forman los otros tejidos, órganos y aparatos del cuerpo.

Alimentos y nutrientes Restos no aprovechables de los alimentos Oxígeno

Amarillo Marrón Azul

Desechos celulares Dioxido de carbono

Negro

Moléculas nitrogenadas

Verde

Figura. 6.8

144

Nutrición, Relación y Reproducción de los Animales Cuando comes, el alimento que tomas está destinado a nutrir todas tus células. Pero, por ejemplo, un pedazo de manzana es demasiado grande para ellas. Se tiene que romper en fragmentos más pequeños y las macromoléculas o polímeros que los componen se tienen que dividir en sus unidades o monómeros, que son moléculas lo suficientemente pequeñas como para poder entrar en las células. Estas moléculas son los nutrientes.

1. ¿Cómo se llama este proceso de ruptura de los alimentos? ¿Dónde se realiza, dentro o fuera de las células, es decir, es intra o extracelular?

2. Indica qué moléculas resultan de la ruptura de la molécula de almidón, de una proteína y de una grasa.

3. ¿Qué aparato realiza este proceso? 4. ¿Qué diferencia hay entre alimento y nutriente? Pon ejemplos de cada uno de ellos. El alimento se ha transformado en nutrientes que pueden ser absorbidos por las células. Sin embargo, no todas las partes de la manzana pueden ser suficientemente divididas para que las células las utilicen. Los restos no digeridos, como la celulosa, son eliminados al medio externo.

5. ¿Cómo se llama el proceso de expulsión de los restos no digeridos? ¿Qué nombre reciben estos restos?

6. ¿Qué aparato realiza dicho proceso de expulsión? 7. ¿Qué aparato se encarga de llevar los nutrientes a la célula del bíceps? 8. ¿De dónde toma los nutrientes la célula del bíceps? 9. Pinta, sobre la figura 6.8, utilizando los colores correspondientes, el recorrido que siguen los alimentos y nutrientes desde la boca hasta la célula del bíceps, así como el recorrido de los restos no aprovechables de los alimentos.

Uno de los nutrientes que necesitan las células es el oxígeno, que utilizan para liberar la energía que contienen las moléculas orgánicas, es decir, para respirar.

10. ¿Qué aparato coge el oxígeno para todas las células de tu cuerpo? 11. ¿Qué aparato hace llegar el oxígeno hasta la célula de tu bíceps? 12. Pinta, sobre la figura 6.8, utilizando el color correspondiente, el recorrido que sigue el O2 hasta alcanzar la célula del bíceps.

Las reacciones químicas que se llevan a cabo en tus células producen desechos, como dióxido de carbono y moléculas nitrogenadas, que si no fuesen eliminadas intoxicarían las células. El proceso de eliminación de estos desechos al exterior del cuerpo se llama excreción.

145

Nutrición, Relación y Reproducción de los Animales

13. ¿A dónde vierte la célula del bíceps sus productos de desecho? 14. ¿Qué aparato recoge estos desechos y los transporta? 15. ¿Qué aparatos se encargan de expulsar del cuerpo los desechos celulares? Indica cuáles son estos desechos y los nombres que reciben los productos expulsados de los que forman parte.

16. Pinta en la figura 6.8, utilizando los colores correspondientes, el recorrido que siguen los desechos celulares desde la célula del bíceps hasta ser expulsados al exterior del cuerpo.

17. Enumera los aparatos que intervienen directamente en la nutrición de las células del cuerpo humano.

3.2. Tendencias evolutivas de los aparatos relacionados con la nutrición 3.2.1. Aparatos digestivos A lo largo de la evolución de los animales el tipo de digestión ha ido variando. Los primeros animales realizaban una digestión totalmente intracelular, en la actualidad ese es el caso de las esponjas. Después surgieron animales que completaban la digestión intracelular con una digestión extracelular, es decir, que llevaban a cabo una digestión mixta, como los celentéreos. Posteriormente, aparecieron animales que realizaban una digestión exclusivamente extracelular. En la actualidad, la mayoría de los animales llevan a cabo este último tipo de digestión en un aparato digestivo en forma de tubo. Podemos entender esta evolución si tenemos en cuenta que la digestión intracelular es menos ventajosa porque sólo permite la captura de partículas pequeñas de alimento y, además, cada célula debe ser capaz de llevar a cabo todos los procesos de transformación del alimento en nutrientes y de expulsión de los desechos. La digestión extracelular, por el contrario, permite al animal la captura de alimentos de mayor tamaño y en más cantidad.

Lombriz intestinal Medusa

Lombriz de tierra

Salamandra

Figura 6.9. Tipos de aparatos digestivos.

146

Nutrición, Relación y Reproducción de los Animales El paso progresivo de la digestión intracelular a la mixta y posteriormente a la extracelular fue posible gracias a la aparición de aparatos digestivos que en los primeros animales consistían en una cavidad gástrica con una sola abertura; más tarde tenían forma de tubo que recorría el interior del cuerpo del animal y se abría al exterior por dos orificios y posteriormente, en el tubo se diferenciaron partes especializadas en distintos procesos. Este último modelo de aparato digestivo es el que poseen actualmente la mayoría de los animales y, como el alimento se mueve en un sólo sentido, avanzando de la boca al ano, permite que mientras el alimento es ingerido por el extremo anterior del tubo, sea digerido en el siguiente tramo, absorbido a continuación y los residuos eliminados por el extremo posterior.

18. Asigna a cada uno de los animales de la figura 6.9 el tipo de aparato digestivo que le corresponde: a) Cavidad digestiva con un orificio. b) Tubo digestivo sin partes diferenciadas. c) Tubo digestivo con partes diferenciadas. d) Tubo digestivo con partes diferenciadas y glándulas anejas.

19. Enumera ordenadamente, del extremo anterior al posterior, las partes diferenciadas del tubo digestivo de: a) el ser humano (figura 6.8) b) la salamandra (figura 6.9)

20. a) ¿Cuáles son las glándulas anejas del aparato digestivo del ser humano? Indica a qué parte del tubo digestivo vierte su secreción cada una de ellas. b) ¿Qué tipo de digestión realiza el ser humano?

3.2.2. Estructuras respiratorias El tipo de estructura respiratoria está relacionada no sólo con el grado de complejidad del cuerpo del animal sino también con las características del medio en el que vive, acuático o terrestre (aéreo). El medio acuático tiene la ventaja de que los gases están disueltos en el agua y ésta mantiene húmedas las superficies respiratorias, lo que facilita el intercambio de gases. Sin embargo, tiene el inconveniente de que la proporción de oxígeno en el agua es unas veinticinco veces menor que en el aire y la de dióxido de carbono es mayor que en éste, por lo que la velocidad de difusión de estos gases entre el medio acuático y el medio interno del animal es más lenta.

Figura 6.10. Superficie respiratoria de la liebre de mar y la babosa.

Por el contrario, aunque en el medio terrestre la velocidad de intercambio de gases entre el medio interno del animal y el aire es mayor, existe el inconveniente de que el animal debe mantener la superficie respiratoria húmeda aunque el ambiente sea seco.

147

Nutrición, Relación y Reproducción de los Animales

21. Explica por qué la superficie respiratoria de la liebre de mar es mucho mayor que la de la babosa si los dos animales tienen parecidas necesidades respiratorias. Indica cuál es la otra diferencia entre ambas estructuras respiratorias. Existen cuatro tipos de estructuras respiratorias: la piel, las branquias, los pulmones y las tráqueas, a través de las cuales se realizan las respiraciones cutánea, branquial, pulmonar y traqueal, respectivamente. • Piel. Los animales que realizan respiración cutánea tienen el cuerpo cubierto por una piel fina y húmeda que está en contacto con capilares sanguíneos. Tienen respiración cutánea las lombrices de tierra y otros anélidos, algunos moluscos y los anfibios • Branquias. Son evaginaciones o expansiones de la piel que se proyectan hacia el medio externo en forma de láminas o filamentos más o menos ramificados, en cuyo interior se encuentran capilares sanguíneos. La piel de las branquias se caracteriza por ser fina y se mantiene húmeda porque el medio externo es acuático. Las branquias son órganos característicos de algunos anélidos y moluscos, crustáceos, equinodermos, peces y larvas de anfibios. • Pulmones. Son invaginaciones de la piel que forman cavidades en el interior del animal, estando así protegida de la desecación que produce el aire en el medio terrestre. La piel de estas cavidades también es fina y está en contacto con capilares. Tienen pulmones los caracoles y las babosas, los anfibios, los reptiles, las aves y los mamíferos. • Tráqueas. Son tubos ramificados cuyo diámetro va disminuyendo a medida que se adentran en el cuerpo del animal. A través de estos tubos el aire llega directamente a las células. La respiración traqueal es característica de los insectos y de otros artrópodos terrestres, como los arácnidos y los miriápodos.

Medio externo Liquido intersticial Liquido circulante Liquido intracelular

d Figura 6.11. Tipos de estructuras respiratorias.

148

Medio interno

Nutrición, Relación y Reproducción de los Animales

22. Asigna a cada dibujo de la figura 6.11 el nombre de la estructura respiratoria que representa.

23. Describe el recorrido del oxígeno desde el medio externo hasta las células del interior del animal en cada uno de los cuatro tipos de estructuras respiratorias.

24. Indica la diferencia entre la respiración traqueal y los otros tres tipos de respiración.

25. ¿Cuál es la principal diferencia entre las branquias y los pulmones? Relaciona esta diferencia con el hecho de que las branquias sean características de animales acuáticos y los pulmones de animales terrestres.

3.2.3. Aparatos circulatorios En los animales de organización sencilla, las células están próximas al medio externo y, por tanto, toman los nutrientes y expulsan los desechos directamente a él. Es el caso de las esponjas y los celentéreos. Al aumentar la complejidad de la organización de las células en tejidos, órganos y aparatos, así como el tamaño de los animales, no todas las células del animal pueden intercambiar sustancias con el medio externo y se hace necesario un sistema de transporte. El aparato circulatorio no sólo realiza funciones de transporte sino que contribuye a mantener constantes las características del medio interno, amortiguando los posibles cambios que las variaciones de las condiciones físico-químicas del medio externo pudieran introducir en él. La estabilidad del medio interno es imprescindible para la vida celular. Cualquier aparato circulatorio está constituido por un líquido circulante, que es parte del medio interno, y se desplaza por el organismo actuando como vehículo de transporte; los vasos por los que circula y un sistema que mueva dicho líquido. El líquido circulante está constituido mayoritariamente por agua, en la que se encuentran moléculas inorgánicas (sales minerales, oxígeno, dióxido de carbono, ...), moléculas orgánicas (glucosa, aminoácidos, pigmentos respiratorios, anticuerpos, colesterol,...) y células con función defensiva. En unos animales los pigmentos respiratorios, como la hemoglobina, cuya función es el transporte del oxígeno y del dióxido de carbono, se encuentran libres en el líquido circulante, y en otros animales más complejos, en el interior de células especializadas, los glóbulos rojos, hematíes o eritrocitos. Los vasos circulatorios pueden formar: • un aparato circulatorio cerrado en el que el líquido circulante se mueve por el interior de un circuito formado por tres tipos de vasos. Las arterias, por las que el líquido circulante se dirige desde el sistema de bombeo hacia las células. Las venas, que lo conducen en sentido contrario, desde las células hasta el sistema de bombeo. Los capilares, vasos de pequeño diámetro que conectan arterias y venas entre sí y a través de cuyas paredes el líquido circulante y el líquido intersticial intercambian sustancias. Tienen aparato circulatorio cerrado los anélidos, los cefalópodos y los vertebrados. • un aparato circulatorio abierto, en el que el líquido circulante sale de los vasos y se mezcla con el líquido intersticial. Tras los intercambios con las células, el líquido vuelve al sistema circulatorio. Este tipo de aparato circulatorio es característico de los moluscos bivalvos y univalvos, así como de los artrópodos.

149

Nutrición, Relación y Reproducción de los Animales El sistema que mueve el líquido circulante por el interior de los vasos se caracteriza por tener un mayor desarrollo de su tejido muscular, cuya contracción provoca el movimiento de dicho líquido. Este sistema puede estar distribuido en varias zonas de los vasos, denominados entonces vasos contráctiles, o localizado en una única zona, formando un corazón.

26. ¿Cuáles son las funciones que realiza el aparato circulatorio? 27. ¿Por qué el aparato circulatorio, para renovar el líquido intersticial, necesita relacionarse con los órganos digestivos, respiratorios y excretores?

28. Indica qué tipo de aparato circulatorio representan los esquemas a y b de la figura 6.12 y asigna a cada número el término que le corresponda: arteria, capilares, líquido circulante, líquido intersticial, sistema de bombeo y vena.

Figura 6.12.a

Figura 6.12. b

Lombriz de tierra

Caracol

Figura 6.13. Aparatos circulatorios de la lombriz de tierra y un caracol.

29. Compara los aparatos circulatorios de la lombriz de tierra y el caracol. A lo largo de la evolución de los vertebrados la circulación de la sangre se va haciendo más compleja, complejidad que está estrechamente relacionada con la diferente organización del corazón.

150

Nutrición, Relación y Reproducción de los Animales En los peces el corazón tiene sólo dos cavidades, una aurícula, a la que llega la sangre, y un ventrículo del que sale. En los anfibios y reptiles, excepto los cocodrilos, el corazón consta de tres cámaras: dos aurículas en la parte superior, separadas entre sí y relacionadas ambas con un único ventrículo. En los vertebrados más evolucionados, cocodrilos, aves y mamíferos, el corazón tiene cuatro cámaras: dos aurículas en la parte superior y dos ventrículos, diferenciándose en este corazón dos lados separados por un tabique, hasta el punto de que se habla de un corazón derecho y un corazón izquierdo. Dependiendo del número de cámaras del corazón, dos, tres o cuatro, la sangre recorre todo el cuerpo siguiendo un único circuito, pasando una sola vez por el corazón, o describiendo dos circuitos que coinciden en el corazón. Según este criterio la circulación se considera simple o doble. • Circulación simple: Cuando el corazón tiene dos cavidades, una aurícula y un ventrículo, existe un solo circuito por el que se mueve la sangre en su recorrido por todo el cuerpo; es decir, la sangre que sale del corazón va directamente al aparato respiratorio y de éste a los restantes órganos, desde donde retorna al corazón. • Circulación doble: Cuando el corazón tiene tres o cuatro cavidades la sangre recorre dos circuitos, uno desde el corazón al aparato respiratorio y de éste al corazón y otro desde el corazón a los demás órganos del cuerpo y de éstos nuevamente al corazón. En la circulación doble, el número de cámaras del corazón condiciona el que la sangre procedente del aparato respiratorio, rica en oxígeno y pobre en dióxido de carbono, se mezcle o no con la sangre procedente del resto de los órganos, pobre en oxígeno y rica en dióxido de carbono, por lo que hay dos tipos de circulación doble: incompleta y completa respectivamente.

Figura 6.14. Aparatos circulatorios de los vertebrados.

30. a) Indica qué señala cada uno de los números de los esquemas A, B y C de la figura 6.14. b) Describe la circulación de la sangre por cada uno de estos modelos de aparato circulatorio y explica si es simple o doble, completa o incompleta. c) Indica a qué clase de vertebrados corresponde cada uno de estos modelos.

151

Nutrición, Relación y Reproducción de los Animales

31. Razona si es cierta o no una idea muy extendida según la cual, las arterias son vasos por los que circula sangre oxigenada y las venas vasos por los que circula sangre pobre en oxígeno.

32. Los animales homeotermos, como las aves y los mamíferos, necesitan grandes cantidades de oxígeno para cubrir el gasto energético que supone mantener la temperatura constante. Esto conlleva también una producción elevada de dióxido de carbono. a) Razona qué tipo de circulación doble satisfará mejor estas necesidades. b) ¿Qué inconveniente tendría la circulación simple para aves y mamíferos?

3.2.4. Sistemas excretores En los animales más sencillos los desechos que producen las células pasan al líquido intersticial y de éste al medio externo a través de la superficie corporal, es decir, carecen de estructuras excretoras. Es el caso de las esponjas y los celentéreos. Los demás animales tienen un sistema excretor que consiste en tubos que recogen los desechos celulares y los vierten al medio externo. El sistema excretor más primitivo está formado por protonefridios. Éstos consisten en unas células ciliadas o flageladas, denominadas células flamígeras por su aspecto de llama, especializadas en filtrar el líquido intersticial. En esta filtración las moléculas de pequeño tamaño contenidas en el líquido intersticial, pasan al interior de los tubos excretores a través de las células flamígeras. Entre estas moléculas se encuentran los desechos que las células del animal vierten a él. Las células flamígeras, con la ayuda de sus cilios o flagelos, impulsan el líquido filtrado hacia el medio externo por un sistema ramificado de tubos finos, que desembocan en conductos excretores dispuestos a lo largo del cuerpo del animal. Finalmente este filtrado con los desechos es expulsado por poros excretores.

Figura 6.15. Sistema excretor, formado por protonefridios, de una planaria.

33. Indica qué señala cada uno de los números de la figura 6.15. 152

Nutrición, Relación y Reproducción de los Animales En animales más evolucionados, que ya poseen aparato circulatorio, además de líquido intersticial existe líquido circulante. Un tipo de sistema excretor relacionado con el aparato circulatorio es el formado por nefridios. Los nefridios son tubos que tienen un extremo ensanchado en forma de embudo con el borde ciliado y abierto al medio interno, y el otro extremo abierto al exterior, formando un poro excretor. Las células expulsan sus desechos al líquido intersticial y éste se introduce en los nefridios ayudado por los cilios. Los nefridios están rodeados de vasos circulatorios y esto permite, tanto que los desechos del líquido circulante pasen a los tubos excretores, como que sustancias útiles que iban a ser excretadas vuelvan al líquido circulante, es decir, se produce su reabsorción. Algunas de las sustancias útiles que se recuperan durante la reabsorción son: glucosa, aminoácidos, agua, K+, Na+...

Figura 6.16. Sistema excretor de una lombriz de tierra.

34. Colorea en la figura 6.16 los nefridios y señala los poros excretores y, en la ampliación, los vasos circulatorios.

35. Compara los sistemas excretores de la planaria y la lombriz de tierra.

Para llevar a cabo los procesos de filtración del medio interno y reabsorción de las sustancias útiles existen diferentes modelos de sistemas excretores que suponen soluciones distintas al problema de la eliminación de los desechos celulares. La distribución en el cuerpo del animal de los tubos excretores y, por tanto, de los poros excretores, varía de unos grupos de animales a otros. Los vertebrados tienen un nuevo modelo de sistema excretor en el que los tubos excretores no se hallan distribuidos por todo el cuerpo, sino que se concentran y localizan en zonas concretas. Ello requiere que los desechos celulares lleguen hasta los tubos excretores y de esto se encarga el aparato circulatorio. En los vertebrados el sistema de excreción está formado por nefronas. Cada nefrona es un tubo excretor cuyo extremo anterior cerrado y ensanchado en forma de saco, la cápsula de Bowman, rodea un conjunto de capilares muy replegados, el glomérulo. La cápsula de Bowman se continúa en un tubo que está rodeado de capilares. Este tubo está más o menos desarrollado según la clase de vertebrados. En la nefrona de los mamíferos se diferencian zonas en las que el tubo está muy replegado y otras en las que es más recto. Numerosas nefronas desembocan en unos tubos de mayor diámetro, los tubos colectores. Las nefronas y los tubos colectores se hallan agrupados en unas zonas concretas del animal, formando órganos denominados riñones. Los riñones se conectan con el medio externo a través de unos tubos, los uréteres (figura 6.8).

153

Nutrición, Relación y Reproducción de los Animales La estrecha relación que existe entre los capilares del glomérulo y la cápsula de Bowman favorece el filtrado de la sangre. La sangre que entra al glomérulo contiene nutrientes y desechos, además de células sanguíneas, anticuerpos, etc. La mayor parte de los desechos son nitrogenados y, de ellos, el más abundante en la orina de los mamíferos es la urea. La sangre que sale del glomérulo ya filtrada contiene las mismas células sanguíneas y las moléculas de mayor tamaño, como los anticuerpos, pero menor cantidad de moléculas pequeñas como nutrientes y desechos, ya que una parte de ellos han pasado a la cápsula de Bowman. En la región tubular de la nefrona se produce la reabsorción de las sustancias útiles que contiene el líquido resultante de la filtración, de manera que el producto que va a ser excretado, la orina, sólo lleva lo que el organismo necesita expulsar fuera para mantener su equilibrio interno.

Figura. 6.17. Estructura interna del riñón de un mamífero. 1. Riñón, 2. Uréter, 3. Arteria renal, 4. Vena renal.

36. Colorea y señala sobre la figura 6.17.b el tubo colector y una de las dos nefronas; y en la 6.17.c señala el glomérulo y las dos zonas ampliadas de la nefrona (cápsula de Bowman y región tubular).

37. Indica en qué parte de la nefrona tiene lugar el filtrado de la sangre ¿Qué semejanzas y diferencias hay entre la sangre que entra en el glomérulo y la que sale?

38. Explica la función que se lleva a cabo en la región tubular de la nefrona y la importancia de esta función.

39. Indica qué diferencia hay entre la sangre que entra al riñón por la arteria renal y la que sale por la vena renal.

154

Nutrición, Relación y Reproducción de los Animales En resumen, en los animales con sistemas excretores primitivos las células vierten sus desechos al líquido intersticial y de éste pasan a los tubos excretores que se abren al medio externo. En los animales más evolucionados, las células también vierten sus desechos al líquido intersticial, pero de éste pasan al líquido circulante que los transporta hasta los tubos excretores, localizados en una zona concreta del cuerpo. Paralelamente a este cambio evolutivo ha ido aumentando la longitud de los tubos excretores y, con ello, la superficie de intercambio entre el aparato circulatorio y el sistema excretor; por lo que la excreción resulta más eficaz.

40. Destaca las semejanzas y diferencias entre los sistemas excretores de invertebrados y de vertebrados.

4 Relación en los animales 4.1. Sistemas de relación en el ser humano

Sistema nervioso Glándulas secretoras de hormonas

Figura. 6.18.

155

U.D. 7. PHYLA DEL REINO ANIMAL

Al terminar esta unidad debes ser capaz de: • Enumerar las características que poseen los seres vivos que se clasifican en el Reino Animal. • Enumerar las principales características de cada phylum del Reino Animal. • Ordenar evolutivamente distintos phyla animales o representantes de los mismos. • Incluir a un animal en su phylum correspondiente, indicando las razones. • Utilizar claves simplificadas para clasificar animales.

1 Introducción El Reino Animal reúne a los seres eucariotas pluricelulares que utilizan la materia orgánica como fuente de materia y energía y que se caracterizan por poseer células contráctiles que les dotan de movimiento y células nerviosas que les permiten controlar ese movimiento. Según el registro fósil, los primeros animales datan de hace unos 670 millones de años, en el Precámbrico, antes de la Era Primaria.

2 Phylum Porifera Los representantes de este phylum son las esponjas, animales exclusivamente acuáticos, que tienen el cuerpo en forma de saco, fijado por la base a un sustrato y perforado por numerosos poros, que dan nombre al grupo. Por estos poros se introduce el agua que, posteriormente, sale por una abertura de mayor tamaño, el ósculo, situada en la parte superior del cuerpo. Las células que constituyen estos animales no están muy organizadas, por lo que no forman órganos. Es decir, las células satisfacen sus necesidades con cierta independencia, estando cada una de ellas en relación directa con el agua, de la que toman el oxígeno y los nutrientes y a la que vierten el dióxido de carbono y otros productos de desecho. Las esponjas llevan a cabo una digestión intracelular. No tienen aparato digestivo, respiratorio, excretor, ni circulatorio.

1. En la figura 7.1. señala: el ósculo, los poros y la zona de fijación al Figura 7.1. Corte del cuerpo de una esponja.

sustrato. Indica mediante flechas el sentido de entrada y salida del agua.

Figura 7.2. Esta esponja adapta su forma al sustrato donde crece de forma masiva. Los ósculos se encuentran cerca unos de otros.

Figura 7.3. Esta esponja perfora la roca calcárea sobre la que vive.

Las esponjas tampoco tienen sistema nervioso ya que, aunque tienen células nerviosas, éstas no se hallan conectadas entre sí. Se reproducen tanto asexual como sexualmente. En este caso los gametos no se producen en gónadas, sino en células que se hayan distribuidas por el cuerpo. Algunas esponjas producen sólo gametos femeninos o masculinos, otras son hermafroditas.

170

Phyla del Reino Animal

3 Phylum Cnidaria (Celentéreos) Pertenecen a este phylum las medusas, los corales y las anémonas, la hidra de agua dulce,… Estos animales, como las esponjas, son exclusivamente acuáticos y tienen el cuerpo en forma de saco, pero, a diferencia de ellas, tienen más células especializadas formando tejidos. Los celentéreos fueron los primeros animales que poseyeron un sistema nervioso, aunque muy sencillo, está formado por un conjunto de neuronas dispersas e interconectadas, formando una red (figura 6.20). También poseen células musculares que se contraen y relajan bajo las órdenes de dicho sistema nervioso. Esto les permite mover partes de su cuerpo y desplazarse. También se diferencian de las esponjas en que los celentéreos poseen una verdadera cavidad digestiva. Esta cavidad digestiva presenta una única abertura, que sirve tanto para la entrada de los alimentos como para la expulsión de los desechos. Dicha abertura está rodeada de tentáculos móviles provistos de unas células, denominadas cnidoblastos, exclusivas de estos animales y que producen un líquido urticante. Cuando los tentáculos entran en contacto con una posible presa, los cnidoblastos le inyectan el líquido urticante, paralizándola, y así resulta más fácil introducirla en su cavidad digestiva, donde comienza a ser digerida. La digestión se completa en el interior de las células, por tanto, los celentéreos realizan una digestión mixta. Como la mayoría de las células de estos animales están en contacto con el agua, no tienen otros aparatos relacionados con la nutrición. Las células urticantes tienen también una función defensiva.

Figura 7.4. Esta medusa sólo tiene 6cm. de diámetro. Por la noche emite una luminiscencia violácea.

Figura 7.5. Corte del cuerpo de un pólipo y de una medusa.

Los animales de este phylum pueden presentar dos formas de vida: • La forma pólipo es la de aquellos celentéreos que viven adheridos a un sustrato y no se mueven libremente, aunque pueden cambiar su emplazamiento. Tienen esta forma de vida la hidra de agua dulce, las actinias y las anémonas. Hay especies de celentéreos que forman colonias. Una colonia se origina a partir de un único progenitor que, por reproducción asexual, da origen a muchos individuos que permanecen juntos, compartiendo una estructura que construyen entre todos. Un ejemplo de celentéreo colonial es el de los corales, pólipos que construyen las estructuras calcáreas que forman los arrecifes coralinos. • La forma medusa corresponde a los celentéreos de vida libre que se desplazan impulsados por sus propios órganos o por las corrientes.

171

Phyla del Reino Animal

1. En la figura 7.5 señala la boca, los tentáculos y la cavidad digestiva, tanto en el pólipo como en la medusa.

2. Indica cuáles son las células características de los animales de este phylum y cuál es su función.

Figura 7.6. Colonia de coral rojo frecuente en el Mediterráneo entre 20 y 200 m. de profundidad. El esqueleto posee color rojo debido a las sales de hierro que contiene. Del esqueleto común afloran algunos individuos que muestran su cuerpo en forma de saco con tentáculos; otros individuos permanecen recogidos.

Figura 7.7. Formas pólipo y medusa de Aurelia aurita.

Algunas especies de celentéreos son únicamente pólipos durante toda su vida, éstas se reproducen tanto sexual como asexualmente (figura 6.23). Otras son siempre medusas y sólo tienen reproducción sexual. También hay especies que alternan, a lo largo de su vida, la fase pólipo y la fase medusa. Las medusas liberan sus gametos en el agua, que tras la fecundación, dan lugar a larvas. Éstas se fijan a las rocas, transformándose en pólipos, los cuales se reproducen asexualmente mediante divisiones transversales, permaneciendo unidos durante un cierto tiempo y formando una colonia. A medida que van madurando los individuos de la colonia se van separando, emprendiendo vida libre como medusas, las cuales se reproducirán de nuevo sexualmente con lo que se vuelve a iniciar el ciclo reproductor.

3. En los celentéreos que alternan a lo largo de su vida las formas pólipo y medusa ¿cuál de estas formas se origina por reproducción asexual y cuál sexualmente?

172

Phyla del Reino Animal

4 Phylum Plathelmintha A partir de un grupo de animales, antecesores también de los celentéreos, surgieron unos gusanos planos, que por ello reciben el nombre de platelmintos (del griego platy = plano; helminthes = gusanos). Pertenecen a este phylum animales de vida libre como las planarias, y parásitos como las tenias o las duelas. Los platelmintos se diferencian de las esponjas y los celentéreos en que en un extremo de su cuerpo se concentran células nerviosas, formando ganglios, conectados a órganos de los sentidos muy sencillos. Esto supone una cefalización incipiente del sistema nervioso (figura 6.20). Puesto que los órganos de los sentidos permiten conocer mejor el ambiente, el extremo en el que se concentran es la cabeza, y ésta determina el sentido de movimiento de los animales. El extremo del cuerpo del animal donde se encuentra la cabeza se considera el extremo anterior y el opuesto, el extremo posterior. Además el cuerpo de estos animales presenta un lado izquierdo y otro derecho, simétricos entre sí, por lo que tienen simetría bilateral. Este tipo de simetría la presenta, a partir de los platelmintos, la mayoría de los animales. Los animales de este phylum no sólo tienen un sistema nervioso más complejo que los celentéreos, sino que además tienen un sistema excretor constituido por protonefridios y un aparato reproductor. Sin embargo, al igual que los celentéreos, tienen una cavidad digestiva con un solo orificio y no tienen ni aparato respiratorio ni circulatorio. Salvo raras excepciones los platelmintos son hermafroditas. Este phylum incluye a los primeros animales poseedores de órganos copuladores que les permitieron llevar a cabo una fecundación interna. Son ovíparos. Figura 7.8. Plano que muestra la simetría bilateral.

Figura 7.9. La duela hepática parasita el hígado de ovejas, vacas y otros mamíferos, provocando la obstrucción de los conductos biliares.

Figura 7.10. Esta planaria, de unos centímetros de longitud, se desplaza sobre el fondo marino con la ayuda de un mucus que segrega y de los numerosos cilios que posee. Se alimenta de ascidias, y de pequeños crustáceos.

1. Indica las semejanzas y las diferencias entre los platelmintos y los celentéreos.

173

5 Phylum Mollusca Los moluscos surgieron por evolución de algunos gusanos planos que habían desarrollado caparazones protectores. La mayor complejidad de los moluscos se pone de manifiesto en el desarrollo de sus aparatos. Por ejemplo, el aparato digestivo tiene forma de tubo y, por tanto, dos orificios, el anterior, la boca, y el posterior, el ano. En este tubo hay diferentes partes y también tiene glándulas anejas. Puesto que los moluscos viven en distintos medios, no todos tienen las mismas estructuras respiratorias, éstas pueden ser según los casos: branquias, piel o pulmones (figura 6.11). El aparato circulatorio es abierto, salvo en los cefalópodos (figura 6.13). Hay especies de moluscos que son hermafroditas con fecundación cruzada y otras son unisexuales. Son ovíparos y la mayoría tienen metamorfosis. Los moluscos presentan una mayor cefalización que los platelmintos y también poseen ganglios en la masa visceral y en el pie. Los ganglios están conectados por nervios longitudinales y transversales.

Figura 7.11. Corte longitudinal de un pulpo en el que se destaca la posición de los ganglios de su sistema nervioso.

Figura 7.12. El pulpo sólo abandona su guarida entre las rocas para capturar a sus presas o ante un peligro.

Los animales de este phylum presentan gran variedad de formas, tanto en su aspecto externo como en su modo de vida; habitan desde las profundidades marinas hasta las montañas. El nombre de estos animales hace referencia a su cuerpo blando (del latín mollis = blando) y está formado por tres partes: cabeza, masa visceral y pie. Pero en algunas clases de moluscos esta organización básica del cuerpo está modificada como consecuencia de adaptaciones a ciertas formas de vida. El pie es un órgano musculoso cuya forma y posición da nombre a las diferentes clases de moluscos: • Gasterópodo significa «pie en posición ventral». El pie de estos animales es plano, en forma de suela, y les permite desplazarse lentamente sobre el sustrato. Son gasterópodos los caracoles, las lapas y las babosas o limacos. La mayoría de los gasterópodos tienen una concha que protege su cuerpo blando. La concha está formada por una sola pieza denominada valva, por eso los gasterópodos también reciben el nombre de univalvos.

174

Phyla del Reino Animal

Figura 7.13. Este caracol vive en las aguas dulces estancadas y se alimenta de plantas acuáticas que roe con la rádula bucal.

Figura 7. 14. Algunos gasterópodos marinos no tienen concha, pero han desarrollado como sistema defensivo potentes venenos que advierten con sus llamativos colores. Poseen branquias dorsales. El que aparece en la fotografía, característico de la costa cantábrica, mide unos tres centímetros y se alimenta de esponjas y algas.

• Pelecípodo quiere decir «pie en forma de hacha». Este pie está adaptado a excavar, lo que permite a estos animales enterrarse en los sedimentos donde viven. Algunos ejemplos de pelecípodos son los mejillones, las navajas y las madreperlas de río. La concha de los pelecípodos está formada por dos valvas, de ahí su nombre de bivalvos. • Cefalópodo significa «pie en la cabeza». En estos moluscos el pie está transformado en tentáculos prensiles que rodean la cabeza. Los cefalópodos son exclusivamente marinos. La mayoría de los cefalópodos tienen concha interna, como la sepia y el calamar; algunos carecen de ella, como el pulpo, y otros, como el nautilus, la tienen externa. Los cefalópodos son los moluscos con un mayor nivel de desarrollo, por ejemplo, su sistema nervioso muestra una notable cefalización, y tienen los ojos más complejos de todos los invertebrados, con una estructura semejante a la de los vertebrados. Figura 7.15. Las valvas de la concha se abren para dejar salir el pie musculoso excavador.

Figura 7.16 a. Fósil de Ammonites. Concha

Pie

Cabeza

Manto que recubre la masa visceral

Figura 7.16b. Reconstrucción de un Ammonites.

Boca con pico de loro y rádula

Ojo

Ojo Sifón

Tentáculos Boca con rádula

Pie ventral

Pie en forma de hacha Pie transformado en tentáculos con ventosas

Clase GASTERÓPODOS (caracoles, babosas, lapas...)

Clase PELECÍPODOS (mejillones, ostras, berberechos...)

Sifón

Clase CEFALÓPODOS (pulpos, calamares, sepias...)

Figura 7.17. Disposición de las partes del cuerpo de los gasterópodos, pelecípodos y cefalópodos.

175

Phyla del Reino Animal

1. Completa la siguiente tabla comparativa de las tres clases de moluscos. Características

Gasterópodos

Pelecípodos

Cefalópodos

Partes del cuerpo Forma y situación del pie Concha Hábitat Estructuras respiratorias

Anatomía de un molusco: el mejillón Objetivos • Identificar y situar las partes del mejillón. • Diseccionar con precisión. Material • Mejillones vivos. • Tijeras • Pinzas

• Bandeja. • Portaobjetos y cubreobjetos • Cuentagotas

• Bisturí. • Microscopio

Procedimiento y cuestiones 1º Recuesta en la bandeja el mejillón sobre una de sus valvas. Sujétalo e introduce el bisturí entre las dos valvas por la zona del vértice. Deslízalo hasta la parte más ancha, procurando que no se rompa. Interior nacarado de la concha Fibras del biso Fragmento de músculo aductor Borde del manto Branquia Joroba del polichinela

Boca Palpos Hepatopáncreas Músculos del pie Pie Branquia

Apertura de la concha del mejillón.

2º Observa cómo se adosa parte del manto a cada una de las valvas y cómo quedan al descubierto los órganos que éste recubre. Identifica cada uno de los órganos. ¿Cómo se hallan dispuestas las branquias? Descríbelas. 3º Con ayuda de unas pinzas tira suavemente del músculo retractor del pie y anota lo que observas. 4º Separa los palpos y comprueba que rodean la boca. 5º Retira el cuerpo de las valvas, mediante incisiones practicadas con el bisturí en los músculos que sirven para cerrarlas. 6º Pliega el cuerpo, como si se tratara de cerrar un libro e identifica las partes que se observan en esta nueva posición. 7º Haz un dibujo del interior de las valvas del mejillón. Señala en él las huellas del manto, los músculos abductores y la charnela. 8º Abre de nuevo el cuerpo del mejillón y corta un trocito de branquia. Colócala sobre un porta, añade una gota de agua del interior de la concha, monta el cubre-objetos y observa la preparación al microscopio. Describe lo que observas. 9º Comprueba la resistencia de los filamentos del biso y relaciona esa característica con la función que desempeñan.

176