Naturales 1 by Tinta Fresca Tinta Fresca

Ciencias naturales 1 Capítulo 9

La diversidad de la vida

contenidos La clasificación de la diversidad biológica Los niveles de organización biológica La nutrición en los animales La relación en los animales La reproducción en los animales La nutrición en las plantas La relación en las plantas La reproducción en las plantas La nutrición, la relación y la reproducción en los hongos La nutrición, la relación y la reproducción en los protistas La nutrición, la relación y la reproducción en los procariontes Los virus El ecosistema: un modelo de estudio

Las características del ombú hacen que pueda ser clasificado como un árbol, un arbusto o una hierba.

Información adicional:

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La vida se manifiesta de formas muy diversas. Basta comparar un desierto con una selva. Por un lado el desierto, con una diversidad de especies adaptada a un entorno que resulta hostil para muchos otros seres vivos. Por el otro lado la selva, con una sobreabundancia de variedades de organismos sobre la tierra y los árboles, y en el agua. Para poder comprender mejor esta enorme diversidad, los biólogos se han dedicado a clasificarla. Esta tarea, que está lejos de haber concluido, implica conocer cómo están formados los seres vivos, cómo llevan a cabo las funciones vitales y qué relaciones establecen unos con otros.

La clasificación de la diversidad biológica Clasificar es ordenar una serie de objetos en diversos grupos, de acuerdo con al menos un criterio. En una clasificación, los objetos que integran cada grupo comparten determinadas características y, a su vez, pueden ser subdivididos en otros subgrupos. Desde hace siglos, los seres humanos se han dedicado a la tarea de clasificar la diversidad biológica. Durante mucho tiempo, las clasificaciones que se realizaron estaban basadas solo en ciertas características externas de los seres vivos o en la utilidad que tenían para el hombre. Por ejemplo, tradicionalmente se han clasificado las plantas de acuerdo con su porte y su tallo, y así se ha distinguido entre árboles, arbustos y hierbas. También se las ha clasificado según sus propiedades medicinales, su carácter ornamental o su uso en la agricultura. Por su parte, los animales se han agrupado con frecuencia, según su desplazamiento, en voladores, nadadores, caminadores, saltadores y reptantes, entre otras formas de locomoción. Al igual que las plantas, han sido clasificados, además, de acuerdo con criterios utilitarios, como su valor nutritivo o su grado de adaptación a las actividades humanas. Estas clasificaciones de los seres vivos, si bien resultan prácticas en la vida cotidiana, carecen de rigor científico, ya que, en muchos casos, no permiten determinar con exactitud a qué grupo pertenece un organismo particular. Así, por ejemplo, algunas plantas, como el ombú, han sido clasificadas alternativamente como arbustos, árboles o hierbas, según se considerara la ramificación (que surge desde la base del suelo), la altura (que puede llegar a ser de varios metros) o las características internas del tallo (húmedo y sin anillos en su interior).

1. Elaboren una lista de diez animales y clasifíquenlos según su modo de desplazamiento, su tamaño y el tipo de ambiente que habitan.

2. Conversen en pequeños grupos a partir de las siguientes preguntas. a. ¿Por qué la clasificación de las plantas en árboles, arbustos y hierbas no es considerada una clasificación científica?

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La diversidad de la vida

Las especies y su designación Los primeros intentos por ordenar y nombrar los organismos de acuerdo con sus características físicas y su forma de comportamiento se remontan a la antigua Grecia. En el siglo iv a. C. el sabio griego Aristóteles, que se destacó por sus estudios de muchos fenómenos naturales, describió aproximadamente quinientos organismos y los ordenó según una escala, en la que los organismos más sencillos ocupaban los peldaños inferiores y los más complejos, los superiores. Alrededor del siglo xvii, el conocimiento de una cantidad cada vez mayor de seres vivos condujo a los biólogos a plantearse la necesidad de establecer un sistema único de clasificación. Entre quienes realizaron los aportes más significativos para fijar un método que permitiera clasificar los organismos se destacan el naturalista inglés John Ray (1627-1705) y el botánico sueco Carl von Linné (1707-1778), conocido también como Carlos Linneo. Ray definió por primera vez de manera precisa el concepto de especie como un grupo de individuos con ciertas características comunes, que transmiten esas características a sus descendientes. Aunque en la actualidad los biólogos también emplean otras definiciones de especie, la de Ray sigue considerándose válida. Por su parte, Linneo, entre otros aportes, propuso un método muy sencillo para designar las especies, que fue pronto adoptado por muchos investigadores. En el método de Linneo, a cada especie se le asigna un nombre científico; este se compone de dos palabras en latín: la primera palabra, en mayúscula, corresponde al género al cual pertenece la especie; la segunda, en minúscula, es el nombre específico. Este modo de designar a las especies, conocido como nomenclatura binominal o binomial, actualmente es utilizado por todos los biólogos, con el fin de evitar confusiones cuando se refieren a una especie determinada.

Retrato de Linneo, realizado por el artista alemán Hendrik Hollander.

en Argentina: carpincho en Brasil: capibara en Venezuela: chigüire en Colombia: piro-piro en Perú: ronsoco en Panamá: poncho en la Biología: Hydrochoerus hydrochaeris

Las dos palabras en latín que forman el nombre científico del carpincho (Hydrochoerus hydrochaeris) provienen del griego y ambas significan “cerdo de agua”.

b. ¿Qué condiciones les parece que debería tener una clasificación de los organismos para ser considerada científica?

3. Marquen en el texto la explicación acerca del método ideado por Linneo para nombrar las especies. Luego, indiquen cuál es la utilidad de ese método.

libros Huxley, Robert (editor), Los grandes naturalistas, Barcelona, Ariel, 2007.

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Ciencias naturales 1 Capítulo 9

El sistema de clasificación científico

REINO

Los trabajos de Ray y Linneo y de otros investigadores sentaron las bases del sistema de clasificación biológica que, en sus características más generales, se sigue empleando hasta el día de hoy. En este sistema, los seres vivos se clasifican a partir de una serie de categorías jerárquicas, en la que unas categorías incluyen a otras. La categoría de menor jerarquía es la de especie; a esta le sigue la categoría de género, que agrupa una o más especies. Por encima del género se encuentra la familia, que reúne varios géneros. A su vez, diversas familias se agrupan en un orden y, varios órdenes, en una clase. Diferentes clases integran un mismo filo y, finalmente, distintos filos forman parte de un reino, que es la categoría de mayor jerarquía. A veces se emplean categorías intermedias, como el subfilo, la superclase, el suborden, la subfamilia y el subgénero, entre otras. A continuación se muestra un ejemplo de clasificación, de acuerdo con el sistema de clasificación biológica de categorías jerárquicas.

FILO CLASE ORDEN FAMILIA GÉNERO ESPECIE

reino Animales Organismos eucariontes multicelulares que se alimentan ingiriendo otros seres vivos. filo Cordados Animales que, al menos durante su desarrollo embrionario, poseen notocorda, una estructura como forma de vara que proporciona sostén al cuerpo.

clase Mamíferos Vertebrados que alimentan a sus crías con leche secretada por sus glándulas mamarias. orden Carnívoros Mamíferos que poseen incisivos pequeños, caninos largos y premolares cortantes.

género Puma Felinos de cuerpo alargado, orejas redondeadas, cola larga y pelaje corto y de color uniforme.

especie Puma concolor Puma de gran tamaño, cabeza ancha, pelaje rojizo, leonado o gris claro. Las crías presentan un pelaje manchado durante los cuatro primeros meses de vida. especie Puma yagouaroundi Puma de cuerpo alargado, más pequeño que el Puma concolor; de cabeza achatada, pelaje pardo-rojizo, gris oscuro o negro.

UrLunkwill

El puma (arriba) y el yaguarundí (abajo) son las dos especies que integran el género Puma.

1. Señalen cuál de las siguientes afirmaciones expresa una verdad y fundamenten con un ejemplo tomado de estas páginas. • Una especie abarca varios géneros. • Un género abarca varias especies.

familia Felinos Carnívoros predadores, de dientes cortantes, con cinco dedos en las patas delanteras y cuatro en las traseras.

Información adicional:

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La diversidad de la vida

La clasificación en cinco reinos

La categoría de dominio

Desde la época en que los biólogos empezaron a utilizar el sistema de clasificación científica, este se fue modificando, a medida que se descubrían nuevos organismos y se profundizaba en el estudio de los organismos ya conocidos. Durante mucho tiempo, los seres vivos se agrupaban solo en dos reinos: Plantas y Animales. En la década de 1860, el biólogo alemán Ernst Haeckel (1834-1919) propuso agrupar a las bacterias y otros microorganismos en un reino aparte, al que llamó Protocotista, hoy conocido como Protistas. Luego, a lo largo del siglo xx, otros investigadores sugirieron diversos reordenamientos de los seres vivos en cuatro reinos. A finales de la década de 1960, el biólogo estadounidense Robert Whittaker (1920-1980) propuso agrupar a los organismos en cinco reinos: Animales, Plantas, Hongos, Protistas y Moneras (también llamado Procariontes). Para realizar esta clasificación, Whittaker tuvo en cuenta varios criterios. • Por un lado, de acuerdo con el tipo de célula que integra a los seres vivos, Whittaker distinguió entre las bacterias, formadas por células procariotas, y el resto de los organismos, que poseen células eucariotas. • Por otro lado, teniendo en cuenta la cantidad de células que constituyen a los seres vivos, ubicó a los organismos eucariontes unicelulares en el reino Protistas. Sin embargo, también incluyó en este reino a ciertos organismos eucariontes pluricelulares, como muchas algas. • Finalmente, según el modo de obtención del alimento, clasificó a los seres vivos eucariontes no incluidos dentro de los protistas en los reinos Plantas, Hongos y Animales. En el reino Plantas ubicó a los organismos que elaboran su alimento por medio del proceso de fotosíntesis; en el reino Animales, a los seres vivos que ingieren su alimento, y en el reino Hongos, a los organismos que digieren los alimentos en el exterior de su cuerpo y luego absorben sus nutrientes. En el siguiente esquema se resumen las características que se tienen en cuenta en la clasificación de los organismos en cinco reinos.

Durante las últimas décadas, los avances en algunas ciencias, como la bioquímica, han brindado nueva información, que permite usar nuevos criterios para mejorar las clasificaciones. A la luz de esta información, actualmente los biólogos consideran una categoría adicional, por encima de la de reino, llamada dominio. Asimismo, algunos especialistas han propuesto una organización de los seres vivos diferente de la que estableció Whittaker. La clasificación en cinco reinos, sin embargo, sigue siendo útil para comprender muchas de las características que diferencian a los diversos grupos de seres vivos.

reino Moneras (o Procariotas)

procariontes unicelulares (y multicelulares no incluidos en otros grupos)

Seres vivos

eucariontes

reino Protistas

autótrofos

reino Plantas

multicelulares por absorción

reino Hongos

por ingestión

reino Animales

heterótrofos

2. Indiquen qué reino se diferencia de los demás por el tipo de célula y respondan: los integrantes de ese reino ¿son unicelulares o multicelulares?

3. Durante mucho tiempo, se incluyó a los hongos en el reino Plantas, ya que no se desplazan ni ingieren su alimento. ¿Qué criterios empleados en el sistema de clasificación en reinos cuestionan esa idea?

4. Busquen en otros capítulos de este libro al menos un ejemplo de clasificación que no se refiera a los seres vivos y propongan una lista de los criterios que se tuvieron en cuenta para hacerla.

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Ciencias naturales 1 Capítulo 9

Las propiedades emergentes Cada nivel de organización de la materia posee propiedades que no se hallan en el nivel inferior. Por ejemplo, las características de una molécula de agua son diferentes de las que poseen los dos átomos de hidrógeno y el de oxígeno por separado, y las propiedades de cada una de las moléculas constituyentes de una célula no son las mismas que las que esta posee. Las características nuevas, o propiedades emergentes, son el resultado del modo en que se disponen e interactúan los componentes en cada nivel, y no de las características de cada componente por separado. Por esto, analizar un ser vivo como un sistema implica mucho más que analizar cada una de sus partes constitutivas.

Los niveles de organización biológica Para comprender la dinámica de la vida en la Tierra, los biólogos estudian cómo esta se encuentra organizada en diferentes niveles, de complejidad cada vez mayor. El nivel más sencillo corresponde a los átomos que conforman toda la materia, tanto la inanimada como la viva. Los átomos, al combinarse, forman moléculas; por ejemplo, dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno forman una molécula de agua. Todos los seres vivos están integrados por moléculas; lo que los distingue de los objetos sin vida es la peculiar organización de las moléculas en células, que son las mínimas unidades en las que se observan las propiedades de la vida. Las células de un mismo tipo pueden estar agrupadas en tejidos, que se especializan en una función determinada; por ejemplo el tejido epitelial, que recubre el exterior del cuerpo y diversas regiones internas, impide el ingreso de microorganismos y evita la pérdida de líquidos. Diversos tejidos pueden conformar un órgano: el estómago está formado por tejido epitelial y tejido muscular, entre otros tipos de tejidos. Asimismo, varios órganos pueden integrar sistemas de órganos, que participan en una función de manera coordinada. Así, el estómago, junto con la lengua, el esófago, el intestino y otros órganos, forma parte del sistema digestivo. Muchos seres vivos poseen varios sistemas de órganos, que se complementan en sus funciones; el conjunto de los sistemas de órganos constituye un individuo u organismo. células tejidos átomos y moléculas

órgano

Los niveles de organización del cuerpo humano.

Información adicional:

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sistema de órganos individuo

1. Indiquen cuáles son los niveles de organización, desde el menos complejo hasta el más complejo. Marquen con un asterisco aquellos que comparten tanto los sistemas biológicos como la materia inerte.

2. Escriban un breve párrafo que permita fundamentar la siguiente afirmación: “Para comprender el funcionamiento y la organización del sistema digestivo humano no basta con describir cada uno de los órganos que lo componen”.

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La diversidad de la vida

Si bien a través del análisis de un pez, una planta y una bacteria se comprueba que todos tienen características comunes, también se observa que no presentan el mismo grado de complejidad. Teniendo en cuenta esto, los seres vivos pueden clasificarse de acuerdo con su nivel de organización. Los organismos unicelulares, tanto procariotas como eucariotas, corresponden al nivel de organización de células. Algunos organismos multicelulares muy simples, como las esponjas, consisten en agrupaciones de células poco especializadas, que no llegan a conformar tejidos; se dice, por eso, que su nivel de organización es el de colonias de células. Entre los organismos multicelulares que presentan una organización en tejidos especializados, pero que no conforman órganos, se encuentran las medusas, los corales, las anémonas y las hidras. El cuerpo de estos animales se halla divido en tres capas, cada una de las cuales está formada por un tipo de tejido distinto. Los organismos con un nivel de organización en órganos incluyen a las plantas, en las que se reconocen al menos tres órganos: la raíz, el tallo y la hoja. También algunos animales, como las planarias y las tenias, poseen este nivel de organización. La mayoría de los animales pertenecen al nivel de organización de sistemas de órganos. Todos los vertebrados (peces, anfibios, reptiles, aves y mamíferos) y muchos invertebrados (como los moluscos y los artrópodos, entre otros) cuentan con varios sistemas de órganos, que trabajan de manera coordinada. 1

Júlio Reis

3. Busquen información en enciclopedias para determinar el nivel de organización de los siguientes organismos: medusa, caracol, lombriz, piojo, anémona, caballo, bacteria, mariposa y perro.

4. En grupos, diseñen una presentación sobre un soporte visual (puede ser una lámina o una serie de diapositivas en un programa informático) para enmarcar

Algunos seres vivos con diferentes niveles de organización. 1. Un paramecio (nivel de organización de células). 2. Una medusa (nivel de organización de tejidos). 3. Un ejemplar de ortiga (nivel de organización de órganos). 4. Un pulpo (nivel de organización de sistemas de órganos).

un ser vivo de la zona donde ustedes viven dentro de la secuencia de niveles de organización de la que forma parte.

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La nutrición en los animales Como se mencionó anteriormente, todos los organismos agrupados en el reino Animales son eucariontes, multicelulares y heterótrofos. A diferencia de otros seres vivos, como los hongos, los animales ingieren los materiales orgánicos que les sirven de alimento.

La obtención del alimento Si bien los animales obtienen los materiales que necesitan de otros seres vivos, estos materiales no son en todos los casos los mismos. Además, cuentan con distintas estructuras para tomar el alimento y han desarrollado variadas estrategias para obtenerlo. Algunos animales se alimentan de los detritos, es decir, materiales orgánicos en descomposición, como los troncos de árboles o los excrementos de otros animales. Por eso se los denomina detritívoros. Las termitas, las larvas de las moscas y las lombrices de tierra, entre otros, son animales que obtienen los nutrientes de este modo. La mayor parte de los animales son predadores: se alimentan de partes de un organismo o de un organismo completo, el cual constituye su presa. Algunos predadores son cazadores, que capturan y matan sus presas; otros son carroñeros y comen organismos que fueron matados por otros o murieron naturalmente; y otros son parásitos, que absorben los nutrientes de sus hospedadores vivos. De acuerdo con su tipo de dieta*, los predadores pueden ser omnívoros, si se alimentan de cualquier tipo de materia orgánica; carnívoros, cuando ingieren la carne o los fluidos de otros organismos; o herbívoros, si solo usan las plantas como fuente de alimento.

Los tentáculos de las anémonas poseen células con un filamento punzante que emplean para capturar a sus presas.

André Karwath aka

Los bichos bolita son crustáceos detritívoros: suelen alimentarse de restos de plantas, como la madera muerta.

El pulgón o áfido Eucallipterus tiliae se alimenta de las hojas del tilo, al que parasita.

glosario dieta: conjunto de alimentos que ingiere un animal y que, por lo tanto, determina en gran medida sus comportamientos nutricionales y su estilo de vida.

1. Expliquen qué tienen en común y en qué se diferencian los animales cazadores y los carroñeros.

Los animales que se alimentan de las semillas de algunas plantas, como las ardillas, son predadores, ya que matan las semillas.

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La diversidad de la vida

La transformación del alimento Una vez que el alimento ha sido ingerido es transformado en moléculas pequeñas, con el fin de que pueda ser aprovechado por el organismo. En los animales, este proceso, llamado digestión, se produce mediante la intervención de una serie de sustancias elaboradas por el propio organismo. En la mayoría de los animales, la digestión se realiza en sectores especializados dentro del cuerpo. Por lo general, estos sectores conforman un tubo digestivo, en el que se distinguen una porción anterior, una media y una posterior. La parte anterior del tubo digestivo está integrada por la boca, la faringe y el esófago. En esta porción se produce la ingestión del alimento, y se inicia su digestión y el transporte hacia la parte media del tubo digestivo, el cual comprende al menos dos regiones: el estómago y el intestino. Allí se completa la digestión y se absorben los nutrientes. Con estos sectores suelen estar asociadas diversas glándulas, que producen diversas sustancias. Finalmente, en la parte posterior del tubo digestivo se produce la absorción de agua y de sales de los materiales no digeridos, y se forman las heces, que finalmente se liberan al exterior por el ano. Este tipo de digestión se denomina digestión extracelular, ya que la transformación del alimento se produce fuera de las células. No todos los animales poseen un tubo digestivo. Algunos, como las medusas y las anémonas de mar, cuentan con una cavidad con un solo orificio, a través del cual ingresan y egresan materiales. La digestión del alimento comienza en el interior de la cavidad, donde son liberadas algunas sustancias digestivas, pero, a diferencia de lo que ocurre en la mayoría de los animales, finaliza dentro de cada una de las células que conforman el cuerpo del organismo. El proceso completo se denomina digestión mixta, porque se realiza fuera y dentro de las células.

A diferencia del resto de los animales, las esponjas carecen de órganos para procesar los alimentos. La digestión se realiza directamente en el interior de las células.

El intestino de los animales herbívoros, como el caballo, suele ser más extenso que el de los animales carnívoros. Esto facilita la asimilación de la celulosa de las plantas.

El sistema digestivo de los insectos y de aves, cuenta con una bolsa, el buche, donde almacenan el alimento antes de digerirlo.

Ken Vernon

2. Elaboren un cuadro que les permita comparar las estructuras relacionadas con la digestión de los alimentos en los siguientes animales: perro, medusa y esponja.

3. Subrayen las partes del texto donde se mencionan los diversos modos en que se realiza la digestión en los animales. Luego, expliquen oralmente las características de cada uno de esos modos.

4. La dentadura del puma posee grandes caninos, mientras que la del ciervo presenta un mayor desarrollo de los incisivos y los molares. Investiguen sobre el tema y establezcan una relación entre estas estructuras y la dieta de cada animal.

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Ciencias naturales 1 Capítulo 9

El intercambio gaseoso

Algunas arañas acuáticas obtienen oxígeno de una burbuja de aire que mantienen entre sus patas.

Los peces que carecen de escamas, como el que se observa en la imagen, pueden realizar el intercambio gaseoso con el agua a través de su piel.

Los ajolotes pueden conservan sus branquias externas durante toda su vida.

Información adicional: página 56 página 182

Al igual que en el resto de los seres vivos, en los animales el intercambio gaseoso con el medio es de vital importancia. El oxígeno incorporado interviene en la respiración celular, el proceso mediante el cual los seres vivos obtienen la energía de los nutrientes. Como resultado de la respiración celular se origina dióxido de carbono, que es liberado por el organismo al exterior. En algunos grupos de animales de organización corporal sencilla, como las esponjas y los cnidarios, sus células están muy próximas a la fuente de oxígeno, y el intercambio de gases se realiza directamente entre estas y el entorno, mediante difusión: el oxígeno disuelto en el agua ingresa en las células, donde se encuentra en menor concentración, y luego el dióxido de carbono sale de las células, donde se halla en mayor concentración, hacia el agua, con menor concentración de esa sustancia. En otros animales, como las lombrices de tierra y las larvas de muchos insectos, el intercambio gaseoso se produce a través de toda la piel. Este tipo de respiración se conoce como respiración cutánea. A diferencia de los organismos mencionados anteriormente, la mayoría de los animales tienen una organización más compleja, y el intercambio gaseoso con el medio externo se realiza a través de órganos especializados. En muchos animales acuáticos, como los peces, los pulpos y los cangrejos, los órganos respiratorios son las branquias. Estas consisten en estructuras plumosas o placas, dispuestas de manera tal que exponen una gran superficie para el intercambio gaseoso con el agua. En los ambientes aeroterrestres, las condiciones que favorecen el intercambio gaseoso también facilitan la pérdida del agua corporal. El oxígeno se encuentra en mayor concentración en el aire que en el agua y puede ser incorporado por el organismo con menos esfuerzo. Sin embargo, esto hace que los órganos respiratorios, que deben permanecer húmedos, transpiren más, es decir, eliminen más vapor de agua. Esta pérdida se reduce debido a que los órganos respiratorios se encuentran plegados en el interior del cuerpo. En los insectos, que son fundamentalmente animales aeroterrestres, el intercambio gaseoso se realiza por medio de delgados conductos con extremos abiertos a los lados del cuerpo, llamados tráqueas. Las tráqueas terminan en una abertura, el espiráculo, que se abre y se cierra y, de este modo, regula la pérdida de agua que se produce al incorporar el aire. Los reptiles, las aves y los mamíferos respiran mediante un par de pulmones. Cada pulmón es una estructura recubierta por un tejido húmedo, constituida por miles de pequeñas bolsas o sacos, llamados alvéolos. Una serie de tubos ramificados conectan los pulmones con el medio externo. También los anfibios, que en sus estadios juveniles poseen branquias, cuando son adultos, respiran a través de pulmones; sin embargo, se trata de pulmones pequeños, por lo que el intercambio gaseoso se efectúa, además, a través de otras partes del cuerpo, como la piel.

1. Aunque, en sentido general, usamos el término respiración para referirnos al intercambio de gases que realizan los seres vivos con el medio, la respiración celular tiene un significado más preciso.

Expliquen cómo se diferencian ambos conceptos e indiquen de qué modo se relacionan.

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La diversidad de la vida

La circulación de los nutrientes y la salida de los desechos Tanto los nutrientes como el oxígeno son distribuidos dentro del interior del organismo, para que puedan ser aprovechados por las células. Esta función de circulación de los materiales a través de todo el cuerpo se realiza de diversas maneras. Los animales más simples, que no tienen sistema respiratorio, tampoco poseen un sistema especializado en la circulación de los materiales. Los de organización más compleja, en cambio, cuentan con un sistema circulatorio integrado por uno o más conductos principales, que se ramifican en otros de menor diámetro y paredes más delgadas. Los materiales circulan por el interior de estos conductos en un líquido (habitualmente, la sangre), impulsado por al menos una bomba muscular (el corazón). Algunos grupos de animales, como los caracoles y los mejillones, presentan un sistema de circulación abierta. En este tipo de sistemas circulatorios, un líquido parecido a la sangre (llamado hemolinfa) es transportado, a través de los conductos, hacia cavidades que se hallan en contacto con los órganos del cuerpo. Las lombrices, los calamares y los animales vertebrados poseen un sistema circulatorio cerrado, en el que los conductos se hallan conectados entre sí; de este modo, la sangre nunca sale de los conductos. Los nutrientes y el oxígeno llegan a las células a través de pequeñas ramificaciones de los conductos, llamadas capilares. Un sistema circulatorio no solo permite el transporte de nutrientes, sino también el de los desechos tóxicos producidos en las células del organismo, para que sean eliminados al exterior. Estos desechos incluyen al dióxido de carbono, por un lado, y otro tipo de sustancias, como el amoníaco, la urea y el ácido úrico, por otro lado. Mientras que el dióxido de carbono es expulsado en la mayoría de los animales a través de los órganos respiratorios, el resto de las sustancias son eliminadas, por lo general, mediante un sistema de conductos especializados. Estos conductos filtran los desechos presentes en los líquidos corporales y los liberan al medio externo, muchas veces, en forma de orina.

corazón tubular

conducto

Esquema de un sistema circulatorio abierto. conducto dorsal (corazón principal)

corazón auxiliar conducto ventral

Esquema de un sistema circulatorio cerrado.

Los mamíferos, los anfibios y los peces cartilaginosos excretan urea, una sustancia menos tóxica que el amoníaco.

2. Mencionen los tres tipos principales de estructuras utilizadas para el intercambio gaseoso en los animales. Ejemplifiquen cada uno y señalen con qué tipo de ambiente se asocia (acuático o aeroterrestre).

3. Respondan a las siguientes preguntas: a. ¿En qué consiste la función de circulación? b. ¿Qué tipos de sistemas circulatorios se distinguen en los animales? ¿Cuáles son las principales diferencias entre ellos?

4. Enumeren los medios por los cuales los animales eliminan al exterior el dióxido de carbono y los demás desechos que se generan en el trabajo de las células. Puntualicen cómo participan los sistemas respiratorio y circulatorio en este proceso.

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Ciencias naturales 1 Capítulo 9

La relación en los animales Todos los seres vivos captan señales tanto de su entorno como de su propio cuerpo, y elaboran respuestas a partir de ellas. En los animales, esta característica, denominada irritabilidad, se realiza a través de células, tejidos y órganos particulares.

El ingreso de la información Los mecanorreceptores que poseen las arañas en sus patas consisten en pequeños pelos, extremadamente sensibles a los movimientos del aire.

Cuando un cardumen cambia de dirección, cada pez produce una onda en el agua que sus vecinos perciben a través de la línea lateral.

A través del órgano de Jacobson, tanto las serpientes como las culebras pueden percibir posibles presas ocultas.

glosario oído interno: región del oído de los mamíferos y otros vertebrados, formada por la cóclea y los conductos semicirculares; estos últimos intervienen en el equilibrio.

Los animales poseen diversos tipos de células, conocidas como receptores sensitivos, que les permiten detectar diferentes clases de señales. Los receptores sensitivos pueden encontrarse distribuidos tanto de manera aislada a lo largo del cuerpo como agrupados, junto con otras clases de células, en los órganos de los sentidos. Según la clase de estímulo que captan, se distingue entre mecanorreceptores, quimiorreceptores y fotorreceptores. Los mecanorreceptores captan señales relacionadas con los cambios de presión, las vibraciones y la gravedad, lo que les permite a los animales percibir su estado de equilibrio, los sonidos y las variaciones de temperatura del entorno. La mayoría de los animales tienen estructuras especializadas que intervienen en el mantenimiento del equilibrio, similares a las que contiene el oído interno* humano. Los receptores de vibraciones pueden estar distribuidos de diversos modos. Las arañas, por ejemplo, poseen receptores de vibraciones en las patas. Cuando un insecto queda atrapado en su tela, en el intento de escapar la hace vibrar y este fenómeno es captado por los mecanorreceptores de la araña. Los peces poseen receptores de vibraciones en un canal a cada lado de su cuerpo. Este canal sensorial, llamado línea lateral, está por debajo de las escamas y capta los movimientos del pez y las vibraciones del agua que producen posibles presas o predadores. La percepción de vibraciones sonoras es posible por la sensibilidad de mecanorreceptores específicos. Muchos insectos tienen un sistema de audición complejo, ubicado generalmente en la base de sus antenas. En los mosquitos machos, por ejemplo, este órgano detecta, entre otros, los sonidos emitidos por una hembra cuando vuela. Los quimiorreceptores son receptores que detectan señales químicas, como el sabor y el olor. En algunos animales, como las lombrices, los quimiorreceptores –al igual que otros tipos de receptores– están distribuidos por toda la superficie corporal. En muchos invertebrados y en los vertebrados, en cambio, los quimiorreceptores se hallan agrupados en una región definida. Las moscas poseen en la boca y en las patas pelos provistos de quimiorreceptores, con los que detectan azúcares, proteínas y otras sustancias. En las serpientes y los lagartos, el órgano del olfato está localizado en el techo de la boca, en una región denominada órgano de Jacobson. Cuando estos animales tocan alguna sustancia con su lengua, algunas

1. Especifiquen el tipo de receptor mediante el cual se capta cada uno de los siguientes estímulos: sabor dulce, vibraciones, cambios de temperatura.

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La diversidad de la vida

moléculas de la sustancia quedan adheridas a ella y son luego detectadas por los quimiorreceptores bucales. Por eso, se considera que usan su lengua como órgano del olfato, y no del gusto, como los seres humanos. Los fotorreceptores captan señales lumínicas. Por lo general, se hallan organizados en los ojos; sin embargo, esto no siempre es así: las lombrices, por ejemplo, tienen fotorreceptores distribuidos en toda la superficie de su piel, que solo distinguen la luz de la oscuridad. Los ojos de los insectos están constituidos por un número variable de fotorreceptores llamados omatidios. Estos ojos compuestos forman imágenes en mosaico y perciben muy bien los movimientos, aunque la imagen no es nítida. Los ojos de los pulpos y los calamares son más complejos y, en algunos aspectos, muy parecidos a los de los vertebrados; ambos tipos de ojos difieren en el modo en que enfocan los objetos con el cristalino*. Los seres humanos y otros mamíferos, al igual que algunas aves rapaces, son los únicos animales en los que los ojos se encuentran situados en la zona frontal de la cabeza. Esto permite que, al enfocar un mismo objeto con los dos ojos, se superpongan los campos visuales; de este modo; se produce una visión tridimensional.

Hans Hillewaert/CC-BY-SA-3.0

Los ojos de los nautilos carecen de cristalino. Su funcionamiento es similar al de una caja cerrada con un orificio pequeño, a través del cual pasa la luz.

JJ Harrison

La visión en colores Para los científicos es muy difícil determinar qué colores distinguen los animales. Sin embargo, a partir del estudio de las células fotorreceptoras de diversas especies y de experiencias basadas en la percepción de los seres humanos, se han podido determinar algunas conclusiones al respecto. La mayoría de los invertebrados no tienen visión cromática. Los insectos son uno de los grupos que pueden distinguir los colores; algunos, incluso, captan la luz ultravioleta, invisible para el ojo humano. En cuanto a los peces, los anfibios, los reptiles, las aves y los mamíferos parece haber acuerdo en que pueden distinguir colores. Sin embargo, aún no se conoce lo suficiente sobre este tipo de visión en los gatos y perros.

Michael Vecchione, NOAA

Los ojos de los calamares y los pulpos enfocan los objetos moviendo el cristalino hacia adelante y hacia atrás.

Woodwalker

Cada omatidio que conforma los ojos de los insectos funciona como un ojo independiente.

Los ojos de los vertebrados enfocan los objetos curvando o enderezando el cristalino.

glosario cristalino: parte del ojo de los vertebrados y algunos moluscos; tiene forma de lente y participa en el enfoque de los objetos que se hallan a diferentes distancias.

2. Con la información de estas páginas, y otra que ustedes puedan obtener, redacten un breve texto que presente la diversidad de estructuras que intervienen en la recepción de estímulos en los animales.

3. Clasifiquen los ejemplos de estas páginas según que la recepción de los estímulos esté relacionada con cada uno de los siguientes propósitos: obtención del alimento, detección del peligro, orientación, apareamiento.

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Ciencias naturales 1 Capítulo 9

El procesamiento de la información

En las medusas, el impulso nervioso ocurre en todas direcciones; por eso, al pinchar alguno de sus tentáculos, todo su cuerpo se encoge.

Corvana

Las señales captadas por los receptores se transforman en información que puede originar una gran variedad de comportamientos. En el procesamiento de la información y la elaboración de respuestas o comportamientos interviene fundamentalmente un tipo de células, llamadas células nerviosas o neuronas. Prácticamente en todos los animales las neuronas se hallan organizadas en sistemas nerviosos. En los animales más sencillos, como las hidras, el sistema nervioso consiste en un conjunto de neuronas entrelazadas, que conforman una red muy simple y no centralizada. En otros invertebrados, en cambio, se distingue una región central, formada por grupos de neuronas llamados ganglios, y una región periférica*, integrada por una o más concentraciones de neuronas dispuestas de manera similar a cables, denominadas cordones nerviosos. Los artrópodos, por ejemplo, tienen dos grandes ganglios en la cabeza que funcionan como un cerebro primitivo, y una serie de ganglios secundarios distribuidos por todo el cuerpo, conectados por un cordón nervioso ubicado en el vientre. A diferencia de los invertebrados, el sistema nervioso de los vertebrados ocupa una posición dorsal en el cuerpo y, además, se encuentra protegido por el cráneo y las vértebras. En el cráneo se encuentra el encéfalo, del cual forma parte el cerebro, el órgano de mayor desarrollo del sistema nervioso. En el interior de las vértebras que integran la columna vertebral se halla la médula espinal. Ambas estructuras –el encéfalo y la médula espinal– constituyen el sistema nervioso central. Varios grupos de fibras nerviosas formadas por prolongaciones de las neuronas y conocidas como nervios integran el sistema nervioso periférico. Los nervios comunican el sistema nervioso central con el resto del cuerpo, mediante la recepción y la transmisión de información. Si bien los encéfalos de los vertebrados tienen una organización general similar, presentan diferencias en cuanto a su tamaño y desarrollo. El encéfalo humano procesa actividades complejas, como el lenguaje y el pensamiento abstracto. En el resto de los vertebrados, el encéfalo interviene en el procesamiento de las actividades fisiológicas básicas de supervivencia.

Comparación del desarrollo del encéfalo en algunos vertebrados.

encéfalo del tiburón

encéfalo del cocodrilo

glosario región periférica: la que rodea a la zona central.

encéfalo del cerdo

1. Resuman, en no más de tres oraciones, la relación que existe entre la recepción de las señales, el procesamiento de la información y el movimiento.

encéfalo del ser humano

2. Redacten un ejemplo concreto que sirva para comprender mejor el texto que escribieron en la actividad anterior.

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La diversidad de la vida

El movimiento Muchas de las respuestas y los comportamientos elaborados por el sistema nervioso están relacionadas con la capacidad de movimiento y desplazamiento de los animales. La realización de estas acciones depende del trabajo conjunto de músculos que, por lo general, se apoyan en algún tipo de esqueleto. Un esqueleto, además de permitir el movimiento y el desplazamiento, sostiene y protege las partes blandas del cuerpo. Los esqueletos de los animales pueden ser básicamente de tres tipos: hidrostáticos, exoesqueletos o endoesqueletos. Los esqueletos hidrostáticos son el resultado de la acumulación de algún líquido en compartimentos del cuerpo. Los cnidarios y las lombrices poseen esqueletos de este tipo. Al presionar los músculos contra los compartimentos llenos de líquido, estos animales modifican la forma de su cuerpo y logran desplazarse. Los exoesqueletos o esqueletos externos son estructuras hechas de un material duro, que recubren la superficie corporal del animal. Los artrópodos (como las arañas, los cangrejos y las avispas) poseen un exoesqueleto formado por diversas sustancias, entre ellas la quitina, que forman una cutícula gruesa y resistente. Este exoesqueleto está dividido en placas articuladas, a las cuales se encuentran adheridos los músculos; de este modo, es posible el movimiento. Los endoesqueletos o esqueletos internos están integrados por piezas duras articuladas, como huesos y cartílagos, ubicadas dentro del cuerpo. A este tipo pertenecen los esqueletos de los vertebrados, organizados en torno a una columna vertebral. La disposición de las piezas del esqueleto, muchas de las cuales se hallan conectadas a articulaciones, permite a estos animales realizar una gran variedad de movimientos, y desplazarse de diversas formas.

En las liebres, las patas traseras, más robustas que las delanteras, les permite desplazarse a gran velocidad mediante saltos.

Los monos arborícolas emplean sus patas delanteras como brazos, con los que se mantienen sujetos a las ramas.

3. Describan de qué manera la presencia de un esqueleto contribuye con el movimiento de los animales.

4. Confeccionen un cuadro para comparar las características de los diversos tipos de esqueleto que se mencionan en estas páginas.

La cutícula que recubre el cuerpo de los artrópodos no es flexible; por este motivo, cuando estos animales crecen pasan por un período de muda, en el que renuevan ese esqueleto.

Las alas de las aves están formadas por huesos largos y huecos que se mueven impulsados por los músculos ubicados en el pecho.

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Ciencias naturales 1 Capítulo 9

La reproducción en los animales Como se explicó en el capítulo 8, mediante la reproducción los seres vivos originan nuevos organismos semejantes a ellos. La continuidad de la vida no solo incluye la generación de nuevos organismos, sino también otros procesos asociados, como la reducción al mínimo de la mortalidad de los descendientes y el mantenimiento de una cantidad de individuos equivalente a la precedente. Aunque la reproducción no es una función vital para un organismo individual, es necesario considerar que solo perduran aquellas especies cuya mortalidad está equilibrada con su reproducción, es decir, las especies en que los individuos que nacen son tantos como los que mueren, o más. Por lo tanto, la conservación y perpetuación de una especie dependen de su capacidad para compensar la mortalidad de los individuos con la generación de nuevos seres. En los animales hay dos formas de reproducción: la asexual y la sexual. Mediante la reproducción asexual un solo individuo origina descendientes idénticos a él. Por su parte, la reproducción sexual implica la unión de dos células sexuales o gametos: un gameto femenino, el óvulo, y otro masculino, el espermatozoide. Al contrario de lo que ocurre en la reproducción asexual, los individuos originados a través de la reproducción sexual no son idénticos a sus progenitores, si bien poseen características comunes a las de los demás miembros de su especie.

Las hidras pueden reproducirse de manera asexual por gemación. En la imagen, se observa la formación de una yema en el cuerpo de una hidra.

La reproducción asexual

El lagarto Darevskia armeniaca, que habita en la región del Cáucaso, puede reproducirse por partenogénesis.

Petra K

1. Conversen en grupos y propongan una hipótesis para entender el hecho de que los individuos originados mediante reproducción sexual no son exactamente iguales a ninguno de sus progenitores.

Todos los procesos reproductivos asexuales tienen lugar en organismos con ciclos de vida muy cortos. Si las condiciones del medio son adecuadas, la reproducción asexual les permite a estos animales generar, en poco tiempo, una gran cantidad de descendientes. Existen tres mecanismos principales de reproducción asexual entre los animales: la gemación, la fragmentación y la partenogénesis. • En la gemación, un grupo de células de un individuo forman una yema o brote, que se desarrolla hasta constituir un nuevo organismo con todas las características del adulto. El nuevo descendiente puede separarse del cuerpo del progenitor, como en las anémonas; o permanecer unido y aumentar el tamaño de la colonia, como ocurre con los corales. • En la fragmentación, el cuerpo de un individuo se divide en varias partes, cada una de las cuales forma un nuevo ser. Este tipo reproducción asexual se observa en algunos gusanos planos. • En la partenogénesis se forma un nuevo individuo a partir de sucesivas divisiones de la célula sexual femenina, sin la participación del gameto masculino. Por ejemplo, las pulgas de agua y ciertas especies de lagartos y de lagartijas pueden originar descendientes a partir de un óvulo, sin que este se haya unido con un espermatozoide.

2. Enumerenlas principales variantes de reproducción asexual en los animales e indiquen las características de cada una de ellas.

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La diversidad de la vida

La reproducción sexual En la mayoría de las especies de animales que tienen reproducción sexual, los gametos o células sexuales se producen en individuos separados: uno macho, que produce espermatozoides, y otro hembra, que produce óvulos. Sin embargo, en algunas especies, como la lombriz solitaria y algunos caracoles, un mismo individuo produce los dos tipos de gametos. Estos organismos se denominan hermafroditas. En la mayoría de los animales los gametos son producidos por un tipo de órganos llamados gónadas: las gónadas masculinas, que producen los espermatozoides, son los testículos; las gónadas femeninas, donde se elaboran los óvulos, son los ovarios. Por lo general, además de las gónadas, se encuentran otros órganos y estructuras, que intervienen en el transporte y la maduración de los gametos y, en algunos grupos de animales, también en el desarrollo de las futuras crías; todos ellos, en conjunto, conforman el sistema reproductor. La unión entre el óvulo y el espermatozoide, conocida como fecundación, se realiza de dos maneras: en el medio externo o en el interior del cuerpo de la hembra. En el primer caso, se dice que la fecundación es externa; en el segundo, que la fecundación es interna. La fecundación externa es la forma de fecundación más extendida entre los animales acuáticos, como las medusas, los mejillones y muchos peces. En estos organismos, la hembra expulsa los óvulos en el agua y el macho libera sobre ellos los espermatozoides. La fecundación interna es típica de los animales de ambientes terrestres, donde la ausencia de agua hace que resulte más difícil que el espermatozoide llegue al óvulo; sin embargo, también se observa en diversos animales acuáticos, como los pulpos, los tiburones y las rayas. Otros grupos de animales que se reproducen mediante este tipo de fecundación incluyen a los reptiles, las aves y los mamíferos, entre los vertebrados, y los insectos, entre los invertebrados.

En los animales con fecundación interna, como los alguaciles, el macho suele tener un órgano copulador a través del cual introduce los espermatozoides en el cuerpo de la hembra.

Muchos anfibios se reproducen por fecundación externa: aunque pasan su vida adulta fuera del agua, la liberación y la unión de los gametos la efectúan en ese medio o en ambientes húmedos.

3. Expliquen con sus propias palabras por qué la fecundación externa no es característica de los animales que viven en ambientes aeroterrestres.

4. Elaboren una red conceptual uniendo las siguientes nociones mediante flechas: reproducción, asexual, gemación, fragmentación, partenogénesis, sexual,

gametos, espermatozoide, óvulo, fecundación, interna, externa. Pueden agregar las palabras de enlace y los conceptos que consideren necesarios.

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Ciencias naturales 1 Capítulo 9

El desarrollo y el nacimiento

albumen (clara) cáscara

amnios

vitelo (yema) cámara de aire

embrión

Estructura interna del huevo de un ave.

Albert Kok

El tiburón tigre (Galeocerdo cuvier), una especie ovovivípara.

1. A partir de la información de estas páginas, elaboren una definición para cada uno de los siguientes conceptos: ovíparo, ovovivíparo, vivíparo, embrión, marsupial, euterio, placenta.

Una vez que se ha unido el espermatozoide con el óvulo en la fecundación, se forma una nueva célula llamada cigoto. A partir de ese momento, el cigoto comienza a dividirse, primero en dos células, luego en cuatro, y así sucesivamente. Al cabo de un tiempo, que varía de una especie a otra, estas divisiones dan lugar al embrión, que es el nombre que recibe el nuevo individuo durante las primeras etapas de su desarrollo. De acuerdo con la manera en que se encuentre el embrión, se distinguen tres grandes grupos de animales: ovíparos, ovovivíparos y vivíparos. Los animales ovíparos son aquellos que depositan huevos, en cuyo interior el embrión completa su desarrollo hasta el momento del nacimiento. En los animales acuáticos con fecundación externa, el huevo suele estar recubierto por una membrana blanda; esto es lo que ocurre, por ejemplo, con los huevos de los anfibios y de muchos peces. Los embriones de los ovíparos terrestres, como las aves, los reptiles y muchos insectos, se desarrollan en huevos cubiertos por una cáscara resistente, para evitar la desecación en contacto con el medio aéreo. En el caso de las aves y los reptiles, dentro del huevo hay una cámara de aire y una membrana llena de líquido (el amnios) que amortigua los impactos, además de las sustancias nutritivas que necesita el embrión. Estas se distribuyen en el vitelo (o yema), rico en lípidos, y el albumen (o clara), rico en proteínas. Los animales ovovivíparos producen huevos, pero estos no son liberados al medio externo, sino que permanecen dentro del cuerpo de la hembra hasta la maduración. A este grupo pertenecen algunas especies de tiburones y de serpientes. Los animales vivíparos se caracterizan porque el embrión se desarrolla directamente dentro del cuerpo de la hembra, en un órgano del sistema reproductor femenino llamado útero. El viviparismo se encuentra presente en casi todos los mamíferos; los únicos animales de este grupo que ponen huevos son el ornitorrinco y los equidnas. Por otra parte, entre los animales que no son mamíferos, existen algunas especies de tiburones vivíparos. En los mamíferos vivíparos el embrión recibe de la madre los nutrientes necesarios a través de una estructura que se forma durante la gestación, la placenta. En los marsupiales (como los canguros, el koala y la comadreja), la placenta se atrofia rápidamente y las crías nacen en una etapa temprana de desarrollo; su formación se completa dentro de una bolsa llamada marsupio, que se encuentra en el cuerpo de la hembra y en cuyo interior se hallan las glándulas mamarias. En los mamíferos euterios (también llamados placentados), la placenta se conserva durante toda la gestación y, por lo tanto, el desarrollo del embrión se completa en el interior del útero. Cuando se completa al desarrollo del embrión, la cría está lista para salir al mundo. En ese momento, de acuerdo con el tipo de animal, se produce la eclosión del huevo o el parto.

2. Comparen el modo en que el embrión obtiene los nutrientes dentro del huevo y dentro del útero.

3. Expliquen por qué los huevos de las aves y los reptiles, a diferencia de los de los peces y los anfibios, poseen cáscaras resistentes.

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La diversidad de la vida

Esta secuencia de fotos muestra el instante en que ocurre el parto de una elefanta. Estos mamíferos tienen el período de gestación más largo de todos los animales: 22 meses.

Al nacer, las crías de algunos animales tienen un aspecto similar al de los individuos adultos, aunque con menor tamaño. Según la especie, la maduración abarca un período de tiempo característico: se considera que un individuo ha llegado al estado adulto cuando es capaz de reproducirse. A diferencia de los animales anteriores, las crías de muchos animales presentan considerables diferencias respecto de sus progenitores, tanto en su aspecto como en el modo en que realizan algunas funciones vitales. La maduración de estos organismos involucra una serie de importantes cambios, conocidos en conjunto como metamorfosis, a través de los cuales pasan desde una etapa juvenil hasta que alcanzan la fase adulta. Por ejemplo, las larvas de las ranas y otros anfibios, llamadas renacuajos, son de hábitos totalmente acuáticos, carecen de patas, tienen cola y respiran mediante branquias. Al madurar, sus cuerpos desarrollan patas, la cola desaparece y la respiración se hace pulmonar y cutánea. Además de los anfibios, muchos insectos poseen ciclos de vida con metamorfosis. En algunos casos, como en las mariposas, las abejas y las moscas, se trata de una metamorfosis completa: de los huevos salen larvas, con aspecto de gusanos u orugas, las cuales, luego de varias etapas intermedias, se transforman en pupas. Durante esta etapa el individuo permanece encerrado en una cubierta protectora, sin alimentarse, mientras crece y cambia su organización corporal. Finalmente, del capullo emerge el organismo adulto. En otros insectos, como los saltamontes y las cucarachas, la metamorfosis es incompleta: el individuo que sale del huevo, denominado ninfa, es parecido al adulto, pero más pequeño y sin alas; a diferencia de los insectos que experimentan una metamorfosis completa, nunca deja de alimentarse. Poco a poco, y a través de sucesivas mudas, llega al estado adulto.

enlaces En el sitio de internet de National Geographic pueden ver un video donde se muestran las primeras etapas del ciclo de vida de un anfibio. http://goo.gl/9CIlw

Para observar la metamorfosis de diversos insectos, accedan al siiguiente enlace. http://goo.gl/olvtZ

huevo embrión

branquias externas renacuajo

cola

patas traseras

En esta secuencia de imágenes se muestran las primeras etapas del ciclo de vida de los sapos.

libros Uhlenbroek, Charlotte, Vida animal, Santiago (Chile), DK/Cosar, 2009.

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Ciencias naturales 1 Capítulo 9

La nutrición en las plantas

luz

dióxido de carbono oxígeno agua

hidratos de carbono

agua minerales

oxígeno dióxido de carbono

Esquema general del transporte y la circulación de las sustancias en una planta.

Información adicional:

página 182

Todos los organismos agrupados en el reino Plantas son eucariontes, multicelulares y autótrofos. A diferencia de las células de los animales, las que constituyen el cuerpo de los vegetales están cubiertas por una pared celular que contribuye a la función de sostén. Esta pared celular se halla compuesta por un carbohidrato denominado celulosa. Como se explicó en el capítulo 8, los vegetales obtienen materia y energía a partir de la elaboración de su propio alimento. Esto se logra mediante el trabajo de unas estructuras celulares características de las plantas y las algas, los cloroplastos, capaces de captar la energía lumínica y transformarla en energía química que se almacena en moléculas de hidratos de carbono. Además de la luz, para fabricar su alimento las plantas requieren dos compuestos inorgánicos: el dióxido de carbono y el agua. En una planta tipo, el agua (junto con algunos minerales del suelo) ingresa por las raíces y asciende por el tallo a través de un sistema de vasos que se denomina xilema. Por estos vasos, el agua llega a cada una de las células de la planta. El ingreso del agua a las raíces se produce mediante una forma particular de difusión, conocida como ósmosis. La ósmosis se basa en el siguiente principio físico: el agua pasa, a través de una membrana que permite el paso de ciertas sustancias e impide el de otras, desde un lugar donde hay mayor concentración de un soluto hacia otro lugar donde la concentración de ese soluto es menor; el proceso continúa hasta que se equilibra la concentración de soluto a ambos lados de la membrana. Por su parte, el dióxido de carbono ingresa a la planta por difusión simple, a través de los estomas (los poros microscópicos que se encuentran principalmente en la superficie de la cara inferior de las hojas) y por este mismo proceso llega a cada una de las células. La fotosíntesis se produce en las hojas y otras partes verdes de las plantas. Una vez elaborado el alimento, este circula desde las hojas hacia el resto de la planta, a través de otro sistema de vasos, denominado floema, desde los lugares de producción hacia el resto del cuerpo del vegetal. Al igual que los animales, las células de las plantas utilizan oxígeno para extraer la energía almacenada en el alimento. El oxígeno de la atmósfera (liberado por la planta en la fotosíntesis) entra por los estomas de las hojas y otras aberturas, llamadas lenticelas, ubicadas en el tallo y la raíz. Luego, por difusión, pasa a cada una de las células del organismo vegetal, donde se lleva a cabo la respiración celular. El dióxido de carbono que se genera como desecho en este proceso es eliminado a la atmósfera a través de los estomas y las lenticelas. Por otra parte, las plantas transpiran. En la transpiración de los vegetales, las hojas eliminan a la atmósfera, a través de los estomas, el agua que no fue utilizada en el proceso de fotosíntesis. Además, la transpiración es consecuencia de la apertura de los estomas, la cual debe ocurrir para que ingrese el dióxido de carbono necesario para la fotosíntesis.

1. Observen el esquema de esta página del transporte y la circulación de sustancias en las plantas. Luego, indiquen las partes de las plantas que intervienen en los siguientes procesos.

• absorción de agua y minerales • transporte de agua y minerales • fotosíntesis • transporte de alimentos • intercambio gaseoso • transpiración

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La diversidad de la vida

La relación en las plantas Aunque las plantas carecen de sistema nervioso, poseen algunos receptores sensitivos a través de los cuales pueden captar los cambios del ambiente y responder a ellos. Por ejemplo, las plantas llamadas “carnívoras” tienen mecanorreceptores que detectan la presión que ejerce un insecto sobre sus hojas. A esta señal responden cerrando las hojas, de modo que el insecto queda atrapado en ellas. Otro ejemplo es el que se observa en la planta conocida como Mimosa pudica, que cierra sus hojas cuando estas son tocadas. Las plantas, además, poseen fotorreceptores que les permiten detectar las variaciones en la intensidad de la luz a lo largo del día y del año. En los vegetales, la respuesta a la variación de luz durante las estaciones se denomina fotoperiodicidad y, de acuerdo con esta característica, se clasifican en plantas de día corto, de día largo y de día neutro. Las plantas de día corto florecen cuando los días tienen pocas horas de luz; por lo tanto, crecen a fines del verano o a principios del otoño. Las plantas de día largo crecen a fines de la primavera y principios del verano, cuando hay mayor cantidad de horas de luz durante el día. Finalmente, las plantas de día neutro florecen tanto en épocas de días cortos como largos: crecen durante todas las estaciones. En la elaboración de las respuestas de las plantas ante ciertos estímulos externos también intervienen diversas sustancias, conocidas como hormonas vegetales o fitohormonas. Las fitohormonas regulan el crecimiento y el desarrollo vegetal. Las auxinas, por ejemplo, determinan el crecimiento de los tallos hacia la luz o fototropismo positivo. En la raíz, en cambio, la cantidad de auxinas es menor, por lo que se estimula el crecimiento hacia abajo o gravitropismo positivo. Estas hormonas favorecen, además, el desarrollo de los frutos. En el girasol, la acción de las fitohormonas determina que los tejidos de los tallos crezcan de manera desigual y, de este modo, facilitan el movimiento de las flores según la posición del Sol. Sten Porse

Sten Porse

Mimosa pudica con las hojas desplegadas, que no han sido tocadas.

La misma planta con las hojas replegadas, en respuesta a un señal táctil.

2. Relean en la página 196 la explicación acerca del mecanismo de difusión simple. Luego, señalen en qué se diferencia la ósmosis de ese proceso.

3. Especifiquen el tipo de células o de sustancias que intervienen en el movimiento de las flores del girasol según la posición del Sol y en el plegamiento de las hojas de la mimosa.

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Ciencias naturales 1 Capítulo 9

La reproducción asexual de las plantas y la agricultura La capacidad de muchas plantas para originar nuevos individuos a partir de una parte de su cuerpo ha sido aprovechada desde hace siglos por el hombre. Además de las formas naturales de reproducción asexual (como las que se observan en rizomas, estolones o bulbos), existen diversas técnicas artificiales de propagación vegetal. Una de estas técnicas es la reproducción mediante esquejes o gajos del tallo, que luego se plantan. En ocasiones, el gajo se injerta sobre otra planta que ya posee raíces, de manera que ambas crezcan juntas. Desde hace varias décadas existen también técnicas que permiten el crecimiento de plantas a partir de tejidos cultivados en laboratorios.

La reproducción en las plantas Las plantas, al igual que todos los seres vivos, se reproducen. Según la especie vegetal, la formación de nuevos individuos se realiza de modo asexual o sexual, mediante una variedad de procesos mayor que la que se observa en los animales. Algunas plantas, incluso, pueden reproducirse tanto asexual como sexualmente.

La reproducción asexual Las plantas presentan diversos modos de reproducción asexual. Muchos consisten, básicamente, en la fragmentación o separación de partes del cuerpo de la planta, que dan origen a otras plantas, idénticas a su progenitora. Entre las formas de reproducción por fragmentación se encuentran las que se producen a partir de diversos tipos de tallos modificados, como los estolones, los rizomas y los bulbos. • Los estolones son tallos que crecen horizontalmente a poca altura por encima del suelo y en varios de cuyos tramos se forman raíces que dan origen a nuevas plantas. La planta de la frutilla se reproduce de este modo. • Los rizomas son también tallos horizontales, como los estolones; pero, a diferencia de estos, crecen de modo subterráneo. De los tallos surgen raíces y otros tallos que emergen del suelo. Las calas, las achiras y el jengibre son algunas plantas que forman rizomas. • Los bulbos, como la cebolla, son tallos cortos que crecen de manera subterránea y que se encuentran rodeados por varias hojas que acumulan alimento. De cada bulbo puede desarrollarse una planta. Otro mecanismo de reproducción asexual vegetal, además de la fragmentación, es el que se observa en el diente de león y otras plantas. Como se explica en la página siguiente, las semillas se originan, en casi todos los casos, a partir de la unión de dos células sexuales; sin embargo, algunas especies pueden formar semillas sin que haya fecundación. Este modo de reproducción asexual se conoce como apomixis. Las semillas originadas por apomixis, al germinar, dan origen a plantas iguales a su progenitora.

La planta conocida como lazo de amor se reproduce asexualmente mediante estolones.

Fastily

1. Confeccionen un cuadro de doble entrada para presentar de manera ordenada las semejanzas y las diferencias entre los diversos modos de reproducción asexual de las plantas explicados en estas páginas.

2. Clasifiquen las siguientes plantas según desarrollen estolones, rizomas, bulbos o tubérculos. Cala, frutilla, papa, cebolla.

En cada caso, indiquen en qué consisten esas estructuras y expliquen de qué manera intervienen en la reproducción de la planta.

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La diversidad de la vida

La reproducción sexual La mayoría de las plantas poseen flores; estas son estructuras reproductoras que contienen los órganos que producen los gametos. En muchas especies vegetales las flores son hermafroditas: una misma flor posee tanto los órganos masculinos como los femeninos. Sin embargo, hay especies en las que los órganos de cada sexo se encuentran en flores distintas. En una flor hermafrodita se distinguen cuatro conjuntos de piezas florales: los sépalos, que reunidos conforman el cáliz; los pétalos, que constituyen la corola; los estambres, que componen el androceo (parte masculina de la flor), y los carpelos, que conforman el gineceo (parte femenina de la flor). En el extremo de cada estambre se halla una antera, en cuyo interior se encuentran los granos de polen. Estos, a su vez, contienen los gametos masculinos. Por otra parte, los carpelos albergan el ovario, que contiene los gametos femeninos. carpelo

granos de polen

estigma

pétalo

antera

sépalo

estambre ovario

Estructura de una flor.

Una vez que el polen llega al carpelo queda adherido a él, ya que en la parte superior de este se encuentra una superficie pegajosa llamada estigma. A continuación, el polen produce un tubo que llega al gameto femenino, ubicado en la base del carpelo, y se produce la fecundación. El óvulo fecundado se transforma en semilla, y el ovario, en fruto. La semilla está compuesta por el embrión, una reserva nutritiva y una cubierta protectora externa. Bajo las condiciones adecuadas, la semilla germina y da origen a una nueva planta. No todas las plantas se reproducen por semillas: los helechos lo hacen a partir de células reproductoras llamadas esporas, que se forman en el envés de las hojas o frondas. Cuando las esporas germinan, se desarrolla una pequeña estructura que origina células sexuales.

3. Relaten el recorrido de un grano de polen desde la estructura donde es producido hasta el momento en que se forma la semilla. Antes de redactar, decidan si la fecundación ocurre en la misma flor o entre flores diferentes.

4. Relean las páginas referidas a la reproducción en los animales y, luego, señalen todas las semejanzas que adviertan entre la reproducción sexual vegetal y la animal.

Las plantas coníferas, como el pino, se reproducen sexualmente por semillas que se forman en estructuras denominadas conos o piñas, de distinto sexo. Los conos masculinos (arriba) son más chicos que los femeninos (abajo).

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Ciencias naturales 1 Capítulo 9

La nutrición, la relación y la reproducción en los hongos

David Castor

Muchos hongos son importantes agentes descomponedores, como los de la imagen, que se alimentan de la madera muerta.

En esta micrografía se observa un grupo de levaduras en gemación.

Fir 0002

Los líquenes crecen en ambientes muy variados, como las superficies de las rocas y los suelos con pocos nutrientes.

Información adicional:

página 214

Todos los organismos agrupados en el reino Hongos son eucariontes y heterótrofos. La mayoría son multicelulares, aunque existen algunos, como las levaduras, constituidos por una sola célula. Al igual que las células vegetales, las células que constituyen el cuerpo de los hongos tienen una pared celular rígida; pero esta pared no está hecha de celulosa, como en las plantas, sino de quitina. Para muchas personas, los hongos son principalmente los champiñones u hongos de sombrero, que crecen en lugares húmedos y sombríos. Sin embargo, estas son solo algunas de las muchas especies de hongos que existen. Además –lo que es más importante–, los “sombreros” u otras estructuras parecidas que crecen en el suelo constituyen una pequeña parte del cuerpo del hongo: este consiste, por lo general, en una gran red de filamentos, llamados hifas, que se extienden de manera subterránea o por dentro de los troncos. El conjunto de todas las hifas de un hongo conforma una masa denominada micelio. Los hongos no ingieren su alimento como lo hacen los animales, sino que degradan el alimento fuera de sus cuerpos, mediante sustancias digestivas que liberan al exterior, y luego absorben los nutrientes. Muchos hongos se alimentan de materia orgánica en descomposición; otros, en cambio, absorben directamente los nutrientes de organismos vivos. Si bien los hongos suelen crecer en regiones húmedas y sombrías, pueden tolerar ambientes muy extremos, con temperaturas de -5 ºC y hasta de -50 ºC. Algunos, incluso, pueden crecer y desarrollar grandes colonias de moho en ambientes en los que ni siquiera las bacterias podrían sobrevivir. Respecto de la reproducción, los hongos multicelulares se reproducen tanto de modo asexual como sexual. En los dos casos, lo hacen mediante esporas, que los hongos producen en gran cantidad en estructuras especializadas (como el “sombrero” de los champiñones o setas). Las esporas son dispersadas por el viento y el agua o transportadas por los animales y, de este modo, se distribuyen ampliamente. Cuando se depositan en algún lugar húmedo comienzan a desarrollar hifas que, más tarde, formarán un micelio. Las levaduras y otros hongos unicelulares se reproducen de modo asexual mediante gemación. En su cuerpo celular se produce un abultamiento o yema. El núcleo de la célula progenitora se divide en dos, y uno de ellos pasa a la yema. Algunos hongos se desarrollan junto a otros organismos y, de este modo, conforman asociaciones que resultan beneficiosas tanto para el hongo como para el otro organismo. Este es el caso de las micorrizas y los líquenes. Las micorrizas son asociaciones de un hongo con las raíces de las plantas; los líquenes, por su parte, están formados por millones de algas microscópicas o bacterias fotosintéticas, que crecen en las hifas de un hongo.

1. Enuncien dos semejanzas entre los hongos y las plantas y dos semejanzas entre los hongos y los animales.

2. Realicen una búsqueda en internet para conocer más acerca de las características de las micorrizas y los líquenes. Tomen nota de los beneficios que obtiene cada uno de los organismos que integran estas asociaciones al interactuar con el otro.

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La diversidad de la vida

La nutrición, la relación y la reproducción en los protistas En el reino Protistas, los biólogos reunieron organismos de características muy diversas. Actualmente muchos investigadores, basados en el estudio minucioso de estos organismos y de las diferencias que presentan entre sí, proponen reagruparlos de otras maneras. La característica común de los protistas es que son eucariontes. Aunque la mayoría son unicelulares, existen también diversos grupos de protistas multicelulares. Sus dimensiones son muy variadas: los protistas unicelulares son microscópicos, pero los multicelulares pueden llegar a medir más de 100 m de longitud. Este el caso de, por ejemplo, ciertas algas marinas. Los protistas también varían en su forma de alimentación: mientras las algas son autótrofas, otros organismos, como los protozoos, son heterótrofos. También hay protistas, como las euglenas, que tienen ambas formas de nutrición. Entre los protistas heterótrofos, algunos ingieren sus presas, de manera similar a los animales; otros, en cambio, absorben su alimento, tal como lo hacen los hongos. Por lo general, los protistas que se alimentan por ingestión capturan bacterias y algas unicelulares. Para atrapar a sus presas algunos emplean prolongaciones de su cuerpo, llamadas seudópodos; otros utilizan cilios, que son estructuras semejantes a pelos microscópicos. Tanto los seudópodos como los cilios son también usados para el desplazamiento. Por su parte, los protistas que se alimentan por absorción suelen vivir como parásitos dentro de otros organismos. La mayoría de los protistas pueden reproducirse de manera asexual y sexual. Sin embargo, la reproducción asexual es la forma más frecuente. 1

3. Teniendo en cuenta las diversas formas de nutrición de los protistas, marquen en el texto un ejemplo de estos que se asemeje a las plantas, otro que se asemeje a los animales, y un tercero que se asemeje a los hongos.

Las algas pardas, al igual que las algas rojas y las verdes, son protistas multicelulares.

enlaces En el sitio de internet del proyecto de investigación Crónicas del plancton pueden encontrar fascinantes tomas microscópicas de protistas marinos, en video y en fotografía, con sus

En una gota de agua de un río o de un océano pueden habitar una gran variedad de protistas unicelulares. En las imágenes se observan algunos de ellos. 1. Volvox. 2. Euglena. 3. Ameba. 4. Diatomea.

correspondientes explicaciones. http://goo.gl/pQMl7

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Ciencias naturales 1 Capítulo 9

pared celular

La nutrición, la relación y la reproducción en los procariontes

adn

flagelos

Estructura de una bacteria tipo.

Las franjas anaranjadas y amarillentas que se observan en la orilla de esta fuente termal son colonias integradas por miles de millones de procariontes.

glosario flagelo: estructuras similares a pequeños pelos, presentes en las bacterias y en algunos protistas.

Los organismos procariontes constituyen un grupo particular entre los seres vivos. Todos están formados por una única célula que, a diferencia de las células eucariotas, carece de núcleo y de organelas. Como se explicó al abordar la clasificación en cinco reinos, los procariontes fueron incluidos en el reino Moneras; sin embargo, en la actualidad los biólogos reconocen importantes diferencias entre estos organismos, que los han llevado a clasificarlos en dos grandes grupos: las bacterias y las arqueas. Una de las características que distinguen a las bacterias de las arqueas es la presencia, en las bacterias, de una pared celular compuesta por una sustancia llamada peptidoglucano. Las paredes de las células de las arqueas carecen de esta sustancia. Otra característica está relacionada con el tipo de ambientes en los que viven los organismos de cada grupo. Muchas arqueas habitan en lugares donde las condiciones son tan extremas que casi ningún otro ser vivo podría sobrevivir allí; por ejemplo, se han encontrado arqueas en aguas con temperaturas mayores a los 100 ºC y con una concentración de sal más de siete veces mayor que la de los océanos. En ambos grupos de procariontes hay especies heterótrofas y autótrofas. Según el modo en que llevan a cabo la respiración celular se clasifican en aerobias, anaerobias y aerobias facultativas. • Los procariontes aerobios son los que, como los animales, las plantas y la mayoría de los hongos, usan oxígeno en el proceso de obtención de energía. • Los procariontes anaerobios obtienen la energía que necesitan mediante otras sustancias distintas del oxígeno, como compuestos de nitrato y de azufre. Para estos organismos el oxígeno es una sustancia tóxica. • Los procariontes anaerobios facultativos alternan entre el uso de oxígeno y de otras sustancias para obtener energía, de acuerdo con las condiciones del medio externo. Tanto las bacterias como las arqueas son microscópicas, de un tamaño varias veces menor que el de la mayoría de los protistas unicelulares. Muchas pueden desplazarse por sí mismas, mediante estructuras como los flagelos*, y son capaces de reaccionar a ciertos cambios del entorno, alejándose de determinadas sustancias o acercándose a ellas. Por lo general, los procariontes forman colonias. Prácticamente todos se reproducen de modo asexual, mediante un proceso denominado fisión binaria. En este proceso la célula que constituye al organismo se divide en dos células, cada una de las cuales es un individuo. Si las condiciones son adecuadas, una bacteria, por ejemplo, puede dividirse cada veinte minutos. Aunque habitualmente solo se nombre a las bacterias cuando se habla de enfermedades, estos organismos, junto con los hongos, tienen un papel fundamental en el reciclado de la materia en el ecosistema. Solo un 9 % del grupo de las bacterias son organismos patógenos o que causan enfermedades. El resto no son nocivas para el organismo humano.

1. Resuman en tres párrafos la información a cerca de las funciones de nutrición, reproducción y movimiento en los procariontes.

2. Diferencien los tres tipos de respiración que pueden presentar los organismos procariontes.

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La diversidad de la vida

Los virus

Los viroides y los priones

El grupo de los virus no ha sido mencionado hasta ahora. Resulta difícil considerarlos seres vivos, porque no poseen sus propiedades específicas. Por ejemplo, no están constituidos por células; tampoco crecen ni aumentan de tamaño, aunque sí se reproducen. El tamaño de los virus oscila, aproximadamente, entre los veinte y los ochenta nanómetros* (nm). Si los comparamos con el tamaño de las bacterias, son entre mil y diez mil veces más pequeños que ellas. Cada virus está constituido por uno o varios filamentos de ácidos nucleicos*, rodeados por una cubierta de proteína. No poseen citoplasma ni organelas y, por lo tanto, no cuentan con estructuras que intervengan en la nutrición. Sin embargo, poseen la particularidad de usar las estructuras celulares de seres vivos (como bacterias, plantas o animales) para desarrollarse y reproducirse; por eso se los considera parásitos intracelulares obligatorios. Los virus también utilizan las estructuras celulares de los organismos para reproducirse. En muchos casos, al estallar la célula infectada por el virus, son liberadas miles de copias virales, que pueden infectar nuevamente a otras células. Otra característica de los virus es su especificidad. Cada tipo de virus infecta un tipo específico de célula. A su vez, todas las células –tanto procariotas como eucariotas– pueden ser afectadas por algún tipo de virus. Entre los virus que infectan a los seres humanos se encuentran los causantes de diversas enfermedades como la gripe, el vih, la gastroenteritis, la varicela, la viruela, el sarampión y el dengue. En la actualidad existe un gran campo de investigación dedicado a la elaboración de medicamentos antivirales. También se elaboran vacunas que previenen este tipo de infecciones.

Durante la segunda mitad del siglo xx, algunos científicos observaron que muchas enfermedades de las plantas y de los animales presentaban características propias de enfermedades virales. Sin embargo, no podían encontrar los virus que las originaban. En la década de 1970 se descubrió que algunas de las enfermedades que afectaban a las plantas eran causadas por estructuras de composición más sencilla aún que los virus, y las denominaron viroides. Los viroides están compuestos únicamente por moléculas de arn, sin cápsula proteica. En algunos animales enfermos se encontró otro tipo de estructuras, constituidas únicamente por proteínas, y las llamaron priones. Entre las enfermedades causadas por priones se encuentra la denominada “enfermedad de la vaca loca”.

C. S. Goldsmith and A. Balish, CDC

Microfotografía del virus de la influenza H1N1, una variedad del virus de la gripe particularmente virulenta.

Virus del VIH, observado a través de un microscopio electrónico. Cada esfera es una copia del virus.

3. Repasen, en el capítulo 8, las características de los seres vivos. Luego, en una tabla de dos columnas, enumeren de un lado los rasgos que los virus comparten

con los seres vivos y, del otro, los que los diferencian.

glosario nanómetro: medida de longitud que equivale a la milmillonésima parte del metro.

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Ciencias naturales 1 Capítulo 9

La ecosfera: un ecosistema global Así como en un ecosistema los organismos interactúan tanto con otros organismos como con el entorno físico, los ecosistemas también están interrelacionados. Las corrientes oceánicas y los vientos transportan materia y energía de un ecosistema a otro; los seres vivos, al migrar, determinan diversos tipos de relaciones entre diversos ambientes. De este modo, todos los ecosistemas en la superficie terrestre pueden considerarse como partes de un gran sistema, la ecosfera, cuyo mantenimiento depende del aporte constante de la energía proveniente del Sol.

El ecosistema: un modelo de estudio Como se explicó en páginas anteriores, la vida puede estudiarse de acuerdo con diversos niveles de organización. Por encima del nivel de organización que representa cada organismo considerado individualmente, se encuentra la población, es decir, un grupo de individuos de la misma especie que habitan en un lugar específico durante un momento determinado. Varias poblaciones integran el nivel de organización superior: la comunidad. Esta, a su vez, junto con los componentes físicos del ambiente (el agua, el aire, la luz solar y el suelo), constituyen un ecosistema. Un ecosistema se caracteriza por el conjunto de relaciones entre los componentes vivos, y entre estos y los componentes físicos de un medio determinado. Para facilitar la comprensión de esas relaciones tan complejas, quienes las estudian elaboran modelos, es decir, representaciones simplificadas de ellas, de las que solo se consideran sus aspectos más relevantes. En la elaboración de un modelo de ecosistema los especialistas analizan principalmente la manera en que se distribuye y transfiere la energía y la materia. Esto implica conocer las transformaciones que ocurren en algunos componentes físicos debido a la actividad de los organismos, y las relaciones entre las poblaciones de una comunidad.

Los niveles tróficos

Un ecosistema puede ser tan pequeño como una porción de terreno pedregoso o tan grande como una selva: su extensión es delimitada por los investigadores, según el área que deseen estudiar.

1. Ordenen según su grado de complejidad los siguientes sistemas. Utilicen cada uno de estos sistemas para ejemplificar los niveles de organización que se estudian en estas páginas.

En todo ecosistema, la materia y la energía no permanecen inalteradas, sino que experimentan diversos cambios con el tiempo. Muchas de estas transformaciones se vinculan con las necesidades nutricionales de los seres vivos: estos, por un lado, incorporan materiales del entorno, y también los eliminan; por otro lado, los seres vivos utilizan energía y la transforman de diversas maneras para realizar sus funciones vitales. Teniendo en cuenta la fuente de materiales y energía que emplean los seres vivos, se los clasifica en tres grupos o niveles tróficos. El primer nivel es el de los productores, integrado por los organismos autótrofos. Las plantas, las algas y otros seres vivos fotosintéticos utilizan el agua, los minerales y el dióxido de carbono y la energía de la luz del Sol para elaborar sus alimentos. De este modo, convierten sustancias inorgánicas en compuestos orgánicos, en los cuales se almacena energía química. El segundo nivel trófico es el de los consumidores. Según su tipo de alimentación, se clasifican, a su vez, en consumidores primarios, que son herbívoros; consumidores secundarios, que son carnívoros que se alimentan de herbívoros; y consumidores terciarios, que son carnívoros que se alimentan de otros carnívoros. El tercer nivel trófico es el de los descomponedores. A este grupo pertenecen los hongos y las bacterias que utilizan los restos y los desechos de otros seres vivos como fuente de energía. Al hacerlo, transforman los materiales orgánicos en materiales inorgánicos más sencillos.

• los seres vivos del mar Argentino • una merluza • el mar Argentino (es decir, tanto el entorno físico como los organismos que habitan en él) • la población de merluzas

Información adicional:

página 92

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La diversidad de la vida

Las cadenas y las redes alimentarias La manera en que, en una comunidad, se produce la transferencia de la materia y la energía a través de las poblaciones de diferentes niveles tróficos constituye una cadena trófica o cadena alimentaria. Gráficamente, una cadena trófica se suele representar mediante un esquema con flechas que conectan un nivel trófico con otro y que indican la dirección que sigue la energía, desde los productores hasta los consumidores. Los descomponedores, que aprovechan los materiales provenientes tanto de organismos productores como consumidores, relacionan todos los niveles tróficos. Las distintas poblaciones heterótrofas que integran la comunidad de un ecosistema no se alimentan de una única especie; por el contrario, suelen consumir diferentes tipos de organismos. De este modo, las cadenas alimentarias se integran en redes alimentarias.

población de ampularias (caracoles acuáticos)

población de larvas de mosquitos población de elodeas (vegetales acuáticos) población de pulgas de agua

población de camarones de agua dulce

Si los descomponedores no degradaran los organismos muertos, los materiales que los integran no estarían disponibles para otros seres vivos.

población de escarabajos acuáticos

población de chinches acuáticas

población de pejerreyes de laguna

población de larvas de alguaciles

población de tarariras

población de chanchitas (peces)

población de dientudos (peces)

población de madrecitas (peces)

Red alimentaria de una laguna bonaerense.

A partir de llos conceptos analizados en estas páginas, puede describirse el modo en que se transforma la materia y la energía en los ecosistemas. Los productores transforman diversas sustancias inorgánicas en sustancias orgánicas complejas. Parte de esos materiales son aprovechados por los consumidores, al alimentarse. Como resultado de los procesos vitales, tanto los productores como los consumidores originan desechos; estos son utilizados por los descomponedores, que los transforman en sustancias sencillas. De esta manera, la materia se recicla. La energía ingresa en los ecosistemas, por lo general, en forma de luz. Los productores utilizan esa energía y la transforman en energía química. Los consumidores y los descomponedores emplean la energía química almacenada en los productores para realizar sus funciones vitales. A medida que esta energía de los alimentos es utilizada, una parte de ella se transforma en calor, que no puede volver a utilizarse. Así, la energía realiza un flujo.

2. Postulen a qué nivel trófico corresponde cada una de estas poblaciones: pequeños crustáceos, merluzas, algas, bacterias, orcas. Grafiquen la respuesta en forma de una cadena trófica.

3. Observen la red alimentaria de la laguna bonaerense de esta página y, en pequeños grupos, resuelvan las consignas. a. Identifiquen una cadena integrada por cinco niveles tróficos. b. Determinen qué sucedería con las

restantes poblaciones del ecosistema si desapareciera cada una de estas poblaciones: larvas de mosquitos, tarariras, vegetales acuáticos. c. Indiquen el nivel trófico ausente en la red y propongan dónde se ubicaría.

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Ciencias naturales 1 Capítulo 9

VALORAR

Organizar información en una wiki (II) Vamos a continuar el desarrollo de una wiki con páginas dedicadas a describir especies de seres vivos. Se estima que los biólogos ya han nombrado y catalogado más de 1.300.000 especies. No se sabe cuántas especies quedan por descubrir. Algunas estimaciones calculan que hay por lo menos 8.700.000 especies sobre el planeta. Como se mencionó al comienzo de este capítulo, desde hace varios siglos los biólogos han recolectado muestras de especies y las han clasificado, pero la falta de comunicación y coordinación entre científicos llevó a la aparición de numerosos problemas. A menudo varios investigadores dieron nombre a la misma especie. Otras veces, identificaron como especies distintas dos etapas del desarrollo de una misma especie, o dos poblaciones con diferencias de color. Identificar estos problemas en la clasificación y corregirlos puede llevar años de nuevas observaciones y de comunicación de las correcciones. Actualmente, el Sistema Integrado de Información Taxonómica (itis, por sus siglas en inglés) guarda registros de los nombres científicos aceptados, rechazados o sinónimos.

Recomendación 1. Buscar nombres científicos en internet Como los nombres científicos de las especies están constantemente bajo revisión, luego de elegir las especies que se incluirán en la wiki hay que confirmar que el nombre que encontraron esté vigente. Los nombres científicos son importantes, porque –como se recordará– muchas veces un mismo nombre popular hace referencia a especies distintas. Por ejemplo, muchos árboles son llamados palo rosa, y la palabra mariposa se refiere a miles de especies. Una misma especie puede tener nombres distintos en distintos países, o incluso en provincias o estados del mismo país.

claves Los enlaces entre artículos enriquecen una wiki porque permiten consultar términos que no se comprenden, comparar afirmaciones y detectar inconsistencias entre artículos. Las wikis suelen incluir

Al comienzo, y para adquirir práctica, conviene buscar nombres de mamíferos o árboles, que en su mayoría ya están descriptos y son más fáciles de identificar que otros animales o plantas. 1. Busquen los nombres científicos de las siguientes especies, tal como se las conoce en la Argentina. Presten atención a las descripciones de hábitat y distribución mundial que puedan aparecer.

calandria / ombú / zorzal / nutria

Les proponemos los siguientes pasos para facilitar la búsqueda. Primer paso Consulten el sitio de itis mencionado antes. Está en inglés, pero es sencillo de usar. Por ejemplo, para buscar el nombre científico de la calandria, seleccionen el reino Animal y escriban calandria en la casilla de búsqueda. Si no obtienen resultados, no significa que el nombre científico no se encuentra en la base de datos, sino que no está disponible el nombre común en castellano. Segundo paso Si encuentran una especie con el nombre calandria, hay que confirmar ese nombre, porque puede que se trate de una especie distinta de la que conocemos. Utilicen un buscador y pongan el nombre del animal seguido del nombre científico. En nuestro ejemplo: calandria nombre científico. Es recomendable restringir la búsqueda a sitios de la Argentina, terminados en .ar. Si encuentran que el nombre científico que aparece en sitios de internet es distinto del de itis, vuelvan al buscador de itis y prueben poner el nuevo nombre científico que encontraron. Si les aparece como válido, ese es el nombre que buscaban.

una página en la que se muestran los artículos “huérfanos”, es decir que ningún otro artículo hace referencia a ellos. Se pueden agregar enlaces durante la escritura del artículo, aunque no exista

el artículo enlazado. Esto sirve para indicar a los otros usuarios de la wiki que hay un contenido no desarrollado. Una página especial de la wiki lista los artículos inexistentes.

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La diversidad de la vida

Tercer paso Si no se encuentra el nombre científico en la base de itis, no quiere decir que ese nombre no exista, sino que aún no ha sido analizado.

Recomendación 2. Enlazar artículos dentro de una wiki Una buena wiki no solo tiene muchos artículos, sino que tiene muchos enlaces entre ellos. Para enlazar artículos dentro de la wiki se debe poner el nombre del artículo al que nos referimos entre dobles corchetes. Por ejemplo, para escribir “Los wombat son mamíferos marsupiales” y enlazar a los artículos de “mamíferos” y “marsupiales”, el texto de la casilla de edición debe decir Los wombat son [[mamíferos]] [[marsupiales]]. La palabra del enlace debe coincidir con el título del artículo, respetando minúsculas y mayúsculas. Si el artículo se llama “Mamíferos”, pero quieren que el texto diga “mamífero”, deberán escribir “El wombat es un [[mamífero|Mamíferos]]. Es decir, primero el texto que se quiere mostrar, una barra vertical y el título del artículo, todo entre dobles corchetes. 2. Subrayen en el siguiente texto las palabras que transformarían en enlaces. Las calandrias comunes son aves del orden paseriformes. Recibieron el mismo nombre que la calandria europea (Melanocorypha calandra), aunque no están relacionadas entre sí, porque ambas especies tienen la capacidad de imitar el canto de otras aves. Se distribuyen por toda América del Sur y se alimentan sobre todo de insectos.

Recomendación 3. Asignar categorías a los artículos En una wiki sobre clasificación es indispensable tener categorías. Esto es muy sencillo de hacer: entren al cuadro de edición del artículo y coloquen, por ejem-

Al buscar especies en internet, resulta muy útil utilizar las búsquedas de imágenes. Los resultados nos darán una idea de si el nombre que buscamos se aplica a especies distintas.

plo, [[Categoría:mamíferos]]. Así no solo asignarán una categoría al artículo, sino que generarán un enlace a un nuevo artículo, dedicado a la categoría. Los artículos de categoría se utilizan para describir las características de dicha categoría. A su vez, las categorías pueden agruparse en categorías de mayor nivel; por ejemplo, la categoría mamíferos dentro de la categoría vertebrados. 3. Busquen en libros o en internet la clasificación zoológica del hombre y del gato. Dibujen un árbol de categorías que incluya las dos especies. Seguro que armar semejante wiki parece mucho trabajo, pero lo bueno es que no necesitan hacerlo solos: todos los que conozcan pueden entrar y colaborar. Hay enormes grupos de especies para analizar: pájaros, insectos (o insectos específicos, como las mariposas), cada uno con sus características, y hay un vocabulario para describirlos. Pueden anotar dónde los vieron o recolectaron, cuántos había, etcétera. Quizá les pueda gustar colaborar con el proyecto Enciclopedia de la Vida (http://eol.org/). La página está en inglés pero se puede cambiar a castellano. Este proyecto busca catalogar todas las especies conocidas. Se pueden enviar fotos de animales o plantas, darles puntaje a otras, armar colecciones de animales e interactuar con otros interesados. También pueden agregarse artículos, que serán revisados por especialistas antes de ser publicados. Quién sabe, a lo mejor pueden llegar a darle nombre a una nueva especie. 4. Elijan una especie que conozcan y realicen las actividades. a. Escriban un artículo sobre ella, de acuerdo con la organización que hayan elegido. b. Compartan lo escrito con un compañero, a través de la wiki o en papel, de manera que todos lean un artículo realizado por otro. c. Lean con atención el artículo recibido, corrijan errores y busquen información adicional. No olviden incluir la fuente de la información, ya sea al redactar o al agregar nuevos datos.

La taxonomía es la ciencia de la clasificación de los seres vivos. Hoy en día hay muy pocos taxónomos profesionales; algunas ramas de la clasificación avanzan gracias al trabajo de aficionados.

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Ciencias naturales 1 • Capítulo 9

CIENCIA, TECNOLOGÍA Y SOCIEDAD

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El ecosistema de la selva pedemontana constituye un área natural de inestimable valor. La explotación del área sin un criterio orientado a sostener la riqueza natural del ecosistema puede ponerlo, en poco tiempo, en riesgo de desaparición. Las selvas subtropicales de montaña o yungas se extienden a lo largo de las laderas orientales de los Andes y de las sierras pampeanas y subandinas. En la Argentina se distribuyen en el noroeste del país, desde la frontera con Bolivia hasta la provincia de Catamarca. La selva pedemontana representa la franja más baja de las yungas, entre 400 y 700 m sobre el nivel del mar, y limita hacia el este con el bosque chaqueño semiárido; de allí que también se la conozca con el nombre de selva de transición. La selva pedemontana se encuentra ubicada entre dos grandes ecosistemas regionales de características contrastantes: las yungas húmedas y el Chaco seco. Esta particular situación geográfica convierte a esta franja en el eje del desarrollo de la región y del crecimiento de importantes centros urbanos (como por ejemplo, Tucumán, Rosario de la Frontera, Metán, Güemes, Libertador General San Martín, San Pedro, Orán, Tartagal y Embarcación), donde viven alrededor de dos millones de personas. En la actualidad, el proceso de transformación de selvas a tierras agrícolas avanza a una tasa de miles de hectáreas por año, y amenaza con reemplazar la totalidad de las selvas de tierras planas

en poco tiempo. Este reemplazo masivo, sin una planificación territorial amplia que contemple tanto aspectos ambientales como sociales, probablemente tendrá consecuencias negativas para las economías y poblaciones locales. Alrededor del 30% de las especies que conforman la comunidad de la selva pedemontana se encuentran únicamente en ese ecosistema. Junto con el resto de las yungas, constituye una de las áreas de nuestro país con mayor riqueza de especies exclusivas. Tal condición mereció que toda el área fuera declarada “Reserva de la Biosfera” por la unesco, en el año 2002. Con sus 1,3 millones de hectáreas, la Reserva de la Biosfera de las Yungas se transformó así en la reserva de este tipo más extensa y biodiversa de la Argentina. De entre el gran número árboles de la selva pedemontana, muchos poseen madera de un alto valor en la carpintería y la construcción; cerca de una docena de especies arbóreas se aprovechan para la fabricación de muebles y otros objetos. Debido a un uso extractivo no planificado, algunas de estas especies se encuentran actualmente en estado vulnerable; entre ellas se encuentran el roble, el cedro salteño y la quina colorada.

enlaces En el sitio de internet de la Fundación Proyungas pueden encontrar una gran cantidad de información acerca de la ecorregión de las yungas. www.proyungas.org.ar

1. Describan brevemente el ecosistema al que se refiere el artículo y los dos ecosistemas entre los que se encuentra. Luego, ubiquen en un mapa el área de nuestro a lo largo del a cual se extiende.

El yaguareté, un habitante de las yungas.

2. Marquen en el texto ejemplos de organismos productores y consumidores. Luego, intenten establecer cuál es la relación entre ambos grupos.

La diversidad de la vida

Desde el punto de vista de la fauna, la selva pedemontana ha sido considerada como un área de elevada riqueza específica: alberga unas doscientas especies de aves (20% de las aves argentinas) y aproximadamente noventa y siete especies de mamíferos (27% de los mamíferos argentinos). Como consecuencia del avanzado proceso de degradación en que se encuentra, las poblaciones de numerosas especies de aves y mamíferos de mediano a gran tamaño están declinando; es el caso de los pecaríes labiados, los tapires, los monos caí, los yaguaretés, las pavas del monte y los tucanes. Además de su diversidad biológica, la selva pedemontana cumple un papel ecológico destacable, ya que sirve de refugio a especies de la selva de montaña. Numerosas especies de vertebrados descienden por la montaña hacia la selva pedemontana durante la época invernal, cuando las condiciones ambientales en los sectores más elevados de las yungas son desfavorables (bajas temperaturas y escasez de recursos alimenticios). Por eso, es posible que los esfuerzos de conservación de los pisos de vegetación superiores de las yungas (selva montana, bosque montano y pastizales de altura) no basten para evitar la disminución o la desaparición de las poblaciones de muchas especies: si estas no cuentan con amplios sectores de selva pedemontana para refugiarse durante épocas desfavorables, difícilmente puedan mantener de modo constante el número de individuos. En relación con su estado de protección, la selva pedemontana presenta actualmente una situación endeble para asegurar la persistencia de su biodiversidad a largo plazo. A pesar de

3. Confeccionen una lista de las acciones humanas que provocan el deterioro de la selva pedemontana y otra con las acciones que pueden contribuir a preservar ese ambiente.

que en los últimos años se han tomado algunas medidas para revertir esta tendencia –como la creación del Parque Provincial Laguna Pintascayo, de 12.000 ha, y la implementación de la Reserva Acambuco, de 8000 ha (ambas en la provincia de Salta)–, estas resultan insuficientes. Los parques nacionales de la región no incluyen sectores de selva pedemontana, como el Parque Nacional Baritú, en Salta, o solo incluyen pequeñas superficies, como el Parque Calilegua, en Jujuy, con un 10% de sus 76.000 ha ocupadas por pedemonte. En este sentido, crear y mantener áreas naturales protegidas de selva pedemontana es una prioridad tanto regional como nacional.

Un tramo de la selva pedemontana recorrido por el río San Lorenzo –afluente del río San Francisco–; a la izquierda de la fotografía se observan cultivos de caña de azúcar.

Brown, Alejandro Diego y Lucio Ricardo Malizia, Ciencia Hoy, volumen 14, Nº 83, Buenos Aires, octubre-noviembre de 2004 (adaptación) .

Cañaveral en el valle del río San Francisco.

4. Con la información del artículo, elaboren un resumen que explique el sentido del título.

El arroyo Aguas negras, afluente del río San Lorenzo, baja de los cerros en el sector más bajo del Parque Nacional Calilegua.

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Ciencias naturales 1 Capítulo 9

COLABORAR

1. Observen los esquemas. Luego, resuelvan las consignas que se indican en cada caso. a. Los siguientes esquemas corresponden a diversas representaciones de las categorías empleadas en el sistema de clasificación científico. reino filo clase orden familia género especie

reino filo

b. Este es un esquema incompleto de los niveles de organización de los seres vivos. molécula

Completen el esquema con los círculos, los textos y las flechas que correspondan, de manera que en él se representen los niveles de organización biológica. Tengan en cuenta que en total deben ser diez niveles. Luego, respondan las siguientes preguntas. • ¿En qué nivel de organización surgen las propiedades de la vida? ¿Cuál o cuáles niveles lo preceden? • ¿Cuál es el nivel de organización mayor? • ¿En todos los seres vivos se pueden distinguir los mismos niveles de organización? ¿Por qué? Fundamenten su respuesta con al menos tres ejemplos.

clase orden familia género

c. En los esquemas de la página siguiente se representan, de modo simplificado, el ciclo de la materia (A) y el flujo de la energía (B) en los ecosistemas.

especie

Elijan uno de los esquemas y sigan los siguientes pasos. • Escriban un breve texto que explique el proceso que se representa en el esquema elegido. reino • Intercambien, con un compañero que haya elegido filo el otro esquema, el texto que escribieron. Léanlo y clase verifiquen si la explicación del compañero coincide orden con lo que muestra el esquema. En la hoja donde se familia haya escrito la explicación, marquen con un lápiz lo género que no se entienda o lo que les parezca incompleto. especie • Vuelvan a intercambiar los textos y conversen acerca de las observaciones que hayan hecho. Junto con el compañero, redacten, a partir de los textos que esDecidan cuál o cuáles esquemas reflejan de modo adecribieron, un nuevo texto en el que se expliquen los cuado la relación entre las categorías. Justifiquen su procesos representados en los dos esquemas. elección.

libros Attenborough, David, El planeta viviente: los ecosistemas de la Tierra, Barcelona, Salvat, 1994.

claves Al interpretar o realizar un esquema, tengan en cuenta cuál es la relación entre los conceptos (inclusión, comparación, sucesión, gradación).

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La diversidad de la vida

productores

consumidores primarios

consumidores secundarios

consumidores terciarios

materiales complejos materiales sencillos

consumidores terciarios

energía química energía lumínica calor

descomponedores

B productores

consumidores primarios

consumidores secundarios

descomponedores

2. Organicen la información que estudiaron en este capítulo referida a las características de los diversos grupos de organismos. a. Reunidos en grupos de cinco integrantes elijan, entre los organismos que se mencionan a continuación, cinco que consideren representativos de cada uno de los reinos en que se clasifican los seres vivos. esponja bacteria mejillón caracol girasol champiñón

diatomea levadura paramecio alga parda cardón arquea

girasol moho trufa lombriz de tierra tilo carpincho

b. Para cada organismo elegido, indiquen los siguientes aspectos. • Respecto de su grado complejidad: nivel de organización que posee. • Respecto de la estructura celular: características del tipo de células que lo constituyen. • Respecto de la nutrición: tipo de nutrición (autótrofa o heterótrofa), modo en que obtiene los alimentos (y, si es pertinente, forma en que los incorpora),

claves Recuerden que, al clasificar un ser vivo, es necesario tener en cuenta varios criterios a la vez y saber cuáles son los que realmente nos ayudan a incluir un organismo determinado dentro de

modo en que realiza el intercambio gaseoso, la circulación de nutrientes y la eliminación de desechos. • Respecto de la función de relación: en los casos en que las conozcan, las células, las estructuras o los órganos que intervienen en la recepción de estímulos y en el procesamiento de la información; algunos ejemplos del tipo de respuestas que elaboran. • Respecto de la reproducción: tipo de reproducción (asexual, sexual o ambas); si la reproducción es sexual, forma de desarrollo del embrión. c. Reúnan la información que recabaron y conversen entre todos los integrantes del grupo acerca de otros organismos que conozcan, pertenecientes a cada reino. Comparen sus características y determinen aquellas que sean comunes a todos los seres vivos que integran cada reino. Si, en relación con algún tipo de característica, hay más de una opción, indíquenla; por ejemplo, entre los integrantes de un mismo reino puede haber algunos que se reproducen de modo sexual y otros que lo hacen de forma asexual. d. Confeccionen, a partir de lo realizado en los pasos anteriores, un cuadro comparativo con las características generales de los integrantes de cada reino.

un grupo y no de otro. Por ejemplo, a pesar de que los delfines poseen forma hidrodinámica y viven en el agua al igual que los peces, una consideración detallada mostrará que pertenecen al grupo de los

mamíferos: tienen respiración pulmonar y son vivíparos, entre otras características.

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