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Guía de preparación del Examen Ser Bachiller - Ciencias Naturales Victoria Novillo Rameix CLAVEMAT - EPN

Atención: Los temas que se desarrollan en este documento guardan relación con las preguntas del Examen Ser Bachiller correspondientes correspondientes a la asignatura de Ciencias Naturales Naturales de los años 2015, 2016 y 2017. Para cada temática te presentamos un texto resumen y un banco de preguntas y respuestas que, esperamos, te sirvan como guía de estudio para que puedas rendir re ndir satisfactoriamente satisfactoriamente los exámenes de los siguientes años lectivos. Para estudiar, puedes empezar por los temas que más se ajusten a tus necesidades de aprendizaje. No es necesario que sigas un orden secuencial. Si tienes sugerencias, no dudes en escribirnos a [email protected]

Índice Tema 1. Universo, sistema solar y planeta Tierra Texto resumen Bibliografía Banco de preguntas y respuestas

3 3 8 9

Tema 2. Los seres vivos: definición y teorías de su origen, evolución y extinción Texto resumen Bibliografía Banco de preguntas y respuestas

16 16 21 21

Tema 3. Niveles de organización ecológica y cadena trófica Texto resumen Bibliografía Banco de preguntas y respuestas

25 25 33 34

Tema 4. Energía, biomoléculas y metabolismo metabolismo en los seres vivos Texto resumen Bibliografía Banco de preguntas y respuestas

48 48 57 57

Tema 5. Nutrición, sistema inmunológico y enfermedades enfermedades en los seres humanos Texto resumen Bibliografía Banco de preguntas y respuestas

66 66 75 75

Tema 6. Desastres Desastres naturales en Ecuador Texto resumen Bibliografía Banco de preguntas y respuestas

82 82 85 85

Tema 7. Impacto y conservación ambiental ambiental Texto resumen Bibliografía Banco de preguntas y respuestas

88 88 92 92

Tema 8. La Materia Texto resumen Bibliografía Banco de preguntas y respuestas

CLAVEMAT - Escuela Politécnica Nacional Ladrón de Guevara E11-253, Edificio número 12, tercer piso. Quito – Ecuador (593 2) 2976300 extensión 1518 [email protected] http://www.clavemat.org

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Tema 1. Universo, sistema solar y planeta Tierra Texto resumen ¿Qué es el universo? El universo o cosmos está formado por nebulosas y galaxias. Las nebulosas son cúmulos de polvo cósmico de aspecto difuso. Las galaxias Las galaxias son son cúmulos de estrellas y de polvo cósmico que se mueven juntas por el espacio. Se considera que en el universo hay entre 10 000 y 100 000 millones de galaxias. Nuestro planeta Tierra es una simple mota de polvo en la inmensidad del universo.

Imagen tomada de: http://www de: http://www .bbc.com/news/science-environment-32734978

¿Cómo se originó el universo? el universo? Postulados y teorías Creacionismo Esta teoría se sustenta en el libro del Génesis de la Biblia, según el cual, en el comienzo de todo, Dios creó el cielo y la tierra. Esta explicación resulta muy alejada del ámbito científico y, por supuesto, ha sido muy debatida a lo largo de la historia por la ciencia.

Imagen tomada de: http://ilovebeingchristian.com/scientists-prove-once-again-that-god-exist-and-created-everything-must-see/

Teoría del Bing Bang o Gran Explosión E xplosión Esta teoría no tiene la autoría de un científico concreto, surgió de las ecuaciones que generaba la ley de Hubble que demostraba que el universo se encuentra en expansión. En resumen, esta teoría dice lo s iguiente: había, hace unos 12 000 - 20 000 millones de años, un único átomo primitivo. Su temperatura y su densidad eran muy altas y en un momento dado explosionó. El universo que vemos emergió tras este big bang y se ha ido expandiendo y enfriando.


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Imagen tomada de: https://www.linkedin.com/pulse/togaf-adm-big-bang-theory-andrew-brownlie

Teoría del universo inflacionario Esta teoría plantea que, virtualmente, todo el universo visible es consecuencia de una fluctuación cuántica. Alan Guth planteó que, inmediatamente después de producirse un Big Bang, el universo sufrió una expansión vertiginosa: fue doblando su tamaño de forma constante entre sesenta y cien veces. En un momento dado, esta expansión exponencial llevó a que nuestro universo se volviera plano. Las galaxias se alejaron y se siguen alejando indefinidamente.

Imagen tomada de: http://cienciageografica.carpetapedagogica.com/2011/09/teoria-del-universo-inflacionario.html

Teoría del universo estacionario Tres cosmólogos (Hermann Bondi, Thomas Gold y Fred Hoyle) desarrollaron en 1948 una teoría alternativa a la del Big Bang. Basados en un principio cosmológico perfecto que dice que un observador situado en cualquier espacio o tiempo puede ver el mismo universo dadas sus propiedades constantes, propusieron que nunca se produjo un Big Bang. El universo siempre ha sido así. No tiene principio ni fin. No ha evolucionado. El universo es estacionario y no colapsará para volver a nacer.

Imagen tomada de: http://fisicamodernauniverso.blogspot.com/2011/10/la-teoria-del-estado-estacionario.html

Teoría del Universo oscilante Fue propuesta por Richard Tolman de 1948. Plantea que nuestro universo es el último de otros surgidos en tiempos pasados. No existió una explosión inicial, sino una contracción del universo hasta un punto de enorme densidad -denominada Big Crunch- que, por atracción de la gravedad, generó, ahí sí, un Big Bang.


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Este acontecimiento de contracción-explosión se producirá continuamente dando lugar a una sucesión cíclica e infinita del universo: un eterno retorno (nacimiento - fin - nacimiento).

Imagen tomada de: http://cienciageografica.carpetapedagogica.com/2011/09/teoria-del-universo-oscilante.html

El sistema solar y las teorías sobre su origen El sistema solar es el conjunto formado por el Sol y los planetas con sus respectivos satélites que giran a su alrededor; también le acompañan en su desplazamiento por la galaxia o Vía Láctea planetas enanos, asteroides e innumerables cometas, meteoritos y corpúsculos interplanetarios. Hasta el 24 de agosto de 2006 los planetas del Sistema Solar eran nueve: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno y Plutón. En dicha fecha, la Unión Astronómica Internacional creó una nueva clase de planetas: los planetas enanos, en donde Plutón pasó a ser parte de ellos, junto con Ceres y Eris. Más adelante se les unió Haumea y Makemake 1 Son muchas las hipótesis sobre el origen del Sistema Solar: Teoría Catastrófica La teoría catastrófica sobre el origen del Sistema Solar debida a Georges Louis Leclerc (1707) establecía que los planetas se originaron como consecuencia del violento choque de una estrella con el Sol. Esta colisión expulsó materia necesaria para formar los planetas. Teoría Nebular La teoría nebular fue propuesta en 1644 por Descartes y perfeccionada de manera independiente tanto por Pierre-Simon Laplace, como por Immanuel Kant. Esta teoría, considerada la más aceptada, propone que el Sistema Solar se formó a partir de una enorme nebulosa protosolar (nube interestelar de gas) en rotación, la cual evolucionó de tal forma que una parte de ella se condensó y dio lugar a la masa incandescente llamada Sol. A partir de los pequeños grumos que quedaron alrededor de dicha masa y que fueron colisionando y agrupándose progresivamente, se formaron los planetas. Teoría de la Acreción Acreción significa agregación de materia a un cuerpo 2. La Teoría de la acreción propone que los planetas se formaron lentamente, durante millones de años, como resultado de partículas de nubes de gas y de polvo que fueron adhiriéndose a cuerpos rocosos. Fue propuesta en 1944 por Otto Schmidt.

1 Tomado 2 Tomado

de: http://conceptodefinicion.de/sistema-solar/ de: http://www.astromia.com/glosario/acrecion.htm


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Origen y evolución del planeta Tierra En un principio, el planeta Tierra era una masa con elevada temperatura que carecía de atmósfera, razón por la cual estaba expuesta a constantes choques con meteoritos provenientes del espacio. La actividad volcánica era intensa; había gran cantidad de lava que al salir de los volcanes se enfriaba. Al solidificarse esta lava, aumentaba el espesor de la corteza terrestre. Esta actividad volcánica generó grandes cantidades de gases que terminaron formando la atmósfera primitiva compuesta principalmente por nitrógeno (N2), dióxido de carbono (CO2) y dióxido de azufre (SO2), gases presentes en las emisiones volcánicas de la actualidad. La disminución del bombardeo de meteoritos permitió el enfriamiento de la corteza terrestre y, con esto, la condensación del vapor de agua y la formación de los primeros lagos. En estas masas de agua aparecieron los primeros organismos foto sintetizadores (cianobacterias), hace unos 3 500 millones de años. Con su actividad empezó la liberación de oxígeno a la atmósfera. Al aumentar el oxígeno atmosférico se formó el ozono que absorbía las letales radiaciones ultravioleta del sol. Protegidos por este ozono, los seres vivos pudieron abandonar la profundidad de las aguas y colonizar el medio terrestre.

Las capas internas de la Tierra La Tierra está formada por tres capas:

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Corteza o capa terrestre. Es la capa de roca externa de la Tierra. En ella se distingue una corteza continental (que forma los continentes) y las placas continentales (zonas poco profundas del océano). Los volúmenes de la corteza terrestre no han sido constantes, se cree que han aumentado a través del tiempo debido a diferentes procesos geológicos internos y externos que describimos a continuación. Procesos geológicos internos ➢

Erupción volcánica. Los volcanes son aberturas en la corteza terrestre que alcanzan zonas profundas por las que se expulsa al exterior el magma, que es una mezcla de materiales fundidos y cantidades variables de agua, gases y pequeños fragmentos sólidos de roca. Cuando hay una erupción volcánica el magma sale y al enfriarse se solidifica e incrementa el grosor de la corteza terrestre.

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Terremotos o sismos. Son movimientos producidos por la fractura y el desplazamiento de grandes masas rocosas del interior de la corteza terrestre, que liberan gran cantidad de energía en forma repentina y en algunas ocasiones destructiva, lo que lleva a modificar la corteza terrestre.


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➢

Tectónica de placas. Las placas tectónicas son partes fracturadas de la corteza terrestre. Estas placas se mueven lentamente unas encima de otras. A este movimiento se le conoce como teoría de la tectónica de placas. Debido al movimiento de las placas tectónicas se formaron los continentes, cordilleras y montañas. Esta teoría, además, sustenta la teoría de la deriva continental, que explica el desplazamiento continuo de los continentes.

Los procesos geológicos externos ➢

Meteorización. Es un proceso de alteración o descomposición de las rocas superficiales por acción conjunta de la atmósfera, la hidrósfera y la biosfera. Existen dos tipos de meteorización: a) meteorización física, cuando la roca se desintegra en fragmentos más pequeños sin alterar su composición, sea por dilatación, congelación o insolación; y b) meteorización química, cuando en la roca se producen cambios en sus propiedades químicas (por ejemplo, pérdida de cohesión o estado de unión entre sus partículas). Mecanismos de meteorización física son, por ejemplo: descompresión (expansión y agrietamiento de rocas que se han formado a gran profundidad pero que se encuentran en una superficie cuya presión es mucho mayor), termoclastia (fisuras de rocas de áreas desérticas a causa de la diferencia térmica día-noche), gelifracción o crioclastia (fragmentación de las rocas de montañas y de climas húmedos por tensiones producidas cuando se congela el agua contenida en sus grietas, fracturas o poros) y haloclastia (rotura de las rocas de amientes áridos por acción de la sal). Mecanismos de meteorización química son, en cambio: oxidación (generación de óxido en los minerales debido a la pérdida de electrones cuando se exponen demasiado al oxígeno), disolución en casos de minerales solubles, carbonatación (generación de ácido carbónico en ciertos minerales cuando se exponen a dióxido de carbono mezclado con agua), hidratación (aumento del volumen de algunos minerales cuando se exponen al agua), hidrólisis (rotura de algunos minerales por acción de los iones de H+ y OH- de agua), y bioquímica.

Ejemplo de meteorización física por gelifracción o crioclastia En las fisuras del granito ingresó agua. Esta, al congelarse, provocó que dichas fisuras se ensanchen aún más hasta provocar el rompimiento de la roca. ¿Por qué? Porque el agua, al congelarse, se expande. Este tipo de degradación de la roca es común en regiones montañosas, donde la temperatura oscila alrededor de 0 grados centígrados.

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Denudación. Es el desprendimiento de la parte más externa de la corteza terrestre provocada por la meteorización. La denudación conlleva otros procesos geológicos más específicos: a) erosión o desgaste de suelos y rocas, provocada por los flujos fuertes del viento o la abrasión de partículas del aire (erosión eólica), por precipitaciones del agua (erosión hídrica) o por efecto directo de la gravedad (erosión gravitacional); b) transporte o movimiento de los fragmentos erosionados a zonas más bajas, y c) sedimentación o depósito de estos fragmentos en zonas aún más bajas (fo ndo de los océanos) hasta formar las denominadas rocas sedimentarias.


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El “árbol de piedra” ubicado en Bolivia es producto de un proceso de erosión eólica: la arena del desierto golpeó y pulió incansablemente el cuarzo de la roca, con un resultado espectacular.

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Manto. Es la capa más grande del planeta. Está compuesto por rocas silíceas, más ricas en hierro y magnesio que la corteza. Las grandes temperaturas hacen que los materiales silíceos sean lo suficientemente dóciles como para fluir, aunque en escalas temporales muy grandes. La convección (transporte de calor) del manto es responsable del movimiento de las placas tectónicas. Núcleo. Es la parte más profunda del planeta. Está compuesto por hierro (Fe) y por níquel, además de varios elementos más ligeros. Diversas mediciones sísmicas muestran que el núcleo está compuesto de dos partes, una interna sólida y capa externa semisólida.

Bibliografía •

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Álvarez Gaumé, Luis (1997). Una cosmogonía científica. En: http://www.revistadelibros.com/articulos/la-teoria-del-universo-inflacionario-de-alan-guth Cruz, Antonio. Teoría del universo inflacionario. En: http://www.creacionismo.net/genesis/Art%C3%ADculo/teor%C3%ADa-del-universo-inflacionario Hernáez, Salvador (2016). Las teorías sobre el origen del universo. En: https://www.aboutespanol.com/las-teorias-sobre-el-origen-del-universo-3294676 Ministerio de Educación del Ecuador (2016). Ciencias Naturales. Décimo Grado – Texto del estudiante. Quito: SME


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Banco de preguntas y respuestas 1) Relaciona la teoría del origen del universo con su postulado correspondiente: Teoría: 1. 2. 3. 4.

Big Bang Universo Inflacionario Universo Estacionario Universo Oscilante

Postulado: a.

Nuestro universo es el último de muchos surgidos en el pasado después de sucesivas explosiones y contracciones b. El universo emergió tras una gran explosión de un átomo primitivo c. El universo no tiene principio ni fin ni ha evolucionado d. El universo ha sufrido una expansión exponencial vertiginosa hasta volverse plano a) b) c) d)

1b, 2c, 3a, 4d 1b, 2d, 3c, 4a 1a, 2d, 3b, 4c 1d, 2a, 3b, 4c

Retroalimentación: La respuesta correcta es b) 1b, 2d, 3c, 4a. En efecto, la Teoría del Big Bang plantea que el universo emergió tras una gran explosión de un átomo primitivo. Véase página 3. La Teoría del Universo Inflacionario propone que la vía láctea ha sufrido una expansión exponencial vertiginosa hasta volverse plano. Véase página 4. La Teoría del Universo Estacionario plantea que éste no tiene ni principio ni fin. Véase página 4. Finalmente, la Teoría del Universo Oscilante considera que nuestro universo es el último de muchos surgidos en el pasado, después de sucesivas explosiones y contracciones. Véase página 4.

2) El postulado sobre el origen del universo que sostiene que éste es el último de muchos surgidos en el pasado, después de sucesivas explosiones y contracciones, incluyendo un momento en el cual el universo se desploma sobre sí mismo atraído por su propia gravedad, corresponde a la teoría de: a) b) c) d)

Universo oscilante Teoría catastrófica Teoría de la acreción Creacionismo


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Retroalimentación: La respuesta correcta es a) Universo oscilante. En efecto, la teoría del universo oscilante plantea oscilante plantea que nuestro universo es el último de otros surgidos en tiempos pasados. No existió una explosión inicial, sino una contracción del universo hasta un punto de enorme densidad -denominada Big Crunch- que, por atracción de la gravedad, generó, ahí sí, un Big Bang. Este acontecimiento de contracción-explosión se producirá continuamente continuamente dando lugar a una sucesión cíclica e infinita del universo. Véase página 4. página 4. La teoría catastrófica catastrófica describe la posible formación de los planetas del sistema solar. Establece que los planetas se originaron como consecuencia del violento violento choque de una estrella con el Sol. Véase página 5. página 5. La teoría de la acreción propone que los planetas se formaron lentamente como resultado de partículas de nubes de gas y de polvo que fueron adhiriéndose a cuerpos rocosos. Véase página 5. página 5. El creacionismo, finalmente, creacionismo, finalmente, postula que el universo fue creado por un ser supremo.

3) El postulado que sostiene que los planetas se formaron lentamente, durante millones de años, como resultado de partículas de nubes de gas y de polvo que fueron adhiriéndose a cuerpos rocosos, corresponde a la teoría de: a) b) c) d)

Teoría de la acreción Creacionismo Teoría Nebular Teoría Catastrófica Catastrófica

Retroalimentación: La respuesta correcta es a) Teoría de la acreción. En efecto, la la Teoría de la Acreción propone que los planetas se formaron lentamente como resultado de partículas de nubes de gas y de polvo que fueron adhiriéndose a cuerpos rocosos. Véase página 5. El Creacionismo postula que los planetas y todo el universo fue creado por un ser supremo. Véase página 3. página 3. La Teoría Nebular propone Nebular propone que el Sistema Solar se formó a partir de una enorme nebulosa protosolar (nube interestelar interestelar de gas) en rotación, la cual evolucionó de tal forma que una parte de ella se condensó y dio lugar a la masa incandescente llamada Sol. A partir de los pequeños grumos g rumos que quedaron alrededor de dicha masa y que fueron colisionando y agrupándose progresivamente, se formaron los planetas. Véase página 5. La teoría catastrófica establece catastrófica establece que los planetas se originaron como consecuencia del violento choque de una estrella con el Sol. Véase página 5. página 5.

4) Con base en el texto, identifica el mecanismo físico-químico que se describe. En la transformación de las capas de la Tierra hay un proceso de alteración o descomposición de las rocas superficiales superficiales que está dado por la acción conjunta co njunta de la atmósfera, la hidrósfera y la biosfera.


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a) b) c) d)

Vulcanismo Sismicidad Erosión Meteorización

Retroalimentación: La respuesta correcta es d) Meteorización. El proceso de descomposición de las rocas superficiales como consecuencia de la acción conjunta entre atmósfera, hidrósfera y biosfera se conoce como meteorización. Véase página 7. El vulcanismo es la elevación del magma (roca fundida) desde el interior in terior de la tierra hacia la superficie terrestre. Véase página 6. página 6. La sismicidad es sismicidad es el análisis del número de sismos que suceden en una región geográfica determinada. determinada. Sismo es una serie de vibraciones de la superficie terrestre generadas por un movimiento de las capas internas. Véase página 6. La La erosión, erosión, por su parte, es el desgaste (pérdida de nutrientes y humedad) de la capa superficial del suelo. Véase página 7. página 7.

5) La meteorización es la alteración y desintegración de una roca in situ en la superficie terrestre, debido a varios factores, lo que da lugar a la formación del suelo. Todos son factores físicos que influyen en este proceso, excepto: a) b) c) d)

Dilatación Congelación Insolación Oxidación

Retroalimentación: La respuesta correcta es d) Oxidación. Existen dos tipos de meteorización: a) meteorización meteorización física, física, cuando la roca se desintegra en fragmentos más pequeños sin alterar su composición, sea por dilatación, congelación o insolación; y b) meteorización química, química, cuando en la roca se producen cambios en sus propiedades químicas, generalmente debido a procesos de oxidación. La oxidación es un factor químico que consiste en la generación de óxido en los minerales debido a la pérdida de electrones cuando se exponen demasiado al oxígeno. Véase página 7. página 7.

6) La meteorización es la alteración y desintegración de una roca in situ en la superficie terrestre, debido a varios factores, lo que da lugar a la formación del suelo. Todos son factores físicos que influyen en este proceso, excepto: a) b) c) d)

Descompresión Gelifracción Hidratación Haloclastia


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Retroalimentación: La respuesta correcta es c) Hidratación. De las opciones citadas, una de ellas corresponde a un factor químico de meteorización llamadoHidratación llamadoHidratación:: el agua es incorporada a la estructura de algunos minerales, aumentando de volumen. Las demás opciones son factores físicos de meteorización meteorización:: •

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La Descompresión Descompresión,, que consiste en la expansión y agrietamiento de rocas que se han formado a gran profundidad cuando se encuentran en una superficie donde hay una menor presión. La Haloclastia Haloclastia,, que consiste en la desintegración de rocas por sales de elevada solubilidad; esto se s e produce en ambientes áridos. La sal se incrusta en los poros y fisuras de las rocas y, al recristalizar y aumentar de volumen, incrementa la presión que ejercen sobre las paredes internas con lo que se puede ocasionar la ruptura. La Gelifracción Gelifracción,, que consiste en la fragmentación de las rocas las rocas debido a las tensiones producidas al congelarse agua congelarse agua contenida en sus grietas, fracturas o poros.

7) La imagen muestra una roca de granito con grietas, donde se ha filtrado y congelado. Las flechas representan las direcciones en las que las grietas se han ampliado debido a la meteorización. ¿Qué afirmación describe el desgaste físico que se observa en la im agen?

a) b) c) d)

El agrandamiento de las grietas se debe a que el agua se expande cuando se congela Este tipo de erosión se produce solo en el lecho de roca compuesta de granito Las grietas se ensanchan debido a las reacciones químicas entre el agua y la roca Este tipo de meteorización es común en regiones de climas cálidos y húmedos

Retroalimentación: La respuesta correcta es a) El agrandamiento de las grietas se debe a que el agua se expande cuando se congela. La imagen ejemplifica un tipo de meteorización física por congelación llamado Gelifracción llamado Gelifracción o Criosclastia: Criosclastia: en las fisuras del granito ingresó agua. Esta, al congelarse, provocó que dichas fisuras se ensanchen aún más hasta provocar provocar el rompimiento de la roca. ¿Por qué? Porque Porque el agua, al congelarse, congelarse, se expande. Este tipo de degradación de la roca es común en regiones montañosas, donde la temperatura oscila alrededor de 0 grados centígrados. Véase página 7. página 7.


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8) La meteorización es la alteración y desintegración de una roca in situ en la superficie terrestre, debido a varios factores, lo que da lugar a la formación del suelo. Todos son procesos químicos que influyen en esta alteración, excepto: a) b) c) d)

Descompresión Oxidación Disolución Carbonatación

Retroalimentación: La respuesta correcta es a) Descompresión. De las opciones citadas, una de ellas corresponde a un factor físico de meteorización llamadoDescompresión. Consiste en la expansión y agrietamiento de rocas que se han formado a gran profundidad cuando se encuentran en una superficie donde hay una menor presión. Véase página 7. Las demás opciones son factores químicos de meteorización: •

•

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La Oxidación, que consiste en la generación de óxido en los minerales debido a la pérdida de electrones cuando se exponen demasiado al oxígeno. La Disolución en casos de minerales solubles. La Carbonatación o generación de ácido carbónico en ciertos minerales cuando se exponen a dióxido de carbono mezclado con agua. Véase página 7.

9) La meteorización es la alteración y desintegración de una roca in situ en la superficie terrestre, debido a varios factores, lo que da lugar a la formación del suelo. Todos son procesos químicos que influyen en esta alteración, excepto: a) b) c) d)

Oxidación Hidrólisis Descompresión Hidratación

Retroalimentación: La respuesta correcta es a) Descompresión. De las opciones citadas, una de ellas corresponde a un factor físico de meteorización llamadoDescompresión. Consiste en la expansión y agrietamiento de rocas que se han formado a gran profundidad cuando se encuentran en una superficie donde hay una menor presión. Véase página 7. Las demás opciones son factores químicos de meteorización:


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La Oxidación, que consiste en la generación de óxido en los minerales debido a la pérdida de electrones cuando se exponen demasiado al oxígeno. La Hidrólisis o rotura de algunos minerales por acción de los iones de H+ y OH- del agua La Hidratación, que consiste en el aumento del volumen de algunos minerales cuando se exponen al agua. Véase página 7.

10) Identifica el proceso por el cual se creó la formación que se observa en la imagen. El conocido 'árbol de piedra', ubicado en Bolivia, está formado por piedras volcánicas de diferentes figuras que han sido traídas por acción del viento hasta llegar a un arenal.

a) b) c) d)

Meteorización Erosión Eutrofización Reptación

Retroalimentación: La respuesta correcta es b) Erosión El “árbol de piedra” ubicado en Bolivia es producto de un proceso de erosión eólica: la arena del desierto

golpeó y pulió incansablemente el cuarzo de la roca, con un resultado espectacular. Véase página 7. No fue producto de un proceso de meteorización (descomposición de las rocas superficiales). Tampoco fue resultado de la llamada eutrofización, fenónemo que genera la proliferación de algas y que consiste en la acumulación de residuos orgánicos en aguas marinas, lagos, embalses u otras fuentes de agua. Y tampoco fue producto de una reptación entendido como un m ovimiento de deslizamiento de los materiales situados en una pendiente.


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11) Completa el siguiente enunciado: El núcleo de la Tierra es la parte más profunda del planeta y está compuesto en su mayoría por ______ y por _________, además de otros elementos más ligeros. a) b) c) d)

hierro – titanio aluminio – níquel hierro – níquel aluminio - titanio

Retroalimentación: La respuesta correcta es c) hierro – níquel. En efecto, el núcleo de la Tierra está compuesto fundamentalmente por hierro (90%) y níquel (10%) y menores cantidades de elementos más ligeros como azufre y oxígeno.


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Tema 2. Los seres vivos: definición y teorías de su origen, evolución y extinción Texto resumen Los seres vivos y su evolución Los seres vivos son aquellos que: •

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Contienen materia orgánica, integrada básicamente por átomos de carbono, de hidrógeno y -en su mayoría- de oxígeno y de nitrógeno; y materia inorgánica o mineral. Están constituidos por unidades de vida autónoma denominadas células . Algunos organismos microscópicos, como bacterias y protozoos, son unicelulares, es decir, tienen una única célula. Los animales y plantas están formados por muchos millones de células organizadas en tejidos y órganos; por eso, son pluricelulares. La célula tiene tres partes: citoplasma, núcleo y membrana. ➢

La membrana es el límite externo de la cédula; está formada por lípidos y proteínas y se encarga de regular la eliminación de las toxinas y la entrada de los nutrientes.

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El citoplasma comprende todo el volumen de la célula, salvo el núcleo. Engloba numerosas estructuras especializadas y orgánulos.

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El núcleo guarda en su interior las moléculas ADN y proteínas organizadas en cromosomas que suelen aparecer en pares idénticos.

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Las mitocondrias son uno de los orgánulos responsables de la respiración celular y a partir de las cuales con la que la célula obtiene la energía necesaria para sobrevivir.

Partes de la célula. Imagen tomada de: https://cdn.thinglink.me/api/image/883036413308698624/1240/10/scaletowidth

•

Realizan tres funciones vitales: a) se nutren, es decir, captan materia y energía del exterior, b) se relacionan, captando estímulos del exterior y elaborando respuestas adecuadas a los mismos; y c) se reproducen, es decir, originar nuevos individuos, iguales o parecidos a los progenitores. No son infinitos. Todos los seres vivos están destinados a la muerte.


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Los científicos consideran que los primeros organismos eran acuáticos y microscópicos. Los primeros organismos unicelulares se originaron hace aproximadamente 1800 millones de años mientras que los pluricelulares pluricelulares aparecieron hace unos 700 millones de años.

Los primeros organismos. Imagen tomada de: http://1.bp.blogspot.com/CTKzH5FF1i0/UzTAi_BpOoI/AAAAAAAAACc/KescmGrEPtg/s1600/Bacterias_by_turmadoguetoh.jpg

Existen diversas teorías que buscan explicar cómo surgieron los seres vivos en nuestro planeta Tierra: Creacionismo Esta teoría se inspira en doctrinas religiosas y plantea que la vida surgió gracias a la intervención de un ser supremo. La tradición judeocristiana se sustenta en el libro bíblico del Génesis para explicar la aparición de todo cuanto existe.

“Y acabó Dios en el día séptimo la obra que hizo” (Génesis 2, 2,3). Imagen tomada de:

https://s17.postimg.org/hmh3qalzj/jardin_eden.jpg

Abiogénesis o Teoría de la generación generación espontánea Esta teoría plantea que la vida en la Tierra surgió de materia inerte. A grandes rasgos, sostiene lo siguiente: un proceso natural permitió que, desde materia no viva, surgieran moléculas orgánicas simples que fueron derivando en células. El filósofo griego Aristóteles (384 – 322 antes de Cristo) había planteado esta teoría, asegurando que toda materia inerte contenía ese principio activo que hacía que se pudiera producir vida de forma espontánea. Se decía que las moscas nacían del estiércol o de materias descompuestas, o que los peces surgían de hojas de los árboles que caían en los estanques. Esta explicación no tomó en cuenta que la presencia de algunos microorganismos era lo que permitía que se produjese una generación espontánea aparente. Cuando a través de un experimento Louis Pasteur (18221895) consiguió eliminar los microorganismos, invalidó invalidó esta teoría de la abiogénesis.


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La aparición de moscas en materia descompuesta descompuesta apoyaba la Teoría de la Generación Espontánea. Imagen tomada de: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/86/Ch.megacephala_wiki.jpg/1200px-Ch.megacephala_wiki.jpg

Teoría de la Biogénesis Las investigaciones del francés Louis Pasteur demostraron que la vida procede de formas de vida anteriores y que de lo no viviente es imposible la generación de un ser vivo. La Teoría de la Biogénesis, justamente, plantea que todos los organismos visibles surgen sólo de microorganismos y nunca de materia inorgánica. La biogénesis como explicación de la vida se conectó con la idea de la evolución de las especies y con los postulados científicos del agua terrestre como fuente originaria de la vida.

Microorganismos como generadores de vida. Imagen tomada de: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b4/SalmonellaNIAID.jpg/1200px-SalmonellaNIAID.jpg

Teoría de la Panspermia Esta teoría fue defendida por Hermann Richter en 1865. Señalaba que la vida surgió del espacio exterior en forma de bacterias y otros microorganismos transportados por polvo cósmico y meteoritos que habían sido atraídos por gravedad terrestre. Sin embargo, esta teoría no ha presentado suficiente evidencia por lo que ha sido descartada.

Imagen tomada de: https://4.bp.blogspot.com/Sew4tBs3N6s/UMcRRghuAYI/AAAAAAAAEeE/cQUMB9A6UrA/s1600/en+que+consiste+la+teoria+de+la+panspermia+2.JPG


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Teoría Quimiosintética o Evolución Química Hacia 1830, Alexander Oparín (1894-1980) (1894-1980) y John J ohn Haldane (1892-1964) propusieron esta teoría que consiste en lo siguiente: Hace unos 4500 millones de años, los componentes de la atmósfera primitiva, primitiva, expuestos a fuertes radiaciones solares, a fuentes de calor de volcanes y a descargas eléctricas de las tormentas, reaccionaron para formar biomoléculas sencillas que se fueron combinando hasta generar otras más complejas. Estas biomoléculas complejas se fueron acumulando en los océanos primitivos y dieron lugar a un caldo primitivo en donde nacieron las primeras células y, por tanto, las primeras formas de vida. En definitiva: los seres vivos se originaron por reacciones químicas entre compuestos inorgánicos que luego se prec ipitaron hacia los mares primitivos primitivos y dieron lugar a las primeras formas de vida.

Imagen tomada de: https://www.lifeder.com/wp-content/uploads/2017/05/teoria-quimiosintetica.jpg

La biogeografía La biogeografía es la ciencia que se encarga de explicar la distribución de los seres vivos en el planeta; estudia los patrones de distribución de la biodiversidad a través de los diferentes ambientes del planeta, teniendo en cuenta su espacio y su tiempo. La biogeografía se basa en tres procesos: •

•

•

La evolución o proceso continuo de transformación de las especies que ocurre de generación en generación a partir de una forma de vida o de un organismo ya existente en un lugar y en un tiempo determinados. La extinción extinción o o desaparición permanente de todos los miembros de una especie. La dispersión dispersión o capacidad que tiene un organismo para migrar de un logar a otro y colonizar lugares diferentes de su lugar de origen

Teorías de la evolución y extinción de las especies Catastrofismo de Georges Cuvier Georges Cuvier (1769-1832) (1769-1832) también era partidario de la inmutabilida inmutabilidad d de las especies. Consideraba que los fósiles eran restos de seres vivos que habían existido en tiempos pasados, pero no de especies antecesoras de los organismos actuales. Para explicar la desaparición de las especies fósiles aplicó la teoría geológica del catastrofismo. catastrofi smo. Según ésta, durante el transcurso de la historia de la Tierra, habían sucedido varias catástrofes o cataclismos que provocaron la extinción total de ciertas especies.


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La evolución según Jean Baptiste Lamarck En 1809 Lamarck publicó Filosofía zoológica. En esta obra planteó lo siguiente: para adaptarse mejor a un medio, las especies desarrollan los órganos que le son más ú tiles y aquellos que menos los utilizan se atrofian. Los caracteres originales van siendo sustituidos por caracteres adquiridos o adaptativos que luego se transmiten de generación en generación y se van perfeccionando.

La evolución darwiniana En el siglo XIX, el naturalista inglés Charles Darwin desarrolló una teoría que explicaba cómo toda la vida de la Tierra había evolucionado a partir de unos ancestros comunes, mediante un proceso llamado “evolución por selección natural”. L a selección natural explica cómo y por qué estas poblaciones evolucionan a lo largo del tiempo y cómo aparecen nuevas especies. La selección natural consiste en lo siguiente: Cuando las condiciones medioambientales son adversas para los organismos, se establecen entre ellos una lucha por la supervivencia, en la cual solo sobreviven los individuos más adaptados y se eliminan los demás. Esta adaptación se logra gracias a cambios fisiológicos que estas especies adquieren a través del tiempo y que son heredados a su descendencia. Los que no se adaptan, simplemente se extinguen. Darwin desarrolló su teoría teniendo en cuenta las ideas de Thomas Malthus y de Charles Lyell. Para Thomas Malthus (1766-1834), el crecimiento de la población humana es proporcionalmente superior al aumento de la producción de alimentos. Esta situación obliga a los individuos a luchar entre sí para conseguir los alimentos, es decir, a la lucha por la existencia. Según Charles Lyell (1797-1875), los procesos geológicos del pasado debían ser parecidos a los que acontecen en la actualidad. Serían procesos muy lentos, sin grandes catástrofes y sin grandes extinciones. En 1859, Charles Darwin publicó la obra titulada El origen de las especies, donde presentó sus conclusiones sobre la transformación de las especies. Lo hizo al enterarse de que otro naturalista, Alfred Russell Wallace (1823-1913), había llegado a la misma hipótesis.

El saltacionismo o mutacionismo De Vries, en 1902, descubrió las plantas mutantes, que eran individuos mucho más altos que sus progenitores y que el resto de la generación. Los descendientes presentaban esta característica y no podían cruzarse con los anteriores, por lo que constituían una nueva especie. A partir de este hecho, se desarrolló la teoría saltacionista o mutacionista. Sostenía que la evolución se realizaba de modo rápido, a saltos, debido a grandes mutaciones sobre las que actuaba la selección natural, y no de un modo lento y continuo, con pequeños cambios, como lo sostenía Darwin.

Neodarwinismo o Teoría Sintética (también llamada Teoría Moderna Evolutiva) Entre los años 1920 y 1930 se fue diluyendo la controversia entre darwinistas y mutacionistas al comprobarse que algunas de las grandes mutaciones se podían explicar como resultado de la interacción entre varios pares de genes. Se dedujo que el origen de la variabilidad de la descendencia se debía a las mutaciones en los organismos con reproducción asexual, y a las mutaciones y a la recombinación genética en los organismos con reproducción sexual.


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Son las poblaciones las que evolucionan cuando varían sus frecuencias génicas, no los individuos, que permanecen durante su vida con los mismos genes que tenían al nacer. Los factores que provocan la variación de las frecuencias génicas son: •

•

•

•

Mutaciones o cambios inesperados de información genética. Deriva genética o variación en las frecuencias genéticas debido a que la cantidad de individuos reproductores de una siguiente generación es inferior a la cantidad necesaria para que estén bien representados todos los genes. Selección natural o eliminación de los individuos menos aptos, es decir, los que tienen una menor capacidad de adaptarse y sobrevivir. Migraciones o llegadas y salidas de individuos a otras poblaciones.

Bibliografía

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Dinwiddie, Robert (2010). Bocados de ciencia. Barcelona: Editorial Océano.

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El origen del universo y de la vida. Tomado de: http://amesweb.tripod.com/ccmc01.pdf

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Hernáez, Salvador (2016). Las teorías sobre el origen del universo. En: https://www.aboutespanol.com/las-teorias-sobre-el-origen-del-universo-3294676 La teoría de la evolución y el origen del ser humano. En: http://amesweb.tripod.com/ccmc02.pdf Ministerio de Educación del Ecuador (2016). Ciencias Naturales. Décimo Grado – Texto del estudiante. Quito: SME Ministerio de Educación del Ecuador (2016). Biología. Primer Año del BGU – Texto del estudiante. Quito: LNS.

Banco de preguntas y respuestas 1) Relacione la teoría del origen de la vida con el postulado Teoría: 1. 2. 3. 4.

Quimiosintética Panspermia Abiogéniesis Creacionismo


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Postulado: a. b. c. d.

Los primeros compuestos orgánicos se formaron en una atmósfera primitiva La vida se formó por una fuerza divina superior Las primeras formas vivientes llegaron a nuestro planeta desde el espacio exterior La vida surge a partir de cualquier materia no viviente o inerte

a) b) c) d)

1a, 2c, 3d, 4b 1b, 2c, 3d, 4a 1c, 2d, 3a, 4b 1d, 2a, 3b, 4c

Retroalimentación: La respuesta correcta es a) 1a, 2c, 3d, 4b La quimiosintética (quimio = compuestos químicos y síntesis = formación) plantea que los seres vivos se originaron por reacciones químicas entre compuestos inorgánicos que luego se precipitaron hacia los mares primitivos y dieron lugar a las primeras formas de vida. Los primeros compuestos orgánicos, por tanto, se formaron en una atmósfera primitiva. Véase página 19. La Teoría de la Panspermia señala que la vida surgió del espacio exterior en forma de bacterias y otros microorganismos transportados por polvo cósmico y meteoritos que habían sido atraídos por gravedad terrestre. Véase página 18. La abiogénesis (abio = sin vida y génesis = origen) plantea que la vida surge a partir de cualquier materia no viviente o inerte. Véase página 17. El Creacionismo se inspira en doctrinas religiosas y plantea que la vida surgió gracias a la intervención de un ser supremo. Véase página 3.

2) Relacione la teoría del origen de la vida con el postulado Teoría: 1. 2. 3. 4.

Biogénesis Panspermia Generación espontánea Evolución química

Postulado: a. b. c. d.

La vida solamente se origina de una vida preexistente La vida llegó a nuestro planeta desde el espacio exterior El origen de los seres vivos surge por la combinación de sustancias en los mares primitivos El origen de los seres vivos surge a partir de cualquier materia no viviente o inerte

a) b) c) d)

1a, 2b, 3d, 4c 1b, 2c, 3a, 4d 1c, 2d, 3b, 4a 1d, 2a, 3c, 4b


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Retroalimentación: La respuesta correcta es a) 1a, 2b, 3d, 4c La biogénesis plantea que todos los organismos visibles surgen sólo de microorganismos preexistentes y nunca de materia inorgánica. Véase página 18. La Teoría de la Panspermia señala que la vida surgió del espacio exterior en forma de bacterias y otros microorganismos transportados por polvo cósmico y meteoritos que habían sido atraídos por gravedad terrestre. Véase página 18. La Teoría de la generación espontánea o abiogénesis (abio = sin vida y génesis = origen) plantea que la vida surge a partir de cualquier materia no viviente o inerte, de forma espontánea. Véase página 17. La quimiosintética o teoría de la evolución química (quimio = compuestos químicos y síntesis = formación) plantea que los seres vivos se originaron por reacciones químicas entre compuestos inorgánicos que luego se precipitaron hacia los mares primitivos y dieron lugar a las primeras formas de vida. Los primeros seres vivos, por tanto, se desarrollaron en los mares primitivos. Véase página 19. 3) La evolución es el hecho fundamental y esencial que ha dado origen a la vida. Existen varias corrientes que han tratado de explicar los mecanismos de transformación y la diversificación de las especies. Relacione al autor de cada teoría con su respectivo postulado. Autor: 1. 2.

Charles Darwin Jean Baptiste Lamarck

Postulado: a. Los organismos tienen una tendencia innata al automejoramiento b. Los seres vivos se forman por las transformaciones atmosféricas y oceánicas c. Los individuos actuales descienden de un antepasado común. a) b) c) d)

1a, 2b 1b, 2a 1b, 2c 1c, 2a

Retroalimentación: La opción correcta es la d) 1c, 2a El postulado b) queda descartado porque no trata sobre la evolución sino del origen de la vida. Charles Darwin planteó una teoría según la cual las especies cambian y evolucionan a través de variaciones genéticas que pueden ocurrir a lo largo de muchas generaciones mediante un proceso de selección natural; es decir, los organismos más capaces para sobrevivir se reproducen, pasando así a su descendencia las características que los mantuvieron con vida. Así mismo, los menos aptos para sobrevivir desaparecen. De esta teoría se deriva el postulado del Ancestro Común. Véase página 20.


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Lamarck, por su parte, sostenía que las características físicas que desarrollan los seres humanos corresponden a aquellas que más las necesitan, mientras que las poco usadas e innecesarias se atrofian paulatinamente. Los individuos, por tanto, tienen una tendencia innata a automejorar y ello es parte de su evolución. Véase página 20.

4) ¿Cuál es la teoría que se describe en el texto? Los seres vivos evolucionan por un automejoramiento o deseo propio, uso y desuso de órganos. Estos cambios que sufren los organismos a lo largo de su vida para adaptarse a las circunstancias nuevas del medio en que habitan se denominan caracteres adquiridos, los cuales se transmiten a la descendencia y se van perfeccionando a lo largo de las generaciones. a) b) c) d)

De Lamarck Catástrofes de Cuvier Moderna evolutiva De Darwin

Retroalimentación: La opción correcta es a) De Lamarck. Justamente, Jean Baptiste Lamarck planteó que los seres vivos evolucionan por un automejoramiento o deseo propio, uso y desuso de órganos. Véase página 20. La teoría de las Catástrofes de Cuvier expresa que los cambios geológicos y biológicos producidos se deben a cambios repentinos y violentos conocidos como catástrofes. Véase página 19. Charles Darwin, en cambio, propuso su teoría de la “selección natural” que consiste en lo si guiente: las especies cambian adaptándose al medio ambiente dependiendo de qué tan efectivas son en términos de supervivencia. Los que logran adaptarse sobreviven y lo hacen mediante cambios fisiológicos adquiridos a través del tiempo, mismos que son heredados a su descendencia. Los que no lo logran, simplemente se extinguen.Véase página 20. La Teoría Moderna Evolutiva plantea que el origen de la variabilidad de la descendencia se debe a las mutaciones en los organismos con reproducción asexual, y a las mutaciones y a la recombinación genética en los organismos con reproducción sexual. Son las poblaciones las que evolucionan cuando varían sus frecuencias génicas, no los individuos, que permanecen durante su vida con los mismos genes que tenían al nacer. Y los factores que provocan la variación de las frecuencias génicas son las mutaciones, la deriva genética, la selección natural y las migraciones. Véase página 20.


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Tema 3. Niveles de organización ecológica y cadena trófica Texto resumen Niveles de organización ecológica Los niveles de organización ecológica consisten en todos los niveles bióticos (materia viva) y abióticos (materia no viva) que existen en un hábitat, estructurados en un sistema que va desde un nivel simple hasta otros más complejos. El hábitat es un lugar físico o región que ofrece las condiciones naturales para que puedan subsistir cada uno de los niveles. Los niveles de organización ecológica son: •

Individuo. Es un ser vivo de cualquier especie, único e indivisible, unicelular o pluricelular, capaz de sobrevivir por sí mismo en un ambiente determinado. Por ejemplo: un gato, un perro, un elefante, un fresno, un humano, una mosca, una araña, una salmonela, una pulga, un hongo, una lombriz de tierra o un avestruz.

Gato. Imagen tomada de: http://estag.fimagenes.com/img/4/1/y/v/1yv_900.jpg •

Especie. Es un grupo de individuos que poseen un mismo genoma. Genoma es el conjunto de genes que determinan las características fenotípicas de los individuos y que permiten dejar descendencia fértil. Por ejemplo: Felis catus (gato), Fraxinus greggii (fresno), Paramecium caudatum (paramecio) y Homo sapiens (Humano).

Felis catus (gato). Imagen tomada de: http://estag.fimagenes.com/img/4/1/y/v/1yv_900.jpg

Homo sapiens (Humano). Imagen tomada de: https://comohacerpara.com/imgn/08979-ser-persona-mejor-moralmente.jpg


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•

Población. Es un conjunto de individuos que pertenecen a la misma especie y que, además, ocupan un mismo hábitat. Por ejemplo, población de amebas en un estanque, población de ballenas en el Golfo de California, población de cedros en Líbano o población de piqueros en Galápagos.

Gatos monteses. Imagen tomada de: http://deanimalia.com/images/full/bosque/gatomontes1.jpg

•

Comunidad. Es un conjunto de poblaciones interactuando entre sí, que conviven en un mismo hábitat. Por ejemplo, una comunidad de semidesierto, formada por no pales, mezquites, gramíneas, escorpiones, escarabajos, lagartijas y otras poblaciones.

Comunidad de animales de un bosque. Imagen tomada de: http://i1.ytimg.com/vi/xfhLUVqIqjI/0.jpg

•

Ecosistema. Es un sistema biológico constituido por comunidades de organismos vivos que se relacionan entre sí formando la llamada biocenosis3, y por los elementos abióticos o inorgánicos (carbono, nitrógeno, oxígeno, agua y otros) que forman el biotipo4 de la zona en la que habitan. En todo ecosistema se producen cadenas y redes tróficas o alimentarias. Hay ecosistemas terrestres, acuáticos, híbridos y microbianos. Los ecosistemas terrestres son: ➢

Los bosques, formados mayormente por árboles con floración. Entre los bosques se distinguen varios ecosistemas como las selvas, los bosques secos, los bosques templados, los bosques subtropicales y los bosques boreales.

➢

Los matorrales, formados mayormente por plantas de menor porte como arbustos y matas. Dentro de los matorrales se subdividen otros ecosistemas como los arbustales, los matorrales xerófilos y los páramos.

➢

Los herbazales, formados principalmente por gramíneas y en medios semiáridos con clima estacional. Los sub-ecosistemas de los herbazales son las praderas, estepas, sabanas y praderas de montaña.

3 La

biocenosis es el conjunto de organismos, vegetales o animales, que viven y se reproducen en determinadas condiciones de un medio. 4 Biotipo es sinónimo de ambiente ecológico.


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➢

Las tundras, formadas por musgos, líquenes y pequeños arbustos. Son ecosistemas húmedos, sin árboles y con subsuelos congelados.

➢

Los desiertos con flora y fauna muy escasa.

Los ecosistemas acuáticos incluyen las aguas de los océanos y de los continentes, dulces o saladas. Cada uno de estos cuerpos de agua tiene estructuras y propiedades físicas particulares con relación a la luz, la temperatura, las olas, las corrientes y su composición química. Se distinguen dos tipos de ecosistemas acuáticos: ➢

Ecosistemas marinos, que incluyen océanos, mares y marismas, entre otros. Sus temperaturas y salinidad varían poco. Está poblado por organismos pelágicos: a) plancton o conjunto de organismos principalmente microscópicos que flotan en las aguas; b) necton o nadadores activos, y c) neuston o grupo de organismos que viven en la interface o límite con el aire.

➢

Ecosistemas de agua dulce como ríos, lagos, manantiales y aguas subterráneas

Los ecosistemas híbridos son los humedales, y no pueden considerarse ni como ecosistemas acuáticos y ni como ecosistemas terrestres netamente, sino como un híbrido entre los dos. Se distinguen los siguientes humedales: Sabana inundada, Selva inundable, Pantano de coníferas, Manglares, Marismas, Juncales y Esteros. Los ecosistemas microbianos son aquellos compuestos por organismos microbianos que comparten un mismo hábitat. Entre los ecosistemas microbianos están los microbiotas, localizados de manera normal en distintos sitios del cuerpo de los seres vivos pluricelulares, y las biopelículas, localizados en una superficie viva o inerte, con estructuras complejas.

Ecosistema marino. Imagen tomada de: http://ecosistemamarino2.blogspot.com/2016/05/ecosistema-marino.html

•

Bioma. Es un conjunto de ecosistemas que comparten características similares con sus factores abióticos adaptados a sus entornos. Son unidades de tierra con un límite natural y con un mosaico de terrenos que generalmente representan diferentes ecosistemas.


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Biomas y ecosistemas. Tomado de: http://infactcollaborative.com/wp-content /uploads/2015/01/Facts-6-Teresterial-Biomes.png

•

Biosfera. Corresponde a la suma de todos los biomas del planeta Tierra y su atmósfera inferior.

Ilustración de la Biosfera. Imagen tomada de: https://c1.staticflickr.com/1/3/4560868_cc76f14546.jpg

La cadena trófica o alimentaria de un ecosistema La vida necesita un aporte continuo de energía que llega a la Tierra desde el Sol y pasa de unos organismos a otros. Todos necesitamos comer porque así obtenemos energía para realizar nuestras actividades. El pollo que consumimos necesitó energía para vivir por lo que se alimentó de organismos como insectos pequeños. A su vez, estos insectos se alimentaron de plantas que, a su vez, crecieron gracias a los nutrientes que ellas mismas produjeron a través de la fotosíntesis. Esta secuencia que se forma entre un organismo y otro se representa linealmente y muestra quién se alimenta de quién: comienza con una planta y termina en nosotros. La cadena trófica, llamada también cadena alimentaria es el paso de energía y nutrientes de un ser vivo a otro por medio de la alimentación. Como vimos en el ejemplo, dicha cadena está formada por una serie de organismos ordenados linealmente donde cada uno se alimenta del anterior y sirve, a su vez, de alimento para otro. Hay tres niveles tróficos entre los organismos vivos:


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Nivel trófico 1. Los productores Son organismos autótrofos. Se llaman así porque generan sus propios alimentos a través de sustancias inorgánicas para su metabolismo; por ejemplo, los árboles del bosque o el fitoplancton del mar. Se clasifican en fotosintéticos y quimiosintéticos. Las plantas verdes que usan la fotosíntesis son organismos fotosintéticos. La fotosíntesis es un proceso químico a través del cual se generan sustancias orgánicas por acción de la energía lumínica solar. Gracias a esta energía, las plantas provistas de clorofila convierten el agua del suelo y el dióxido de carbono del aire (CO2) en glucosa, un nutriente esencial que les provee energía y permite la fabricación de la celulosa. La función del agua en este proceso es suministrar electrones: actúa como reactivo. Y dado que la molécula de agua es un agente reductor muy débil, sus electrones deben ser energizados por los fotones de la luz solar gracias a la clorofila, típico pigmento verde del mundo vegetal que actúa como receptor y conversor de la energía solar en energía química.

Por otro lado, son organismos quimiosintéticos aquellas bacterias que emplean la quimiosíntesis para generar sus propios alimentos (bacterias del hidrógeno, del hierro, del azufre o del nitrógeno, por ejemplo). La quimiosíntesis es un proceso de producción de la materia orgánica por medio de la oxidación de sustancias minerales, sin recurrir a la luz solar. Estas sustancias son principalmente dióxido de carbono y agua. Nivel trófico 2. Los consumidores Son organismos heterótrofos. Ello quiere decir que se alimentan de materia orgánica viva procedente de otros seres vivos. Se clasifican en tres grupos: •

Consumidores primarios. Son los organismos que se alimentan de los productores; se caracterizan por ser herbívoros. Entre estos tenemos, por ejemplo: los ratones, la vicuña, la taruca, los venados, las vacas, los caballos y muchos peces y aves.

Caballo. Imagen tomada de: http://todofondos.com/bin/fondos/04/38/77a.jpg


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•

Consumidores secundarios. Son los organismos que se alimentan de los consumidores primarios; se caracterizan por ser carnívoros, sean predadores (si se alimentan de animales herbívoros y de otros carnívoros) o carroñeros (si se alimentan de restos de animales muertos). Entre los predadores tenemos a las ranas, los lobos, los pumas, los leones y las boas, por ejemplo. Un animal carroñero es, por ejemplo, el cóndor de los Andes.

Serpiente comiendo una rana. Imagen tomada de: https://www.quecome.com/wp-content/uploads/2015/06/que-comen-las-serpientes2-600x363.jpg

•

Consumidores terciarios o superpredadores. Son los organismos que se alimentan de los consumidores secundarios, sean estos carnívoros u omnívoros. No son presa de otro animal.

Humano comiendo carne. Imagen tomada de: http://elbilluyo.com/wp-content/uploads/2017/09/hombre-comiendo-carne1-1.jpg

Nivel trófico 3. Los descomponedores Se alimentan de materia orgánica muerta o de detritos, esto es, de residuos que surgen cuando se descomponen los restos de alguna planta, de un animal o de la meteorización del suelo. Por alimentarse de detritos se los denomina detritófagos. Su función es esencial, pues convierten la materia muerta en moléculas inorgánicas simples. Ese material es absorbido otra vez por los productores, y reciclado en la producción de materia orgánica. A este grupo pertenecen los hongos, las bacterias y otros microorganismos.

Hongos. Imagen tomada de: http://www.grupocanton.com/all/imagenes/4/2013/06/28/135128_grande_HS0C9eWY.png

En un ecosistema, la cantidad de energía existente en un nivel trófico tiene que ser mayor que la existente en el nivel superior. La energía está concentrada en los productores y será siempre mayor que la de los


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consumidores primarios. A su vez la de éstos es superior a los consumidores secundarios y así sucesivamente. La cantidad de energía disponible en un ecosistema puede representarse a través de pirámides ecológicas.

Pirámides ecológicas En las pirámides ecológicas su base está representada, siempre, por los organismos productores. Hay tres tipos: Pirámides energéticas Representan la energía almacenada en cada nivel trófico que está disponible para los otros niveles y se miden en términos de calorías y kilocalorías por unidades de superficie y de tiempo. El rectángulo más grande corresponde a los productores y su tamaño va disminuyendo en los niveles de consumidores. ¿Por qué? Porque un determinado nivel no puede tener más energía que su nivel anterior.

Imagen tomada de: Ministerio de Educación del Ecuador (2016). Ciencias Naturales. Octavo Grado – Texto del estudiante. Quito: SME.

La energía que pasa de un eslabón (nivel trófico) a otro corresponde a un 10% de energía acumulada en el paso previo. El flujo unidireccional de energía entre los distintos elementos de la cadena trófica va disminuyendo conforme avanzamos en la misma. Así, según el gráfico, de 10.000 calorías del productor, 1000 son consumidas por un ratón; de esas 1000, 100 son asimiladas por la serpiente; y de esas 100, 10 son consumidas por un águila.

Pirámides numéricas Representan el número de individuos o de especies de cada nivel trófico. En algunos casos estas pirámides se representan de forma invertida cuando un determinado ecosistema cuenta con un número bajo de productores.


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Imagen tomada de: http://www.biologiaescolar.com/2014/06/piramides-troficas.html

Pirámides de biomasa Representan toda la biomasa de una red alimentaria y brindan información sobre su transferencia de un nivel trófico a otro. A medida que cada nivel se aleja de la base disminuye la biomasa: el peso de los productores es mayor que el de los consumidores y el de estos es mayor que el de los descomponedores.

Imagen tomada de: http://www.biologiaescolar.com/2014/06/piramides-troficas.html

La red trófica Individuos de una misma especie pueden nutrirse de una o más especies o ser comidos por uno o más individuos de otras especies, formando una red trófica: un conjunto de cadenas alimentarias interconectadas entre sí. La red trófica de un ecosistema se representa gráficamente por flechas que indican “es comido por”, es decir, X  Y significa que


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“X es comido por Y”.

Veamos un ejemplo:

Red trófica de un bosque. Imagen tomada de: Ministerio de Educación del Ecuador (2016). Ciencias Naturales. Noveno Grado – Texto del estudiante. Quito: SME, página 135.

¿Qué pasaría si una especie de un ecosistema se extingue? Obviamente, las redes tróficas se alterarían: las poblaciones de una especie incrementarían y otras seguramente disminuirían. Por ejemplo, ¿qué pasaría si, según el gráfico anterior, los conejos se extinguieran por acciones de caza ilegal? Con seguridad, la población de ratones aumentaría y los gatos monteses disminuirían.

Bibliografía

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Cajal, Alberto. Niveles de organización ecológica. En: https://www.lifeder.com/niveles-organizacionecologica/ Ministerio de Educación del Ecuador (2016). Ciencias Naturales. Octavo Grado – Texto del estudiante. Quito: SME Pirámides tróficas. En: http://www.biologiaescolar.com/2014/06/piramides-troficas.html Portal Educativo: conectando neuronas. ¿Qué es un ecosistema? En: https://www.portaleducativo.net/quinto-basico/107/que-es-un-ecosistema


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Banco de preguntas y respuestas

1) Completa el enunciado: El nivel de organización ecológica ____________ se define como el ____________ de poblaciones en un mismo__________________ a) b) c) d)

ecosistema – grupo – hábitat comunidad – conjunto – hábitat comunidad – conjunto – nicho ecosistema – grupo - nicho

Retroalimentación: La respuesta correcta es b) comunidad – conjunto – hábitat Los niveles de organización ecológica consisten en todos los niveles bióticos (materia viva) y abióticos (materia no viva) que existen en un hábitat, estructurados en un s istema que va desde un nivel simple hasta otros más complejos. El orden es el siguiente: individuo, especie, población, comunidad, ecosistema, bioma y biósfera. La opción “ecosistema – grupo – hábitat” es incorrecta pues no podemos hablar de un ecosistema como un “grupo de poblaciones en un mismo hábitat”. El ecosistema es un sistema biológico constituido por comunidades de organismos vivos que se relacionan entre sí y con los elementos abióticos o inorgánicos del ambiente (carbono, nitrógeno, oxígeno, agua y otros) a través de cadenas y redes tróficas o alimentarias. La opción “comunidad-conjunto-nicho” también es incorrecta pues no podemos decir que una comunidad es

un conjunto de poblaciones en un mismo nicho. Es un conjunto de poblaciones en un mismo hábitat. La opción “ecosistema-grupo-nicho” tampoco es correcta pues, como lo dijimos ya, un ecosistema no es un “grupo de poblaciones en un mismo nicho”. La opción correcta es “comunidad-conjunto hábitat”. El nivel de organización ecológica comunidad se define como el conjunto de poblaciones en un mismo hábitat.Véase página 26.

2) Completa el enunciado: El nivel conocido como ____________ está constituido por varias comunidades que forman ____________ de la zona en la que habitan. a) b) c) d)

ecosfera – la biocenosis – el biotipo ecosistema – el biotipo – la biocenosis ecosfera – el biotipo – la biocenosis ecosistema – la biocenosis – el biotipo


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Retroalimentación: La respuesta correcta es d) ecosistema – la biocenosis – el biotipo. Los niveles de organización ecológica consisten en todos los niveles bióticos (materia viva) y abióticos (materia no viva) que existen en un hábitat, estructurados en un s istema que va desde un nivel simple hasta otros más complejos. El orden es el siguiente: individuo, especie, población, comunidad, ecosistema, bioma y biósfera. De manera particular, el ecosistema es un sistema biológico constituido por comunidades de organismos vivos que se relacionan entre sí formando la llamada biocenosis5, y por los elementos abióticos o inorgánicos (carbono, nitrógeno, oxígeno, agua y otros) que forman el biotipo6 de la zona en la que dichas comunidades habitan. Véase página 26. En otras palabras, la asociación entre biocenosis y biotipo constituye un ecosistema.

3) Complete el enunciado: En el flujo de materia y energía, los organismos __________, en el proceso de nutrición, usan materia inorgánica y la transforman en compuestos orgánicos; mientras que los _________ obtienen sus nutrientes a partir de sustancias orgánicas sintetizadas por otro nivel trófico; por último, los organismos ________ transforman la materia orgánica muerta en compuestos inorgánicos y los devuelven al ecosistema para ser nuevamente utilizados. a) b) c) d)

Consumidores - Descomponedores - Productores Descomponedores - Consumidores - Productores Productores - Descomponedores - Consumidores Productores - Consumidores - Descomponedores

Retroalimentación: La respuesta correcta es d) Productores - Consumidores - Descomponedores En efecto, los organismos productores, como las plantas de un bosque o las algas del mar, usan materia inorgánica y la transforman en compuestos orgánicos. Los organismos consumidores obtienen sus nutrientes alimentándose de los productores. Por último, los organismos descomponedores transforman la materia orgánica muerta en compuestos inorgánicos y los devuelven al ecosistema para ser nuevamente utilizados. Véase página 28.

4) La tabla muestra tres grupos de la estructura de un ecosistema que se usa para describir los niveles de una cadena trófica.

5 La

biocenosis es el conjunto de organismos, vegetales o animales, que viven y se reproducen en determinadas condiciones de un medio. 6 Biotipo es sinónimo de ambiente ecológico.


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A B C

Herbívoros Productores Carnívoros

¿Qué diagrama, en forma ascendente, representa el nivel de organización en relación al flujo de energía de estos grupos ecológicos? a)

b)

c)

d)


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Retroalimentación: La respuesta correcta es d) El flujo de energía inicia en los productores (por ejemplo, las plantas), que son consumidos por los herbívoros y estos a su vez por los carnívoros. Véase página 28. En forma ascendente, ello se expresa claramente en la siguiente opción:

5) La tabla muestra tres grupos de la estructura de un ecosistema que se usa para describir los niveles de una cadena trófica. A B C

Productores Herbívoros Carnívoros

¿Qué diagrama, en forma descendente, representa el nivel de organización en relación al flujo de energía de estos grupos ecológicos? a)

b)


37

c)

d)

Retroalimentación: La respuesta correcta es c) El flujo de energía inicia en los productores (por ejemplo, las plantas), que son consumidos por los herbívoros y estos a su vez por los carnívoros. Véase página 28. En forma descendente, ello se expresa claramente en la siguiente opción:

6) La tabla muestra tres términos usados para describir los niveles de organización de una cadena trófica. A B C

Zooplancton Superpredador Fitoplancton

¿Qué diagrama representa el orden de transferencia de energía en la cadena trófica en relación a estos términos?


38

a)

b)

c)

d)

Retroalimentación: La respuesta correcta es a) El flujo de energía inicia en los productores (en este caso, el fitoplancton), que son consumidos por los herbívoros (zooplancton) y estos a su vez por los depredadores. La mayor energía se concentra en los productores. Por eso, el gráfico correcto es el siguiente:


39

Donde C es el fitoplancton (productor), A es el zooplancton (consumidor 1) y B el depredador (consumidor 2). La energía disminuye de un escalón a otro.

7) La tabla muestra tres términos usados para describir los niveles de organización de una cadena trófica.

A B C

Omnívoros Autótrofos Detritófagos

¿Qué diagrama representa el orden de transferencia de energía en la cadena trófica en relación a estos términos?

a)

b)


40

c)

d)

Retroalimentación: La respuesta correcta es d). El primer nivel de la cadena trófica está representado por los organismos productores, que son autótrofos, pues generan sus propios alimentos a través de sustancias inorgánicas para su metabolismo (por ejemplo, los árboles del bosque o el fitoplancton del mar). Estos organismos son los que más energía tienen. De ellos se alimentan los organismos consumidores que, en este caso, pueden ser herbívoros u omnívoros. Los organismos consumidores, entonces, se ubican en un segundo nivel de la cadena trófica y receptan un 10% de la energía de los organismos productores. Finalmente, en un tercer nivel se encuentran los organismos descomponedores: aquellos que se alimentan de materia orgánica muerta o de detritos, esto es, de residuos que surgen cuando se descomponen los restos de alguna planta, de un animal o de la meteorización del suelo. Por alimentarse de detritos se los denomina detritófagos. Su función es esencial, pues convierten la materia muerta en moléculas inorgánicas simples. Ese material es absorbido otra vez por los productores, y reciclado en la producción de materia orgánica. A este grupo pertenecen los hongos, las bacterias y otros microorganismos. Entonces, la mejor manera de representar esta transferencia de energía sería la siguiente:

Donde B representa a los organismos autótrofos (productores), A representa a los omnívoros (consumidor) y C a los detritófagos (descomponedor).


41

8) Los organismos vivos pueden presentar dos tipos de nutrición: autótrofa y heterótrofa. Son enunciados que forman parte de la nutrición autótrofa, excepto: a) b) c) d)

Transformación de energía lumínica en energía química Sintetizan compuestos orgánicos a partir de inorgánicos Incluye organismos que liberan O2 en la atmósfera Obtienen nutrientes a partir de la materia orgánica

Retroalimentación: La opción correcta es la d) Obtienen nutrientes a partir de la materia orgánica. Los tres primeros literales ocurren en las plantas, las cuales son organismos autótrofos. En la fotosíntesis se transforma la energía lumínica en química, liberando O 2; además, las plantas absorben los minerales (compuestos inorgánicos) del suelo mediante las raíces para crecer. Los organismos heterótrofos son los que necesitan obtener nutrientes a partir de la materia orgánica; es decir, a partir de otros seres vivos. Véase página 29.

9) Complete el siguiente enunciado: En la nutrición____________ los organismos son capaces de transformar la energía________ en energía __________, la cual se utiliza para la síntesis de la materia orgánica a partir de sustancias inorgánicas y es esencial para su metabolismo. a) b) c) d)

Heterótrofa - Química - Lumínica Autótrofa - Lumínica - Química Heterótrofa - Lumínica - Química Autótrofa - Química - Lumínica

Retroalimentación: La respuesta correcta es b) Autótrofa - Lumínica – Química. Un ejemplo de nutrición autótrofa, en la cual un organismo transforma la energía lumínica en química para sobrevivir, es la fotosíntesis realizada por las plantas. Se denomina autótrofo (lo opuesto a heterótrofo) a aquel ser que no necesita consumir a otros organismos para obtener energía. Estos últimos solo pueden adquirir energía consumiendo a otros seres vivos en calidad de alimento. Véase página 29.


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10) Relacione el proceso de nutrición autótrofa con sus características Proceso: 1. 2.

Quimiosíntesis Fotosíntesis

Características: a. b. c. d.

La materia orgánica se forma a partir de la óxido-reducción de compuestos inorgánicos La materia orgánica se forma a partir de energía lumínica y de compuestos inorgánicos El agua es uno de los productos de la reacción El agua actúa como reactante en la reacción

a) b) c) d)

1ac, 2bd 1ad, 2bc 1bc, 2ad 1bd, 2ac

Retroalimentación: La respuesta correcta es a) 1ac, 2bd La fotosíntesis es un proceso químico a través del cual se generan sustancias orgánicas por acción de la energía lumínica solar. Gracias a esta energía, las plantas convierten el agua del s uelo y el dióxido de carbono del aire (CO2) en glucosa, un nutriente esencial que les provee energía y permite la fabricación de la celulosa. La función del agua en este proceso es suministrar electrones: actúa como reactivo. La quimiosíntesis es un proceso de producción de la materia orgánica por medio de la oxidación de sustancias minerales, sin recurrir a la luz solar. Estas sustancias son principalmente dióxido de carbono y agua. Véase página 29.

11) La figura muestra el flujo de energía unidireccional que pasa de un nivel trófico a otro en un ecosistema marino. Si en este ecosistema se conoce que el nivel trófico 1, constituido por las algas, produce 9000 kilocalorías de energía, ¿cuánta energía, en kilocaloría, estará disponible para el pez loro?


43

a) b) c) d)

9 90 900 9000

Retroalimentación: La respuesta correcta es b) 90. La energía que pasa de un eslabón (nivel trófico) a otro corresponde a un 10% de energía acumulada en el paso previo. El flujo unidireccional de energía entre los distintos elementos de la cadena trófica va disminuyendo conforme avanzamos en la misma. Así, según el gráfico, de 9000 calorías de las algas (productoras), 900 son consumidas por el erizo de mar (consumidor 1); de esas 900, 90 son consumidas por el pez loro (consumidor 2); y de esas 90, 9 son asimiladas por el tiburón martillo (consumidor 3). Véase página 31.

12) Lea el texto y responda: En el ecosistema de un estanque, el productor es un alga verde llamada cianobacteria. En ese mismo estanque, el consumidor primario es un crustáceo conocido como gamba, el consumidor secundario es un pequeño pez llamado pez sol, y el consumidor terciario es un pez grande denominado boca chica. ¿Qué cambio se puede esperar en el estanque si la mayoría de consumidores primarios son exterminados por una enfermedad específica? a) b) c) d)

Los organismos productores van a disminuir La población del pez sol se va a multiplicar Los organismos crustáceos generarán biomasa La población de pez boca chica disminuirá


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Retroalimentación: La respuesta correcta es d) La población de pez boca chica disminuirá Vamos a representar la red trófica formulada en el texto (la flecha indica “es comido por”):

Alga Cianobacteria (fitoplancton productor)  crustáceo Gamba (consumidor primario) (consumidor secundario)  Boca Chica (consumidor terciario).



Pez Sol

Hay tres opciones que ocurrirían si los crustáceos Gamba fueran exterminados: a) que las algas cianobacterias (o sea, los organismos productores) incrementen en número al dejar de ser comidos por dichos crustáceos; b) que la población del pez sol disminuya al no tener comida suficiente para sobrevivir; y c) que la pob lación del pez boca chica también disminuya como consecuencia de este último hecho. De las tres opciones posibles, solo una aparece en el listado de posibles respuestas: “la población del pez boca chica disminuirá”.

13) Lea el texto y responda: En el ecosistema de un estanque, el productor es un alga verde llamada cianobacteria. En ese mismo estanque, el consumidor primario es un crustáceo conocido como gamba, el consumidor secundario es un pequeño pez llamado pez sol, y el consumidor terciario es un pez grande denominado boca chica. Identifique el cambio que se puede esperar en el estanque si la mayoría de peces sol son exterminados por una enfermedad específica. a) b) c) d)

Los consumidores de primer orden se reducirán El fitoplancton tendrá un mayor desarrollo La población de pez boca chica disminuirá Los consumidores secundarios generarán biomasa

Retroalimentación: La respuesta correcta es c) La población de pez boca chica disminuirá Vamos a representar la red trófica formulada en el texto (la flecha indica “es comido por”): Alga Cianobacteria (fitoplancton productor)  crustáceo Gamba (consumidor primario)  Pez Sol (consumidor secundario)  Boca Chica (consumidor terciario). Hay dos opciones que ocurrirían si la mayoría de peces sol fueran exterminados: a) que los crustáceos Gamba incrementen en número al dejar de ser comidos por dichos peces; o b) que la población del pez boca chica disminuya al no tener suficiente alimento para sobrevivir. De las dos opciones mencionadas, solo una aparece en el listado de posibles respuestas: “la población del pez boca chica disminuirá”.


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14) Lea el texto y responda: En el ecosistema de un estanque, el productor es un alga verde llamada cianobacteria. En ese mismo estanque, el consumidor primario es un crustáceo conocido como gamba, el consumidor secundario es un pequeño pez llamado pez sol, y el consumidor terciario es un pez grande denominado boca chica. Identifique el cambio que se puede esperar en el estanque si la mayoría de peces boca chica son exterminados por una enfermedad específica. a) b) c) d)

El fitoplancton tendrá un menor desarrollo El carnívoro de primer orden disminuirá Los consumidores terciarios generarán biomasa Los consumidores de primer orden se reducirán

Retroalimentación: La respuesta correcta es d) los consumidores de primer orden se reducirán. Vamos a representar la red trófica formulada en el texto. Recordemos que la flecha indica “es comido por” ; es decir si X  Y significa que Y es comido por X. Alga Cianobacteria (fitoplancton productor)  crustáceo Gamba (consumidor primario) (consumidor secundario)  Boca Chica (consumidor terciario).



Pez Sol

Hay tres opciones que ocurrirían si la mayoría de peces boca c hica fueran exterminados: a) que los peces sol incrementen en número por cuanto no tendrían quienes se alimenten de ellos, b) que los crustáceos gamba (consumidores primarios) disminuyan debido a que no tendrían depredadores, es decir, peces sol, y c) que, por tanto, la población de fitoplancton (productores) aumente por cuanto habría menor cantidad de crustáceos gamba que se alimentan de ella. De estas posibilidades, solo una aparece en el listado de posibles respuestas: “los consumidores de primer orden (crustáceos Gamba) se reducirán”.

15) Con base en el esquema que representa una red alimentaria en un ecosistema acuático, si la sobrepesca de atún produjera su extinción en este ecosistema, ¿cuál sería una consecuencia a corto plazo?


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a) b) c) d)

Disminución de la población de fitoplancton Aumento de la población de corvina Aumento de la población de zooplancton Disminución de la población de caritas

Retroalimentación: La respuesta correcta es b) Aumento de la población de corvina. Los individuos de una misma especie pueden nutrirse de una o más especies o ser comidos por uno o más individuos de otras especies, formando una red trófica: un conjunto de cadenas alimentarias interconectadas entre sí. La red trófica de un ecosistema se representa gráficamente por flechas que indican “es comido por”.

En este caso, las corvinas son comidas por los atunes. Si los atunes se extinguen, con seguridad la población de corvinas se incrementará. Véase página 33.


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Tema 4. Energía, biomoléculas y metabolismo en los seres vivos Texto resumen La energía Vimos ya que la célula es la unidad de todo ser vivo, capaz de realizar funciones importantes. Una de ellas es nutrirse, es decir, captar materia y energía del e xterior. Véase página 16. Pero, ¿qué es la energía? Por energía entendemos la capacidad que posee un organismo para realizar una acción o trabajo o producir un cambio o una transformación.

Fuente de energía luminosa. En: https://cibertareas.info/wp-content/uploads/2015/08/energia-del-sol-transformada-en-energia-quimica-y-cinetica.jpg

Todos los seres vivos tienen continuas transformaciones de energía conocidas como flujo de energía. El flujo de energía se rige por dos leyes de la termodinámica7: Ley 1: La energía puede ser transformada de un tipo a otro, pero nunca creada ni destruida. Los seres vivos son sistemas abiertos que intercambian materia y energía con el ambiente. Cuando en un ser vivo ocurre un proceso determinado, la energía que se pierde o se disipa es igual a la que gana el ambiente (entorno). Esta ley se aplica, como veremos más adelante, en los procesos del metabolismo. Ley 2: La entropía8 del Universo tiende a un máximo. Esto significa que los procesos naturales espontáneos ocurren siempre en una misma dirección: la que conduce a un aumento de la entropía. Los seres vivos son estructuras complejas, extremadamente ordenadas, claramente diferenciadas de su entorno, dotadas de información y alejadas por completo del estado de equilibrio. Para mantener su organización, requieren un suministro constante de energía. 7 La

Termodinámica es el estudio de las transformaciones de energía en relación a todos los sistemas fisicoquímicos, incluyendo los biológicos. Véase: https://www .news-medical.net/life-sciences/Metabolism-Thermodynamics-(Spanish).aspx. 8 Entropía se entiende como grado de desorden molecular.


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Los sistemas biológicos deben considerarse juntamente con su entorno. Los organismos ganan orden interno a expensas de generar desorden en su ambiente. De esta manera, la entropía del conjunto siempre aumenta. El sistema se mantiene estacionario porque existen procesos balanceados.

Las biomoléculas Las células, entendidas como unidades de vida autónoma, producen constantemente elementos que les permiten subsistir y reproducirse en el tiempo. Estos elementos son las llamadas biomoléculas. Las biomoléculas están constituidas principalmente por carbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno, y en menor medida por fósforo y sulfuro. Suelen incorporarse otros elementos, pero en menor frecuencia. Estos elementos permiten un equilibrio perfecto para formar enlaces covalentes entre ellos mismos, esqueletos tridimensionales y enlaces múltiples.

Representación gráfica de las biomoléculas. Imagen tomada de: ht tps://muyfitness.com/cuales-son-las-biomoleculas-principales_13091376/

Las biomoléculas se dividen en dos tipos: inorgánicas y orgánicas. Las biomoléculas inorgánicas poseen los seres vivos y los cuerpos inertes: agua, gases y sales inorgánicas, por ejemplo. Las biomoléculas orgánicas son moléculas con una estructura a base de carbono. Se dividen en los siguientes grupos: •

Lípidos. Están compuestos por carbono e hidrógeno, y en menor medida por oxígeno. Su característica es que son insolubles en agua. Son lo que coloquialmente se conoce como grasas.

El mundo de los lípidos. En: http://biomodel.uah.es/model2/lip/inicio.htm

•

Glúcidos. Son los carbohidratos o hidratos de carbono o, simplemente, azúcares. Están compuestos por carbono, hidrógeno y oxígeno, y sí son solubles en agua. Constituyen la forma más primitiva de almacenamiento energético.


49

Imágenes tomadas de: http://queesela.net/hidratos-de-carbono-carbohidratos-glucidos/

•

Proteínas. Están compuestas por cadenas lineales de aminoácidos, y son el tipo de biomolécula más diversa que existe. Tienen varias funciones dependiendo del tipo de proteína del que estemos hablando.

Imágenes tomadas de: https://sindrome-de.com/que-son-las-proteinas-y-como-se-utilizan

•

Vitaminas. Son sustancias orgánicas esenciales para el funcionamiento normal del cuerpo, se encuentran en pequeñas cantidades en todos los alimentos, excepto en l os que están muy refinados. Las vitaminas, como sugiere su etimología (del latín vita , vida) son importantes para la vida del organismo y para la función metabólica. No forman parte de la estructura de los tejidos del cuerpo; más bien actúan como facilitadores o herramientas para las enzimas, capacitándolas para cumplir mejor sus tareas. Hay varios tipos de vitaminas, por ejemplo: ➢ ➢ ➢ ➢ ➢ ➢ ➢

Vitamina A. Participa en la formación de pigmentos visuales y mantiene la estructura del tejido epitetal; se encuentra en la yema del huevo, en verduras o en zanahorias, por ejemplo. Vitamina D3. Aumenta la absorción del calcio y fósforo en el intestino y favorece la formación de las estructuras óseas. Se encuentra en los aceites de hígado de pescado o en la leche entera de vaca. Vitamina E. Protege las membranas celulares de la oxidación de los lípidos. Su carencia produce infertilidad en algunos animales. Se encuentra en aceites vegetales, huevos y verduras. Vitamina B1. Interviene en la oxidación de los glúcidos y su carencia puede producir debilidad muscular y pérdida de reflejos. Vitamina B2. Participa en la respiración celular. Su carencia produce alteraciones de la piel y las mucosas y trastornos del crecimiento. Se encuentra en los huevos, la leche, el hígado y las frutas. Vitamina B12. Participa en la síntesis de ADN; su carencia provoca trastornos neurológicos. Se encuentra en las carnes. Vitamina C. Actúa como antioxidante en las reacciones de óxido reducción del metabolismo y se encarga de proteger las mucosas. Su carencia produce escorbuto, cuyos síntomas son inflamación de las encías e hinchazón de las articulaciones.


50

Imagen tomada de: https://www.vix.com/es/btg/curiosidades/9043/fuentes-beneficios-y-riesgos-para-la-salud-de-las-vitaminas

•

Enzimas. Son un tipo específico de proteína y actúan como catalizadores biológicos o biocatalizadores. Como todos los catalizadores, las enzimas funcionan disminuyendo la energía de activación de una reacción, de forma que su presencia acelera sustancialmente dicha reacción sin alterar su balance energético ni su equilibrio.

Imagen tomada de: https://es.wikipedia.org/wiki/Enzima

•

Ácidos nucleicos. Son biomoléculas formadas por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo. Su función es transmitir las características hereditarias de una generación a la siguiente y dirigir la síntesis de proteínas específicas. Químicamente, estos ácidos están formados por unidades llamadas nucleótidos. Los nucleótidos están formados a su vez por la unión de un glúcido (pentosa), una base nitrogenada y ácido fosfórico. Hay dos tipos de ácidos nucleicos: ➢

ADN o ácido desoxirribonucleico, que contiene la información genética de todos los seres vivos, es una especie de “código de barras” de los organismos existentes. La información genética está, de

alguna manera, escrita en esta molécula. ➢

ARN o ácido ribonucleico, que ayuda al ADN en la utilización de la información genética.

Imagen tomada de: http://yarabioquimica.blogspot.com/2016/06/acidos-nucleicos_58.html


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La Homeostasis Las células de un organismo sólo funcionan correctamente dentro de un intervalo estrecho de condiciones como temperatura, concentraciones iónicas o accesibilidad a nutrientes, y deben sobrevivir en un medio donde dichas condiciones sufren de variaciones. La homeostasis permite que ello sea posible: es una característica de los organismos que consiste en su capacidad de mantener una condición interna estable, a través de un proceso de intercambio regulado de materia y energía con su entorno cambiante. Es, en definitiva, un fenómeno de autorregulación de sus propiedades internas.

El Metabolismo El Metabolismo es el conjunto de reacciones químicas catalizadas por las enzimas que ocurren en el interior de las células de los seres vivos. Tiene principalmente dos finalidades: •

•

Obtener energía química utilizable por la célula que se almacena en forma ATP o adenosín trifostato. Esta energía se obtiene por degradación de nutrientes que se toman directamente del exterior o de otros compuestos que se han fabricado con esos nutrientes y que se almacenan como reserva. Fabricar sus propios compuestos a partir de los nutrientes, que serán utilizados para almacenarlos como reserva.

Rutas o vías metabólicas Las reacciones químicas catalizadas por las enzimas están, en su mayoría, interrelacionadas, y forman rutas o vías metabólicas que se expresan en las siguientes fases: catabolismo, anfibolismo y anabolismo.

Imagen tomada de: http://slideplayer.es/slide/101373/


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1. Catabolismo El catabolismo es el conjunto de reacciones metabólicas mediante las cuales las biomoléculas que proceden del medio externo o de reservas internas, se rompen o degradan total o parcialmente, transformándose en otras moléculas más sencillas y liberando energía en mayor o menor cantidad. La respiración celular es un proceso catabólico en el cual una molécula de glucosa (obtenida a partir de la fotosíntesis en las plantas o de la ingesta de alimentos en los animales) más oxígeno se va degradando hasta transformarse en dióxido de carbono y agua. Este proceso se lleva a cabo en la mitocondria de la célula. Véase página 16. La ecuación química global de la respiración celular es:

C6H12O6 + 6 O2



reactivo

6 CO2 + 6 H2O

producto

Esto quiere decir que 1 mol de glucosa más 6 moles de oxígeno producen 6 moles de dióxido de carbono más 6 moles de agua, liberando energía química. Podemos realizar varios ejercicios para medir la masa de cada componente químico o la masa total del producto y/o del reactivo. Nos daremos cuenta que la ley de c onservación de la materia, mencionada en un acápite anterior, se aplica perfectamente: la energía puede ser transformada de un tipo a otro, pero nunca creada ni destruida. Pongamos un ejemplo: El siguiente gráfico muestra el proceso catabólico de respiración celular que ocurre en las plantas. ¿Cuál es la masa total del producto, sabiendo que el peso atómico es C = 10 uma, O = 14 uma y H = 1 uma?

Antes que nada, debemos aclarar que UMA significa Unidad de Masa Atómica. La masa se expresa en gramos por mol (g/mol). Ello quiere decir que C = 10 g/mol O = 14 g/mol H = 1 g/mol. La ecuación química global de la respiración celular es: CLAVEMAT - Escuela Politécnica Nacional Ladrón de Guevara E11-253, Edificio número 12, tercer piso. Quito – Ecuador (593 2) 2976300 extensión 1518 [email protected] http://www.clavemat.org

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C6H12O6 + 6O2



reactivo

6CO2 + 6H2O

producto

Esto es:

1 mol de glucosa + 6 moles de oxígeno

producen

6 moles de dióxido de carbono +6 moles de agua



reactivo

producto

Entonces: C6H12O6 = 6 mol * 10 g/mol + 12 mol * 1 g/mol + 6 mol * 14 g/mol = 156 g 6O2 = 6 * (2 mol * 14 g/mol) = 168 g 6CO2 = 6 * (1 mol * 10 g/mol + 2 mol * 14 g/mol) = 228 g 6H2O = 6 * (2 * 1 g/mol + 1 mol * 14 g/mol) = 96 g

Así: 156 g + 168 g



reactivo

324 g

reactivo

228 g + 96 g

producto



324 g

producto

Entonces, la masa total del producto es 324 gramos.

2. Anfibolismo El anfibolismo es una ruta metabólica intermedia. Consiste en obtener y almacenar la energía que ha sido generada luego del proceso catabólico.


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3. Anabolismo El anabolismo es un conjunto de reacciones metabólicas mediante las cuales, moléculas sencillas se sintetizan en moléculas más complejas. Las moléculas sintetizadas, o bien son usadas por las células para formar sus componentes celulares y así poder crecer y renovarse, o bien son almacenadas como reserva para su posterior utilización como fuente de energía. La fotosíntesis, por ejemplo, es un proceso anabólico. Aunque los vegetales no son los únicos seres fotosintéticos en el ecosistema del planeta, la importancia cuantitativa de la fotosíntesis vegetal es enorme. Este proceso explica cómo las plantas toman la energía del sol y la utilizan para convertir dióxido de carbono y agua en moléculas necesarias para su crecimiento, es decir, en alimento. Aquí, los elementos que intervienen inicialmente son el dióxido de carbono y agua, los cuales son posteriormente convertidos en glucosa y oxígeno. La fórmula global de la fotosíntesis es:

6 CO2 + 6 H2O

reactivo



C6H12O6 + 6 O2

producto

Esto quiere decir que 6 moles de dióxido de carbono más 6 moles de agua producen 1 mol de glucosa más 6 moles de oxígeno. Podemos realizar varios ejercicios para medir la masa de cada componente químico o la masa total del producto y/o del reactivo. Nos daremos cuenta que, también en la fotosíntesis, la ley de conservación de la materia se aplica perfectamente: la energía puede ser transformada de un tipo a otro, pero nunca creada ni destruida. Pongamos un ejemplo: El siguiente gráfico muestra el proceso anabólico de la fotosíntesis que ocurre en las plantas. ¿Cuál es la masa total de glucosa que se obtiene de este proceso, sabiendo que el peso atómico es C = 10 uma, O = 14 uma y H = 1 uma?

Hemos visto que UMA significa Unidad de Masa Atómica. La masa se expresa en gramos por mol (g/mol). Ello quiere decir que: C = 10 g/mol O = 14 g/mol H = 1 g/mol.


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La ecuación química global de la fotosíntesis es:

6CO2 + 6H2O

C6H12O6 + 6O2



reactivo

producto

Esto es:

6 moles de dióxido de carbono + 6 moles de agua

producen

1 mol de glucosa+ 6 moles de oxígeno



reactivo

producto

Entonces: 6CO2 = 6 * (1 mol * 10 g/mol + 2 mol * 14 g/mol) = 228 g 6H2O = 6 * (2 * 1 g/mol + 1 mol * 14 g/mol) = 96 g C6H12O6 = 6 mol * 10 g/mol + 12 mol * 1 g/mol + 6 mol * 14 g/mol = 156 g 6O2 = 6 * (2 mol * 14 g/mol) = 168 g

Así: 228 g + 96 g

reactivo



156 g + 168 g

producto

La masa total glucosa, que es uno de los elementos del producto de la fotosíntesis, sería, entonces, 156 gramos pues: C6H12O6 = 6 mol * 10 g/mol + 12 mol * 1 g/mol + 6 mol * 14 g/mol = 156 g


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Bibliografía •

•

•

Metabolismo y energía. Adaptado de: Curtis, Helena; Barnes, Sue, Schnek Adriana y Massarini, Alicia. Curtis Biología. Editorial Médica Panamericana, séptima edición en español. En: http://aulavirtual.agro.unlp.edu.ar/pluginfile.php/27134/mod_resource/content/1/ByF%20Lectura%20I ntegradora.pdf Ministerio de Educación del Ecuador (2016). Biología. Primer Año del BGU – Texto del estudiante. Quito: Editorial Don Bosco. Rodríguez, Guillermo. ¿Qué son las biomoléculas? En: https://www.vix.com/es/btg/curiosidades/2010/09/08/que-son-las-biomoleculas

Banco de preguntas y respuestas 1) La capacidad que posee un organismo para realizar una acción o producir una transformación se conoce como: a) b) c) d)

Energía Entropía Biomolécula Flujo de energía

Retroalimentación: La respuesta correcta es a) Energía. La energía es la capacidad que posee un organismo para realizar una acción o trabajo o producir un cambio. La entropía es un grado de desorden molecular. Las biomoléculas son elementos que los organismos emplean para subsistir y reproducirse en el tiempo. Y el flujo de energía son las continuas transformaciones de energía regidas por las leyes de la termodinámica. Véase página 48.

2) Relacione las biomoléculas orgánicas con sus características: Biomoléculas: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Lípidos Glúcidos Proteínas Vitaminas Enzimas Ácidos nucleicos


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Características: a. b. c. d. e. f.

Son insolubles al agua y se conocen como grasas Actúan como facilitadores o herramientas para las enzimas Son un tipo específico de proteína y actúan como catalizadores biológicos Se conocen como carbohidratos y sí son solubles en agua Están compuestas por cadenas lineales de aminoácidos Su función es transmitir las características hereditarias de una generación a la siguiente y dirigir la síntesis de proteínas específicas

a) b) c) d)

1a, 2e, 3d, 4c, 5b, 6f 1d, 2a, 3e, 4b, 5f, 6c 1e, 2d, 3a, 4c, 5b, 6f 1a, 2d, 3e, 4b, 5c, 6f

Retroalimentación: La respuesta correcta es d) 1a, 2d, 3e, 4b, 5c, 6f Los lípidos o grasas están compuestos por carbono e hidrógeno, y en menor medida por oxígeno. Su característica es que son insolubles en agua. Véase página 49. Los glúcidos o carbohidratos están compuestos por carbono, hidrógeno y oxígeno, y sí son solubles en agua. Véase página 49. Las proteínas contienen cadenas lineales de aminoácidos, y son el tipo de biomolécula más diversa que existe. Véase página 50. Las vitaminas son sustancias orgánicas esenciales para el funcionamiento normal del cuerpo, se encuentran en pequeñas cantidades en todos los alimentos; no forman parte de la estructura de los tejidos del cuerpo; más bien, actúan como facilitadores o herramientas para las enzimas. Véase página 50. Éstas, por su parte, son un tipo específico de proteína y actúan como catalizadores biológicos o biocatalizadores. Véase página 51. Y los ácidos nucleicos son biomoléculas formadas por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo; su función es transmitir las características hereditarias de una generación a la siguiente y dirigir la síntesis de proteínas específicas. Véase página 51.

3) Con base en el texto, identifique el efecto que tendría el consumo del arroz modificado en la salud humana. Se están realizando estudios para la introducción por ingeniería genética de dos genes que codifican las enzimas fitoeno sinteasa y fitoeno desaturasa, las cuales permiten la síntesis y acumulación en los granos de arroz de beta-carotenos; compuestos que proveen la dosis diaria para sintetizar la provitamina A, un precursor de la vitamina A. a) b) c) d)

Contribuiría a una adecuada coagulación Supliría el déficit de vitamina antixerofltálmica Contribuiría a la síntesis del colágeno Supliría el déficit de calciferol

Retroalimentación: La opción correcta es la b) Supliría el déficit de vitamina antixerofltálmica El texto indica que, a través de los estudios genéticos, los beta-carotenos que se acumularían en el arroz


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permitirían una provisión de dosis diaria de provitamina A, un precursor de la vitamina A. Por ello, el consumo de arroz modificado supliría el défic it de dicha vitamina llamada técnicamente “vitamina antixeroflátmica”.

4) El proceso de regulación y equilibrio de las funciones de los seres vivos que permiten al organismo ajustarse a los cambios de su entorno externo e interno a fin de preservar la vida se refiere a: a) b) c) d)

Metabolismo Catabolismo Homeostasis Anabolismo

Retroalimentación: La respuesta correcta es c) Homeostasis. La homeostasis es el proceso de regulación y equilibrio de las funciones de los seres vivos que permiten al organismo ajustarse a los cambios de su entorno externo e interno a fin de preservar la vida. Véase página 52. El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas catalizadas por las enzimas que ocurren en el interior de las células de los seres vivos. El catabolismo se produce cuando una molécula compleja se destruye en moléculas más simples. El anabolismo, en cambio, se genera cuando, a partir de moléculas simples, se sintetizan otras más complejas.

5) ¿A qué se refieren las reacciones químicas que ocurren en el interior de las células de los seres vivos y que son catalizadas por las enzimas? a) b) c) d)

Metabolismo Catabolismo Homeostasis Anabolismo

Retroalimentación: La respuesta correcta es a) Metabolismo. El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas catalizadas por las enzimas que ocurren en el interior de las células de los seres vivos. Tiene dos finalidades: a) obtener energía química utilizable por la célula que se almacena en forma ATP, y b) fabricar sus propios compuestos a partir de los nutrientes, que serán utilizados para almacenarlos como reserva. Véase página 52. El catabolismo se produce cuando una molécula compleja se destruye en moléculas más simples. El anabolismo, en cambio, se genera cuando, a partir de moléculas simples, se sintetizan otras más complejas. La homeostasis es el proceso de regulación y equilibrio de las funciones de los seres vivos que permiten al organismo ajustarse a los cambios de su entorno externo e interno a fin de preservar la vida.


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6) La gráfica muestra el proceso de respiración celular que ocurre en las plantas, a través del cual producen energía para los diferentes procesos metabólicos. Identifique la masa total del producto, aplicando la ley de conservación de la materia y sabiendo que el peso atómico es C = 12 uma, O = 16 uma y H = 1 uma

a) b) c) d)

36 62 186 372

Retroalimentación: La respuesta correcta es d) 372. La respiración celular es un proceso catabólico en el cual una molécula de glucosa (obtenida a partir de la fotosíntesis en las plantas o de la ingesta de alimentos en los animales) se va degradando a través de una serie de reacciones bioquímicas que proporcionan gran cantidad de energía, principalmente en forma de ATP (trifosfato de adenosina). La respiración celular, justamente, es un ejemplo de la ley de conservación de la materia: la energía puede ser transformada de un tipo a otro, pero nunca creada ni destruida. Véase página 53. La ecuación química global de la respiración celular es:

C6H12O6 + 6O2



reactivo

6CO2 + 6H2O

producto

Esto es:

1 mol de glucosa + 6 moles de oxígeno

producen

6 moles de dióxido de carbono +6 moles de agua



reactivo

producto


60

UMA significa Unidad de Masa Atómica. La masa molar se expresa en gramos por mol (g/mol). Puesto que C = 12 g/mol, O = 16 g/mol y H = 1 g/mol, entonces: C6H12O6 = 6 mol * 12 g/mol + 12 mol * 1 g/mol + 6 mol * 16 g/mol = 180 g 6O2 = 6 * (2 mol * 16 g/mol) = 192 g 6CO2 = 6 * (1 mol * 12 g/mol + 2 mol * 16 g/mol) = 264 g 6H2O = 6 * (2 * 1 g/mol + 1 mol * 16 g/mol) = 108 g

Así: 180 g + 192 g



reactivo

372 g

264 g + 108 g

producto



reactivo

372 g

producto

Entonces, la masa total del producto es 372 gramos.

7) Complete: La __________ es el conjunto de fenómenos que se producen en el proceso de elaboración de ___________ por parte de los vegetales provistos de ____________ a) b) c) d)

Fotosíntesis - proteínas - clorofila Respiración celular - glúcidos - aminoácidos Fotosíntesis - glúcidos - clorofila Respiración celular - proteínas - aminoácidos

Retroalimentación: La respuesta correcta es c) Fotosíntesis – glúcidos – clorofila. La fotosíntesis es un proceso químico a través del cual se generan sustancias orgánicas por acción de la energía lumínica solar. Gracias a esta energía, las plantas provistas de clorofila convierten el agua del suelo y el dióxido de carbono del aire (CO2) en glucosa (glúcidos), un nutriente esencial que les provee energía y permite la fabricación de la celulosa. Véase página 29.


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8) ¿Cómo se expresa la fórmula de la fotosíntesis? a) b) c) d)

6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2 6H2 + 6CO2 → C6H12O6 + 6H20 6H2O + 6CO → C6H12O6 + 6O2 6HO + 6CO2 → C6H12O6 + 6O2

Retroalimentación: La respuesta correcta es a) 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2 La fórmula de la fotosíntesis explica la manera en la que las plantas toman la energía del sol y la utilizan para convertir el dióxido de carbono y el agua en moléculas necesarias para su crecimiento, es decir, en alimento. Aquí, los elementos que intervienen inicialmente son el dióxido de carbono y agua (suponiendo que hay luz), los cuales son posteriormente convertidos en glucosa y oxígeno. Véase página 55. La fórmula global de la fotosíntesis es:

6 CO2 + 6 H2O



reactivo

C6H12O6 + 6 O2

producto

9) Con base en los reactantes 6CO 2 + 6H2O + Luz, identifica el producto resultante de la reacción fo tosintética: a) b) c) d)

C6H12O6 + 6O2 C3H6O3 + CO2 C6H12O6+ CO2 C3H6O3 + 6O2

Retroalimentación: La respuesta correcta es a) C6H12O6 + 6O2 La fórmula de la fotosíntesis explica la manera en la que las plantas toman la energía del sol y la utilizan para convertir el dióxido de carbono y el agua en moléculas necesarias para su crecimiento, es decir, en alimento. Aquí, los elementos que intervienen inicialmente son el dióxido de carbono y agua (suponiendo que hay luz), los cuales son posteriormente convertidos en glucosa y oxígeno. Véase página 55. La fórmula global de la fotosíntesis es:

6 CO2 + 6 H2O

reactivo



C6H12O6 + 6 O2

producto


62

Por tanto, el producto resultante de la reacción fotosintética es: C6H12O6 + 6 O2

10) La gráfica muestra el proceso de fotosíntesis que ocurre en las plantas, a través del cual producen su propio alimento. Identifique la masa del azúcar producto de este proceso , aplicando la ley de conservación de la materia y sabiendo que el peso atómico es C = 12 uma, O = 16 uma y H = 1 uma

a) b) c) d)

180 24 90 360

Retroalimentación: La respuesta correcta es a) 180. La fórmula de la fotosíntesis explica la manera en la que las plantas toman la energía del sol y la utilizan para convertir el dióxido de carbono y el agua en moléculas necesarias para su crecimiento, es decir, en alimento. Aquí, los elementos que intervienen inicialmente son el dióxido de carbono y agua (suponiendo que hay luz), los cuales son posteriormente convertidos en glucosa y oxígeno. Véase página 55. La fórmula global de la fotosíntesis es:

6 CO2 + 6 H2O

C6H12O6 + 6 O2



reactivo

producto

Esto es:


producen




reactivo


producto

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UMA significa Unidad de Masa Atómica. La masa molar se expresa en gramos por mol (g/mol). Puesto que C = 12 g/mol, O = 16 g/mol y H = 1 g/mol, entonces: 6CO2 = 6 * (1 mol * 12 g/mol + 2 mol * 16 g/mol) = 264 g 6H2O = 6 * (2 * 1 g/mol + 1 mol * 16 g/mol) = 108 g C6H12O6 = 6 mol * 12 g/mol + 12 mol * 1 g/mol + 6 mol * 16 g/mol = 180 g 6O2 = 6 * (2 mol * 16 g/mol) = 192 g Así: 264 g + 108 g

reactivo



180 g + 192 g

producto

La masa total del azúcar, que es uno de los productos del reactivo, es de 180 gramos pues: C6H12O6 = 6 mol * 12 g/mol + 12 mol * 1 g/mol + 6 mol * 16 g/mol = 180 g

11) La gráfica muestra el proceso de fotosíntesis que ocurre en las plantas, a través del cual producen su propio alimento. Identifique la masa de oxígeno producto de este proceso, aplicando la ley de conservación de la materia y sabiendo que el peso atómico es C = 12 uma, O = 16 uma y H = 1 uma

a) b) c) d)

180 372 192 108

Retroalimentación: La respuesta correcta es c) 192 La fórmula de la fotosíntesis explica la manera en la que las plantas toman la energía del sol y la utilizan para convertir el dióxido de carbono y el agua en moléculas necesarias para su crecimiento, es decir, en alimento.


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Aquí, los elementos que intervienen inicialmente son el dióxido de carbono y agua (suponiendo que hay luz), los cuales son posteriormente convertidos en glucosa y oxígeno. Véase página 55. La fórmula global de la fotosíntesis es:

6 CO2 + 6 H2O

C6H12O6 + 6 O2



reactivo

producto

Esto es:


producen




reactivo

producto

UMA significa Unidad de Masa Atómica. La masa molar se expresa en gramos por mol (g/mol). Puesto que C = 12 g/mol, O = 16 g/mol y H = 1 g/mol, entonces: 6CO2 = 6 * (1 mol * 12 g/mol + 2 mol * 16 g/mol) = 264 g 6H2O = 6 * (2 * 1 g/mol + 1 mol * 16 g/mol) = 108 g C6H12O6 = 6 mol * 12 g/mol + 12 mol * 1 g/mol + 6 mol * 16 g/mol = 180 g 6O2 = 6 * (2 mol * 16 g/mol) = 192 g Así: 264 g + 108 g

reactivo



180 g + 192 g

producto

La masa total del oxígeno, que es uno de los productos del reactivo, es 192 gramos pues: 6O2 = 6 * (2 mol * 16 g/mol) = 192 g


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Tema 5. Nutrición, sistema inmunológico y enfermedades en los seres humanos

Texto resumen La nutrición en los seres humanos Hemos visto ya que una de las funciones vitales de los seres vivos es la nutrición: un proceso que consiste en conseguir toda la energía necesaria para vivir. La nutrición humana incluye diversos pasos. El primer paso co nsiste en tomar alimentos y digerirlos a través del aparato digestivo. Estos alimentos contienen nutrientes que, gracias a las células, son transformadas en energía mediante reacciones químicas. Estas reacciones químicas no serían posibles sin oxígeno, elemento que lo conseguimos gracias a que los seres humanos tenemos un aparato respiratorio que nos permite respirar. Un segundo paso es transportar los nutrientes y el oxígeno por todo el cuerpo, y eso se lo consigue, en cambio, a través del aparato circulatorio. Finalmente, a lo largo del proceso de nutrición se producen sustancias de desecho que deben ser eliminadas para que nuestro cuerpo siga funcionando correctamente; esto se produce gracias al aparato excretor. En síntesis, las acciones que intervienen en la nutrición -que no es lo mismo que la simple alimentación- son los siguientes: •

•

•

•

La digestión, que consiste en la obtención de nutrientes de los alimentos y en la eliminación de sus desechos a través del Aparato digestivo. La respiración, que consiste en la obtención del oxígeno necesario para que las células puedan transformar los nutrientes en energía, y que ocurre en el Aparato respiratorio. La circulación, que sirve para transportar por todo el cuerpo los nutrientes, el oxígeno y las sustancias de desecho, y que se produce en el Aparato circulatorio. La excreción, que consiste en eliminar las sustancias de desecho que se producen en nuestro organismo y que ocurre en el Aparato excretor .

El aparato digestivo El aparato digestivo se encarga de descomponer los alimentos para obtener sus diferentes nutrientes (los restos de alimentos que no se aprovechan son eliminados a través de las heces). Está formado por: •

•

•

El tubo digestivo, que es un tubo largo que recorre el interior de nuestro cuerpo; consta de la boca, el esófago, el estómago, el intestino delgado, el intestino grueso y el ano. El hígado es un órgano muy grande que se encuentra en la parte derecha del cuerpo, junto al estómago y encima de los intestinos. El glucógeno (formado por cadenas ramificadas de glucosa) se almacena en este órgano (y en menor medida en los músculos). El páncreas es un órgano alargado situado debajo del estómago y del hígado. Junto con el hígado, el páncreas interviene en el metabolismo de las grasas.


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Durante la digestión las sustancias nutritivas se separan de los alimentos en cinco pasos en los que intervienen todos los órganos que hemos visto. Estos pasos son: a) Masticación. Se produce cuando los alimentos se trituran en la boca y se mezclan con la saliva hasta formar lo que se conoce como bolo alimenticio, mismo que pasa por el esófago hacia el es tómago. b) Digestión en el estómago. En este órgano, el bolo alimenticio se mezcla con los jugos gástricos, una sustancia que deshace los alimentos y los convierte en una especie de papilla llamada quimo. c) Digestión en el intestino delgado. El quimo pasa al intestino delgado y se mezcla con el jugo intestinal (producido por el intestino), el jugo pancreático (producido por el páncreas) y la bilis (producida por el hígado) hasta formar una sustancia llamada quilo. d) Absorción. El intestino delgado se encarga de absorber los nutrientes, es decir, todo lo bueno del quilo. Estos nutrientes pasan directamente a la sangre. e) Eliminación de desechos. Las partes no aprovechables de los alimentos se transforman en heces que serán expulsadas al exterior a través del ano.

El aparato respiratorio El aparato respiratorio es el conjunto de órganos que nos permiten respirar. Al respirar tomamos oxígeno O2, un elemento necesario para que las células puedan obtener energía de los nutrientes. Cuando las células han tomado oxígeno producen dióxido de carbono CO2, un gas que, a través del aparato respiratorio, logramos expulsarlo. Los órganos que forman este aparato son:


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•

•

Vías respiratorias. Son los conductos a través de los cuales el aire entra y sale de nuestro cuerpo: fosas nasales, faringe, laringe, tráquea (tubo de unos 20 centímetros que recorre nuestro cuello), los bronquios y los bronquiolos. Pulmones. Son unos órganos en forma de saco; se encuentran en el pecho protegidos por las costillas. En ellos se produce un intercambio de gases, es decir, se toma el oxígeno del aire y se expulsa el dióxido de carbono CO2.

La función de respirar se realiza mediante dos movimientos: a) Inspiración. Es la entrada de aire hacia los pulmones. Cuando inspiramos el aire entra por la nariz, pasa por la faringe, de ésta a la laringe y luego a la tráquea. La tráquea se divide en dos bronquios a través de los cuales se entra a los pulmones. Dentro de los pulmones los bronquios se van dividiendo a su vez en bronquiolos más finos. b) Espiración. Es la salida del aire. Los pulmones se deshinchan y sueltan el aire, haciendo un camino inverso: pasa por los bronquiolos, de allí a los bronquios, luego a la tráquea, de ésta a la laringe, pasa por la faringe y sale al exterior por las fosas nasales. Para expandir y contraer los pulmones intervienen varios músculos: el diafragma, que separa el tórax del abdomen, y los músculos intercostales situados entre las costillas.

El aparato circulatorio El aparato circulatorio permite, a través de la sangre, repartir el oxígeno y las sustancias útiles de los alimentos por todo el cuerpo, retirando las sustancias de desecho.


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La sangre está formada por varias células: a) glóbulos rojos que se encargan de transportar el oxígeno; b) glóbulos blancos, que previenen de muchas enfermedades; y c) plaquetas o trozos de células que se encargan de taponar los vasos sanguíneos cuando se produce una herida. La sangre siempre está en movimiento. El recorrido que ella hace se llama circulación. En el aparato circulatorio intervienen dos elementos fundamentales: •

•

Los vasos sanguíneos, que son las tuberías a través de las cuales circula a sangre: las venas, por las cuales circula sangre con residuos, y las arterias, por las cuales circula sangre oxigenada. El corazón, que es un órgano con paredes musculosas que impulsa el movimiento de la sangre por todo el cuerpo. Se encuentra en la caja toráxica, entre los pulmones y está constituido por dos partes separadas por un tabique sin comunicación. Cada mitad tiene dos cavidades: una aurícula, a la que llegan las venas, y un ventrículo, de la que parten las arterias. Cada aurícula se comunica con el ventrículo del mismo lado por una válvula que hace que la sangre circule siempre en una misma dirección: aurícula-ventrículo.

El aparato circulatorio funciona gracias a su motor que es el corazón: cada vez que éste late empuja la sangre que sale por las arterias hasta las zonas más alejadas del cuerpo. En un día el corazón late más de 100.000 veces.


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El aparato excretor Igual que en una fábrica se producen humo y basuras, en nuestro cuerpo se producen sustancias de desecho que son perjudiciales para nosotros. La sangre, en su viaje por el cuerpo, se encarga de recoger todos los desechos. La excreción consiste en la retirada de desechos de la sangre para expulsarlas al exterior. Esta función la realiza el aparato excretor compuesto por los siguientes órganos urinarios: •

Riñones. Son dos y se encuentran a ambos lados de la columna vertebral. Son de color rojo oscuro y tienen forma de habichuela.

•

Uréteres. Son dos tubos que comunican los riñones con la vejiga urinaria

•

Vejiga urinaria. Es el órgano donde se acumula la orina antes de ser expulsada

•

Uretra. Es el tubo que comunica la vejiga urinaria con el exterior

Toda la sangre de nuestro cuerpo pasa por los riñones que actúan como si fuesen coladores: limpian la sangre quitando las sustancias malas. Como resultado de este trabajo se forma la orina (compuesta en gran parte por urea), que es una mezcla de agua y todas esas sustancias malas. La orina sale de los riñones a través de los uréteres, llega a la vejiga y allí se va acumulando hasta que se expulsa a través de la uretra. Más del 95% de la orina es agua; por tanto, deberíamos beber agua para compensar la que perdemos con la orina. La piel de nuestro cuerpo también es un órgano del aparato excretor. Hay algunas partes en el interior de la piel que se encargan de limpiar la sangre y sacar los desechos de ella a través del sudor. En la piel el sudor aparece cuando hace calor o cuando nos ejercitamos a fin de limpiar y refrescar nuestro cuerpo. Dicho sudor se forma en las glándulas sudoríparas que se comunican con el exterior a través de los poros.

Las enfermedades infecciosas Las enfermedades infecciosas o contagiosas son alteraciones leves o graves del funcionamiento normal del cuerpo humano o de alguna de sus partes originadas por antígenos (microorganismos infecciosos) como virus o bacterias. Enfermedades virales son, por ejemplo: dengue, fiebre amarilla, ébola, gripe, hepatitis (A, B o C), herpes, mononucleosis, paperas, peste porcina, poliomelitis, rabia, resfriado común, rubeola, sarampión, varicela y


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viruela. Las infecciones virales no se curan con antibióticos; tanto los niños como los adultos normalmente se recuperan con solo esperar que la enfermedad siga su curso natural y con ayuda de anti-inflamatorios, sueros, compresas, medicamentos para aliviar dolores o para regular la temperatura del cuerpo. No obstante, hay algunas enfermedades virales que son mortales como el SIDA, etapa final del VIH.

El VIH y el SIDA VIH significa virus de la inmunodeficiencia humana. Éste daña el sistema inmunitario mediante la destrucción de los glóbulos blancos que combaten las infecciones. SIDA significa síndrome de inmunodeficiencia adquirida. Es la etapa final de la infección con el VIH. No todas las personas con VIH desarrollan SIDA. El VIH suele contagiarse a través de relaciones sexuales sin protección con una persona infectada. También puede propagarse por intercambio de agujas para inyectarse drogas o por contacto con la sangre de una persona infectada. Las muj eres pueden infectar a sus bebés durante el embarazo o el parto.

Enfermedades bacterianas son, por ejemplo: brucelosis, carbunco, cólera, difteria, amigdalitis aguda, erisipela, fiebre tifoidea, legionelosis, neumonía, tuberculosis y tétanos. Las infecciones bacterianas se curan con antibióticos: compuestos químicos definidos para eliminar o inhibir el crecimiento del organismo infeccioso. El uso indiscriminado o irresponsable de antibióticos, sin embargo, puede generar en las personas resistencia bacteriana. Algunas enfermedades (transmisibles o no) se convierten en epidemias cuando se desarrollan súbitamente y se propagan con rapidez afectando a muchas personas de una población específica y durante un período determinado. Cuando una epidemia se extiende a muchos países de una región geográfica y ataca a casi todos los individuos de dicha región hablamos de una pandemia.

Sistema inmunológico o inmunitario del cuerpo humano El sistema inmunológico o inmunitario es la defensa natural del cuerpo hacia agentes externos. El cuerpo combate y destruye agentes infecciosos que lo atacan antes de que causen algún daño. Si el sistema inmunológico funciona bien, protege al cuerpo de infecciones. Los componentes del sistema inmunológico son: •

•

Piel. La piel es la principal barrera del sistema inmunológico contra el exterior. Es el mayor órgano del cuerpo y lo envuelve por completo. Protege al organismo de las agresiones externas y contribuye a mantener la estructura del cuerpo. La piel está dividida en dos partes, dermis y epidermis. La epidermis es la capa exterior de la piel que se encuentra en contacto con el medio ambiente. La dermis es la parte interna de la piel donde se encuentran las fibras de colágeno y elasteno que mantienen la piel tersa. Médula ósea. Es el tejido viscoso que se encuentra dentro de los huesos largos. Es la encargada de producir los linfocitos que forman parte del sistema inmune. Además, es una de las partes más importantes del cuerpo humano, ya que todas las células sanguíneas derivan de células ubicadas dentro de la médula.


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•

•

•

•

•

Sangre. Además del transporte de nutrientes, la sangre también es una defensa contra las infecciones que amenazan al cuerpo a través de sus glóbulos blancos. Timo. Es el sistema linfoide del sistema inmunológico. El timo se encuentra activo durante la infancia y adolescencia; luego, con el paso del tiempo, se va atrofiando. Dentro de esta glándula se producen los linfocitos T que, como veremos, son los encargados de conformar la respuesta inmune a los ataques exteriores al sistema inmune. Sistema linfático. Forma parte del aparato circulatorio y se encarga de transportar la linga. La linfa es un excedente que sale de los capilares sanguíneos: un líquido incoloro que recorre los vasos linfáticos compuesto de glóbulos blancos y rico en proteínas. Bazo. Es el órgano encargado de eliminar las células viejas de la sangre y formar las nuevas, además de mantener la reserva de sangre. Es el centro del sistema inmune y forma parte del sistema linfático. Mucosa. es la capa de protección de los órganos, está conformada por el epitelio y el tejido conjuntivo que protege las paredes de los órganos internos.

Entre los componentes mencionados, se distinguen tres tipos de sistema inmunológico: inmunidad innata, inmunidad adquirida e inmunidad pasiva. Inmunidad innata (= natural o inespecífica) Es un sistema de defensas con las cuales hemos nacido y que impiden que los antígenos ingresen al cuerpo. Pueden ser barreras naturales o respuestas inmunes inespecíficas. Barreras naturales son, por ejemplo: •

•

La piel. Es primera barrera que intentan traspasar los microorganismos invasores. Cuando está intacta, es decir, sin lesiones, es impermeable a la mayoría de los gérmenes. El sudor y las glándulas sebáceas. Son barreras naturales que crean un pH ligeramente ácido muy eficaz contra los hongos.


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•

•

•

•

•

La capa córnea superficial de la piel. Es una barrera que está en un continuo proceso de descamación y que contribuye a eliminar colonias bacterianas que podrían infiltrarse. Las mucosas de diferentes partes del cuerpo (boca, nariz, tractos digestivos, respiratorios y urogenitales). Son tejidos humedecidos por mucus que colaboran en la eliminación de microorganismos. La saliva y las lágrimas. Contienen lisozima que es una enzima que destruye la pared de algunas bacterias El pH ácido del estómago y la acción enzimática de los jugos gástricos e intestinales . Destruyen muchos microrganismos La flora bacteriana autóctona. Elabora sustancias que impiden el asentamiento de otras bacterias.

La inmunidad innata comprende no sólo barreras naturales sino reacciones o respuestas inespecíficas como la reacción inflamatoria o inflamación. Se presenta cuando los tejidos son lesionados por bacterias, traumatismo, toxinas, calor o cualquier otra causa. El tejido dañado libera químicos, entre ellos histamina, bradiquinina y prostaglandinas. Estos químicos hacen que los vasos sanguíneos dejen escapar líquido hacia los tejidos, provocando inflamación y ayudando, de esta manera, a aislar la sustancia extraña del contacto posterior con tejidos corporales. Los químicos también atraen a los glóbulos blancos llamados fagocitos que se "comen" a los microorganismos y células muertas o dañadas. Este proceso se denomina fagocitosis. Los fagocitos finalmente mueren. El pus se forma debido a la acumulación de tejido muerto, bacterias muertas y fagocitos vivos y muertos.

Inmunidad adquirida (= adaptativa o específica) Es un sistema de defensa que se desarrolla luego de que nuestro cuerpo ha sido expuesto a determinado antígeno. Luego de curarnos de una enfermedad producida por un antígeno puntual, construimos una defensa en contra de éste. Tenemos, por tanto, una memoria inmunológica que hace que no nos enfermemos en una segunda ocasión en caso de exponemos nuevamente a un mismo antígeno. Por ejemplo, cuando contraemos por primera vez el virus de la varicela, el sistema inmunológico produce los anticuerpos que se encargan de neutralizarlos; esta respuesta se denomina primaria y es lenta: el organismo se enferma mientras los anticuerpos combaten a dicho virus y, desde ese momento, se desencadena un proceso conocido como “memoria inmune”. Consiste en lo siguiente: el cuerpo produce anticuerpos

específicos para el tipo de virus que lo atacó y cuando se vuelve a infectar con el mismo, tiene lugar una reacción secundaria que es más rápida y que puede matar a todos los virus antes de que proliferen y produzcan nuevamente la enfermedad. Entre los elementos del sistema de inmunidad adquirida están: •

•

Anticuerpos. Son proteínas de la sangre que reaccionan para reconocer y bloquear virus, bacterias, parásitos y hongos. Cada tipo de anticuerpo defiende al organismo de una clase específica de antígeno. Linfocitos B. Es un tipo de glóbulos blancos que se convierten en células que producen anticuerpos, mismos que se adhieren a un antígeno específico, colaborando con las células inmunitarias para su destrucción.


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•

Linfocitos T. Es un tipo de glóbulos blancos que atacan los antígenos directamente y liberan químicos conocidos como citoquinas, los cuales controlan toda la respuesta inmunitaria.

Inmunidad pasiva Es un sistema de anticuerpos que se producen en un cuerpo diferente del nuestro. Los bebés tienen inmunidad pasiva, dado que nacen con los anticuerpos que la madre les transfiere a través de la placenta. Estos anticuerpos desaparecen entre los 6 y los 12 meses de edad. La inmunidad pasiva también puede deberse a la inyección de antisuero, que contiene anticuerpos formados por otra persona o animal. Esto brinda protección inmediata contra un antígeno, pero no suministra una protección duradera. La inmunoglobulina sérica (administrada para la exposición a la hepatitis) y la antitoxina para el tétanos son también ejemplos de inmunidad pasiva.

¿Qué son los trastornos del sistema inmunológico? Cuando el sistema inmunológico no funciona correctamente, se puede producir una serie de enfermedades. Las alergias y la hipersensibilidad a ciertas sustancias se consideran trastornos del sistema inmunológico. Además, el sistema inmunológico desempeña una función en el proceso de rechazo de órganos o tejido trasplantado. Las vacunas La vacunación contra una enfermedad infecciosa es una actuación preventiva consistente en administrar una sustancia llamada vacuna, que contiene los antígenos que producen la respuesta inmunitaria. Se administra a una persona sana, con la finalidad de que adquiera inmunidad frente a una determinada enfermedad, sin padecerla. El modo de actuación de las vacunas es el siguiente: •

•

•

•

•

Las vacunas contienen antígenos de un patógeno determinado. Al incorporarse al organismo, estos antígenos provocan una respuesta inmunitaria específica y, por tanto, la síntesis de anticuerpos específicos contra esos antígenos. Los antígenos son destruidos. Los anticuerpos permanecen en la sangre. En ese momento, el individuo está vacunado y es inmune a la enfermedad. Cuando el organismo entra en contacto con el agente patógeno contra el que está vacunado, se produce una respuesta inmediata, ya que los anticuerpos impiden que se establezca el patógeno y que se manifieste la enfermedad.

Las vacunas confieren inmunidad durante largo tiempo, y en muchos casos la inmunidad es para toda la vida.


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Bibliografía

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Banco de preguntas y respuestas 1) Relacione las funciones vitales con su descripción correspondiente Funciones: 1. 2. 3.

Circulación Respiración Excreción

Descripción: a. Los organismos pueden captar la energía desde el medio ambiente hacia su interior b. Transporte y distribución de nutrientes y oxígeno a todas las células, así como las sustancias de desecho c. Eliminación de sustancias de desecho manteniendo la composición de la sangre y otros fluidos en equilibrio d. Los organismos aerobios toman el oxígeno del aire y lo incorporan a las células para obtener energía (ATP)


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a) b) c) d)

1a, 2c, 3d 1b, 2d, 3a 1c, 2a, 3b 1d, 2b, 3c

Retroalimentación: La opción correcta es la b) 1b, 2d, 3a La circulación consiste en el transporte de nutrientes y oxígeno a todas las células y sustancias de desecho. Véase página 66. La respiración consiste en tomar oxígeno del aire e incorporarlo a las células para obtener energía. Véase página 66. Finalmente, la excreción es la eliminación de sustancias de desecho manteniendo la composición de la sangre y otros fluidos en equilibrio. Véase página 66.

2) Complete el siguiente enunciado: La sangre está formada por varias células: ____________ que se encargan de transportar el oxígeno; _______________, que previenen de muchas enfermedades; y plaquetas o trozos de células que se encargan de _____________ los vasos sanguíneos cuando se produce una herida.

a) b) c) d)

glóbulos rojos – glóbulos blancos - abrir glóbulos rojos – glóbulos blancos - taponar glóbulos blancos – glóbulos rojos – abrir glóbulos blancos – glóbulos rojos – taponar

Retroalimentación: La respuesta correcta es b) glóbulos rojos – glóbulos blancos – taponar A través de la sangre, el aparato circulatorio permite repartir el oxígeno y las sustancias útiles de los alimentos por todo el cuerpo, retirando las sustancias de desecho. La sangre está formada por: a) glóbulos rojos, que se encargan de transportar el oxígeno; b) glóbulos blancos, que previenen de muchas enfermedades; y c) plaquetas o trozos de células que se encargan de taponar los vasos sanguíneos cuando se produce una herida. La sangre siempre está en movimiento. El recorrido que ella hace se llama circulación. Véase página 68.

3) El glucógeno se almacena en: a) b) c) d)

Páncreas Hígado y músculo Estómago Intestino grueso


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Retroalimentación: La respuesta correcta es b) Hígado y músculo El glucógeno está formado por cadenas ramificadas de glucosa y no es s oluble en agua. Abunda en el hígado y en menor cantidad en el músculo. Véase página 66.

4) En el aparato digestivo intervienen los siguientes órganos, excepto: a) b) c) d)

Estómago Páncreas Intestinos Riñones

Retroalimentación: La respuesta correcta es d) Riñones. Los riñones son parte del aparato excretor. Toda la sangre de nuestro cuerpo pasa por los riñones que actúan como si fuesen coladores: los riñones limpian la sangre quitando las sustancias malas. En el aparato digestivo intervienen otros órganos. Durante la digestión, las sustancias nutritivas se separan de los alimentos en cinco pasos: a) masticación, cuando los alimentos se trituran en la boca y se mezclan con la saliva hasta formar lo que se conoce como bolo alimenticio, mismo que pasa por el esófago hacia el estómago; b) digestión en el estómago, donde el bolo alimenticio se mezcla con los jugos gástricos hasta formar el quimo; c)digestión en el intestino delgado; allí se mezcla con el jugo intestinal, el jugo pancreático (producido por el páncreas) y la bilis (producida por el hígado) hasta formar una sustancia llamada quilo; d) absorción, donde intestino delgado se encarga de absorber los nutrientes, es decir, todo lo bueno del quilo; y e)eliminación de desechos a través del ano. Véase página 66.

5) ¿Qué órgano del cuerpo interviene en el proceso de excreción? a) b) c) d)

Órganos respiratorios Hígado Órganos urinarios Estómago

Retroalimentación: La respuesta correcta es c) Órganos urinarios. La excreción consiste en la retirada de desechos de la sangre para expulsarlas al exterior. Esta función la realiza el aparato excretor compuesto por los siguientes órganos urinarios: riñones, uréteres, vejiga urinaria y uretra. Véase página 70.


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6) La urea es excretada por: a) b) c) d)

Intestinos Riñones Pulmones Páncreas

Retroalimentación: La respuesta correcta es b) Riñones Toda la sangre de nuestro cuerpo pasa por los riñones que actúan como si fuesen coladores: limpian la sangre quitando las sustancias malas. Como resultado de este trabajo se forma la orina (compuesta en gran parte por urea), que es una mezcla de agua y todas esas sustancias malas.

7) El CO2 es excretado por: a) b) c) d)

Riñones Pulmones Hígado Estómago

Retroalimentación: La respuesta correcta es b) Pulmones En los pulmones se produce un intercambio de gases, es decir, se toma el oxígeno del aire y se expulsa el dióxido de carbono CO2. La expulsión de CO2 es parte esencial de la función de respiración. Véase página 66.

8) Es una enfermedad, transmisible o no, que se desarrolla súbitamente, y que se propaga con rapidez afectando a muchas personas de una población determinada durante un período determinado. a) b) c) d)

Una Pandemia Una Epidemia Una Enfermedad no controlada Una enfermedad controlada

Retroalimentación: La respuesta correcta es b) Una Epidemia. En efecto, cuando una enfermedad se propaga con rapidez afectando a muchas personas de una población específica y durante un período determinado, hablamos de una epidemia. Véase página 71. Cuando una CLAVEMAT - Escuela Politécnica Nacional Ladrón de Guevara E11-253, Edificio número 12, tercer piso. Quito – Ecuador (593 2) 2976300 extensión 1518 [email protected] http://www.clavemat.org

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epidemia se extiende a muchos países de una región geográfica y ataca a casi todos los individuos de dicha región nos referimos, en cambio, a una pandemia. Véase página 71.

9) Es una enfermedad infecciosa que se propaga a través de los seres humanos en todo el mundo o en regiones muy grandes como continentes. Normalmente, se espera que cada siglo ocurran tres o cuatro, cuando aparecen virus nuevos y se esparcen con rapidez de una persona a otra, provocando algunos casos graves. a) b) c) d)

Una Pandemia Una Epidemia Una Enfermedad no controlada Una enfermedad controlada

Retroalimentación: La respuesta correcta es a) Una Pandemia Cuando una enfermedad se propaga con rapidez afectando a muchas personas de una población específica y durante un período determinado, hablamos de una epidemia. Véase página 71. Y cuando una epidemia se extiende a muchos países de una región geográfica y ataca a casi todos los individuos de dicha región nos referimos, en cambio, a una pandemia. Véase página 71.

10) Son vías de transmisión del virus VIH excepto: a) b) c) d)

El uso de jeringuillas entre drogadictos La vía materno-filial, es decir a través de la placenta o por la lactancia La vía sexual La vía respiratoria

Retroalimentación: La respuesta correcta es d) La vía respiratoria El VIH (Virus de la Inmunodeficiencia humana) suele contagiarse a través de relaciones sexuales sin protección con una persona infectada. También puede propagarse por intercambio de agujas para inyectarse drogas o por contacto con la sangre de una persona infectada. Las mujeres pueden infectar a sus bebés durante el embarazo o el parto. El VIH nunca se transmite por vía respiratoria. Véase página 71.


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11) Los siguientes medios del cuerpo humano constituyen mecanismos de defensa inmunológica innata, excepto: a) b) c) d)

Piel Flora microbiana Linfocitos Secreción mucosa

Retroalimentación: La respuesta correcta es c) Linfocitos. Los linfocitos no nacen con nosotros, son un mecanismo de defensa inmunológica adquirido a medida que el organismo interactúa con las amenazas presentes en el medio ambiente. Véase página 72.

12) Entre los mecanismos de defensa inespecíficos del organismo están las barreras externas, las mismas que son eficaces contra una variedad de agentes patógenos, a los cuales impiden la entrada en el cuerpo o los destruyen con rapidez. Son mecanismos de defensa de este tipo, excepto: a) b) c) d)

Reacción inflamatoria Presencia del manto lipídico Secreción sudoral Exfoliación continua

Retroalimentación: La respuesta correcta es a) Reacción inflamatoria. La reacción inflamatoria es un mecanismo de defensa que se activa para neutralizar a los agentes patógenos una vez que han ingresado al organismo, liberando químicos (como histamina, bradiquinina y prostaglandinas) que provocan además la inflamación. Véase página 73. En cambio, las barreras externas, como la presencia del manto lipídico, la secreción sudoral y la exfoliación continua, tienen la función de impedir que dichos agentes extraños puedan ingresar; no obstante, una vez que éstos han ingresado, dichos agentes son incapaces de combatirlos.

13) Todos son mecanismos del cuerpo humano que son parte de la defensa inmunológica adquirida, excepto: a) b) c) d)

Epidermis Anticuerpos Linfocitos B Linfocitos T


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Retroalimentación: La respuesta correcta es a) Epidermis. La inmunología adquirida es un sistema de defensa que se desarrolla luego de que nuestro cuerpo ha sido expuesto a determinado antígeno. Luego de curarnos de una enfermedad producida por un antígeno puntual, construimos una defensa en contra de éste. Los mecanismos de defensa inmunológica adquirida son, por ejemplo, los anticuerpos (proteínas de la sangre que reaccionan para reconocer y bloquear virus, bacterias, parásitos y hongos), los linfocitos B (tipo de glóbulos blancos que se convierten en células que producen anticuerpos) y linfocitos T (tipo de glóbulos blancos que atacan los antígenos directamente). La epidermis (capa externa de la piel) no es un mecanismo de defensa inmunológica adquirida sino INNATA: nace con nosotros y nos protege del medio externo. Véase página 72.

14) Cuando los seres humanos se infectan de varicela y luego se recuperan, el tipo de virus que les causó la enfermedad generalmente no vuelve a enfermarlos. ¿Por qué sucede esto? a) b) c) d)

El cuerpo mata a todos los virus que pueden causar el mismo tipo de enfermedad Los glóbulos rojos matan a todos los virus que pueden causar el mismo tipo de enfermedad Los glóbulos rojos capturan y se deshacen de este tipo de virus en el cuerpo El cuerpo genera anticuerpos que matan a este tipo de virus antes de que sigan multiplicándose

Retroalimentación: La opción correcta es la d) El cuerpo genera anticuerpos que matan a este tipo de virus antes de que sigan multiplicándose. Los glóbulos rojos no tienen la función de defensa en el organismo sino más bien de transportar oxígeno, por lo que las opciones b) y c) quedan descartadas. La afirmación de la opción a) es muy general respecto a la d) que, efectivamente, explica qué organismo es el encargado de combatir a los virus: Cuando contraemos por primera vez el virus de la varicela, el sistema inmunológico produce los anticuerpos que se encargan de neutralizarlos; esta respuesta se denomina primaria y es lenta: el organismo se enferma mientras los anticuerpos combaten a dicho virus y, desde ese momento, se desencadena un proceso conocido como “memoria inmune”. Consiste en lo siguiente: el cuerpo produce anticuerpos específicos para

el tipo de virus que lo atacó y cuando se vuelve a infec tar con el mismo, tiene lugar una reacción secundaria que es más rápida y que puede matar a todos los virus antes de que proliferen y produzcan nuevamente la enfermedad. Véase página 73.


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Tema 6. Desastres naturales en Ecuador Texto resumen Causas e impacto de los desastres naturales en Ecuador Ecuador está expuesto a desastres naturales como sismos, erupciones, inundaciones y sequías. ¿Por qué? Porque, por un lado, se encuentra situado en una de las zonas de más alta complejidad tectónica del mundo: un punto de encuentro de las placas de Nazca y Sudamérica. Internamente cuenta con decenas de fallas tectónicas, entre las cuales se destaca un sistema de fallas llamado Dextral Mayor . Este sistema comprende Guayaquil y sube por Bucay y Pallatanga. Posteriormente, cruza el valle interandino por el sector de Riobamba, atraviesa la parte de atrás de la cordillera y sube hacia al norte por la zona de El Chaco y se dirige luego a la vecina Colombia y desde allí hasta Venezuela. 9 Por otro lado, Ecuador forma parte del denominado “cinturón de fuego del Pacífico”, con una larga serie de volcanes en su mayoría activos que provocan una permanente actividad volcánica y determinan una elevada vulnerabilidad. Finalmente, Ecuador está ubicado en una zona de convergencia intertropical: un área sujeta a factores meteorológicos (presión local, temperatura, velocidad y dirección del viento, humedad y precipitaciones) marcados por dos corrientes oceánicas: corriente cálida del Niño, que suele provocar fuertes inundaciones, y corriente fría de Humboldt, que incide en las sequías. 10

Las corrientes Humboldt y del Niño El movimiento del agua en los océanos es causado por la rotación del globo terrestre; además, impactan en ello la dirección y la fuerza de los vientos. En el clima del Ecuador se siente el influjo de dos grandes corrientes. Frente a la costa del actual Ecuador confluyen la corriente fría de Humboldt, que viene desde la Antártida, y la corriente cálida de El Niño, que se origina en el océano Pacífico al norte del trópico del Cáncer y que, frente a América, corre de norte a sur. La corriente de Humboldt se desvía hacia el occidente frente al Cabo Blanco (norte del Perú), aunque una parte alcanza hacia el norte hasta la altura del cabo Pasado; desde allí también se dirige hacia el occidente y pasa entre las islas del archipiélago de Galápagos. El influjo de la corriente de Humboldt ha determinado que la costa peruana sea desértica , ya que las nubes que llegan desde el occidente se descargan antes de llegar a la costa. Lo mismo se observa, en menor medida, en la Península de Santa Elena, que tiene una vegetación parecida a la sabana. La cálida corriente del Niño, por su parte, influye en la cantidad de lluvias durante el denominado periodo invernal de la Costa ecuatoriana y norte del Perú. La intensidad de las precipitaciones depende del mayor o menor avance de la corriente hacia el sur y del nivel de temperatura que alcance el agua en la superficie. El conocimiento de la relación entre esta corriente marina y el ciclo de lluvias es de vital interés para la agricultura en amplias zonas en Andinoamérica.11

9 Diario

EL COMERCIO (4 de marzo de 2010). E n Ecuador hay decenas de fallas sísmicas . En: http://www.elcomercio.com/actualidad/mundo/ecuador-hay-decenas-fallas-sismicas.html. 10 FAO. En Tierra Segura. Desastres Naturales y Tenencia de la Tierra . Disponible en: http://www.fao.org/docrep/013/i1255b/i1255b02.pdf 11 Moreno Yánez, S. (2015). Época aborigen. En: E. Ayala Mora (editor) . Historia del Ecuador I. Época A borigen y Colonial, Independencia. Quito: Universidad Andina Simón Bolívar / Corporación Editora Nacional, páginas 13-15.


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En las últimas décadas, Ecuador ha sido escenario de fenómenos naturales de considerable magnitud que han afectado de manera particularmente grave a la población pobre de las áreas rurales. 12

Resumen de los desastres naturales en Ecuador desde 1982 Año

Desastre

1982

Inundaciones en la Costa

1987

Terremoto en Ecuador – Epicentro junto al volcán Reventador

Causa Fenómeno del Niño

Sistema de fallas Dextral Mayor

Impacto 307 fallecidos, 700 000 afectados, carreteras destruidas

3 500 fallecidos, 150 000 afectados, grandes deslaves e inundaciones, rotura de oleoductos y daños estimados en 890 millones de dólares

Fallas geológicas, erosiones por lluvias y explotación antitécnica de las canteras del sector

100 fallecidos, 5 631 afectados, 741 viviendas destruidas por la formación de una verdadera laguna, graves daños en cultivos, infraestructuras públicas y red vial, pérdidas económicas directas estimadas en 148 millones de dólares

1993

Deslizamientorepresamiento de La Josefina en el austro del país

1997-1998

Inundaciones en la Costa

Fenómeno del Niño

293 fallecidos, 13 374 familias afectadas, daños estimados en 2 882 millones de dólares (equivalente al 15% del PIB de 1997).

Erupción del volcán Guagua Pichincha

Volcán activo

2 000 personas desplazadas, daños en la salud y cierre del aeropuerto de Quito.

Volcán activo

20 000 evacuados, pérdidas estimadas en 17 millones de dólares en el sector agrícola y en 12 millones en el turístico. Desde 2001, 50 000 personas evacuadas y daños en la salud de los afectados por las emisiones de ceniza, graves pérdidas económicas

Fenómeno del Niño

62 fallecidos, 9 desaparecidos, 90 310 familias afectadas, carreteras destruidas, 150 000 hectáreas de cultivos perdidos, daños incalculables.

1999

Desde 1999

Erupciones del volcán Tungurahua

2008

Inundaciones en gran parte del país

12 FAO.

En Tierra Segura. Desastres Naturales y Tenencia de la Tierra . Disponible en: http://www.fao.org/docrep/013/i1255b/i1255b02.pdf


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Resumen de los desastres naturales en Ecuador desde 1982 Año

Desastre

Causa

2016

Terremoto en Esmeraldas y Manabí. Epicentro en Cojimíes y Pedernales.

Falla geológica en el borde continental que a su vez activó una falla superficial cerca de Esmeraldas

Impacto Destrucción en un 70% de la ciudad de Pedernales y daños en Esmeraldas, Manabí, Guayas, Los Ríos y Santo Domingo de los Tsáchilas. Más de 700 fallecidos.

Fuentes: Diario EL COMERCIO (4 de marzo de 2010). E n Ecuador hay decenas de fallas sísmicas . En: http://www.elcomercio.com/actualidad/mundo/ecuador-hay-decenas-fallas-sismicas.html. Jordán & Asociados (2008). Estudio: desastres naturales y tenencia de la tierra de los pobres. Tomado de: FAO. En Tierra Segura. Desastres Naturales y Tenencia de la Tierra. Disponible en: http://www.fao.org/docrep/013/i1255b/i1255b02.pdf El Telégrafo (26 de julio de 2016). Ecuador atraviesa por al menos 10 fallas geológicas. En: http://www.eltelegrafo.com.ec/noticias/ecuador/3/ecuador-atraviesa-por-al-menos-10-fallas-geologicas Zevallos Moreno, Otón (1994). Lecciones del deslizamiento “La Josefina”. Conferencia Interamericana sobre reducción de los desastres naturales. Disponible en: http://www.eird.org/deslizamientos/pdf/spa/doc5089/doc5089-contenido.pdf •

•

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Acciones para salvaguardar las vidas en caso de desastres naturales En caso de sismos (temblores o terremotos): Los sismos son fenómenos naturales producidos por el movimiento de las placas tectónicas de la Tierra, los cuales NO son predecibles. Frente a un sismo, lo recomendable es acudir a sitios seguros según un plan de contingencia. Hay que tomar en cuenta que dicho plan debe hacerse antes de que ocurra el fenómeno y no durante el desarrollo de este. Los sitios altos no siempre son los más seguros al momento de un sismo ya que existe riesgo de caída. Además, durante un sismo es extremadamente peligroso acercarse a fuentes de electricidad y gas; existe un gran riesgo de descargas eléctricas y explosiones. En caso de erupciones volcánicas: Una erupción volcánica es la descarga de lava y gases por la chimenea de un volcán y, por lo general, es un evento destructivo. Si una persona vive cerca de un volcán o en su área de influencia, deberá tomar algunas acciones antes, durante y después de su erupción: Antes de la erupción se sugiere: a) preparar un plan de emergencia con los vecinos y las autoridades, b) tener una mochila de emergencia con un radio de pilas, agua, velas y fósforos, bolsas plásticas, manta delgada y liviana, documentos personales de la familia, linterna a pilas, botiquín y un juego de ropa, c) identificar las rutas de evacuación y puntos de encuentro, y d) hacer simulacros de evacuación periódicos. Durante la erupción, es importante mantenerse atento a la información que transmiten las autoridades a través de los medios de comunicación y redes sociales, cerrar puertas, ventanas y bloquear la entrada de cenizas a la casa, seguir las rutas de evacuación y acudir a los puntos de encuentro, y usar mascarillas, gafas y un pañuelo húmedo sobre la boca y la nariz. Después de la erupción, hay que evitar retornar a la zona de riesgo hasta tener información oficial sobre el estado de situación, buscar refugio bajo techo, no utilizar vehículos en caso de que haya caído ceniza fuertemente, y no comer ni beber alimentos que se sospechen contaminados.


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Bibliografía •

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Diario EL COMERCIO (4 de marzo de 2010). En Ecuador hay decenas de fallas sísmicas. En: http://www.elcomercio.com/actualidad/mundo/ecuador-hay-decenas-fallas-sismicas.html. El Telégrafo (26 de julio de 2016). Ecuador atraviesa por al menos 10 fallas geológicas. En: http://www.eltelegrafo.com.ec/noticias/ecuador/3/ecuador-atraviesa-por-al-menos-10-fallasgeologicas Zevallos Moreno, Otón (1994). Lecciones del deslizamiento “La Josefina”. Conferencia Interamericana sobre reducción de los desastres naturales. Disponible en: http://www.eird.org/deslizamientos/pdf/spa/doc5089/doc5089-contenido.pdf FAO. En Tierra Segura. Desastres Naturales y Tenencia de la Tierra. Disponible en: http://www.fao.org/docrep/013/i1255b/i1255b02.pdf Ministerio de Educación del Ecuador (2016). Ciencias Naturales. Décimo Grado – Texto del estudiante. Quito: SME.

Banco de preguntas y respuestas 1) Las constantes precipitaciones propias de la estación invernal en el litoral ecuatoriano sumadas al relieve dominantemente plano, causaron inundaciones que provocaron estragos de salud y daños de casas, escuelas y cultivos. Identifica el factor que influyó directamente en este tipo de desastre. a) b) c) d)

Composición del suelo Fuertes vientos Tipo de vegetación Estado meteorológico

Retroalimentación: La respuesta correcta es d) Estado meteorológico. Debemos diferenciar entre lo que es causa y lo que es efecto. La composición del suelo y el tipo de vegetación son efectos de las condiciones ambientales de una zona determinada. Los fuertes vientos podrían ser una de las causas del fenómeno descrito. Sin embargo, hay una causa más general: las condiciones meteorológicas (presión local, temperatura, velocidad y dirección del viento, humedad y precipitaciones) marcadas, en este caso, por la corriente cálida del Niño. Véase página 82.

2) Los desastres naturales como las inundaciones, los sismos, las erupciones volcánicas y las sequías son fenómenos que ocurren con frecuencia en las regiones de nuestro país. Son factores que influyen en las inundaciones y sequías en la región costera excepto: CLAVEMAT - Escuela Politécnica Nacional Ladrón de Guevara E11-253, Edificio número 12, tercer piso. Quito – Ecuador (593 2) 2976300 extensión 1518 [email protected] http://www.clavemat.org

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a) b) c) d)

Corriente del Niño Alta gradiente altitudinal Condiciones meteorológicas Corriente de Humboldt

Retroalimentación: La opción correcta es la b) Alta gradiente altitudinal La alta gradiente altitudinal hace referencia a la inclinación del tamaño de una ladera; por tanto, ésta tiene incidencia en los pisos climáticos y constituyen un efecto de las condiciones meteorológicas, más no una causa de los desastres naturales. De manera particular, en la región del litoral los desastres naturales están sujetos a factores meteorológicos (presión local, temperatura, velocidad y dirección del viento, humedad y precipitaciones) marcados por dos corrientes oceánicas: corriente cálida del Niño, que suele provocar fuertes inundaciones, y corriente fría de Humboldt, que incide en las sequías. Véase página 82.

3) Fueron causas del deslizamiento de La Josefina en 1993, excepto: a) b) c) d)

Fallas geológicas en el sector Formación de una laguna Erosiones por lluvias Explotación antitécnica de las canteras del sector

Retroalimentación: La respuesta correcta es b) Formación de una laguna. La formación de una laguna sobre un sector que afectó a cientos de familias fue una de las consecuencias del deslizamiento de La Josefina en el austro ecuatoriano, más no una causa. Entre los fenómenos naturales que afectaron dicho deslizamiento están las fallas geológicas del sector y las erosiones por lluvias. Y la causa humana principal fue la explotación antitécnica de las canteras del sector. Véase página 83.

4) Los sismos son fenómenos naturales producidos por el movimiento de las placas tectónicas de la Tierra, los cuales no son predecibles de acuerdo con los planes de contingencia para estos eventos. ¿Qué acción se debe realizar durante este fenómeno? a) b) c) d)

Acudir a sitios altos establecidos en un plan Planear una ruta de evacuación Acudir a sitios seguros según un plan Cerrar el paso de la electricidad y gas

Retroalimentación: La respuesta correcta es c) Acudir a sitios seguros según un plan


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Frente a un sismo, lo recomendable es acudir a sitios seguros según un plan. Hay que tomar en cuenta que: •

• •

El plan de la ruta de evacuación se debe hacer antes de que ocurra el fenómeno y no durante el desarrollo de este. Los sitios altos no siempre son los más seguros al momento de un sismo ya que existe riesgo de caída. Durante un sismo es extremadamente peligroso acercarse a fuentes de electricidad y gas; existe un gran riesgo de descargas eléctricas y explosiones. Véase página 84.

5) Si una persona vive en un poblado en el área de influencia de un volcán, selecciona las acciones que debe seguir durante una erupción volcánica. 1. 2. 3. 4. 5.

Correr a zonas de ríos y regiones bajas del volcán Cerrar puertas, ventanas y bloquear la entrada de cenizas a la casa Subir inmediatamente al techo a retirar la ceniza volcánica Estar alerta a los medios de comunicación oficiales para actuar Usar gafas y mascarilla o un pañuelo húmedo sobre la boca y nariz

a) b) c) d)

1, 2, 4 1, 3, 4 2, 3, 5 2, 4, 5

Retroalimentación: La respuesta correcta es d) 2, 4, 5 Durante una erupción volcánica lo más recomendable, por lo general, es resguardarse para protegerse de las cenizas y material piroclástico, por lo que las opciones 1 y 3 son incorrectas. Véase página 84.


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Tema 7. Impacto y conservación ambiental Texto resumen El impacto ambiental 13 Por impacto ambiental entendemos los efectos negativos que los seres humanos hemos causado en nuestro entorno natural a raíz del uso indiscriminado o irresponsable de los recursos que éste ofrece. Los efectos negativos más visibles son: •

•

Contaminación del aire. Es la acumulación de sustancias que alteran la composición de este elemento. Se produce por la emisión a la atmósfera de gases procedentes de la combustión del carbón y de derivados del petróleo, que se utilizan en industrias, centrales térmicas y motores de máquinas y automóviles, entre otros. La contaminación atmosférica puede repercutir de diversas formas sobre las personas y sobre el ambiente: enfermedades respiratorias, afectación de la capa de ozono y sobrecalentamiento de la atmósfera. Véase también “Efecto invernadero o calentamiento global” en la página 89. Disminución de la capa de ozono. El ozono (O3) es un gas que se encuentra suspendido alrededor de la Tierra y forma una capa protectora que impide el paso de los rayos del Sol de forma directa sobre el planeta. Como parte del daño ambiental, esta capa ha ido reduciéndose, al punto de que se ha formado un agujero en ella. Por esta razón, los rayos del Sol son cada vez más fuertes y producen cáncer de piel. Una de las principales causas de la destrucción de la capa de ozono son los gases que emiten los motores de los aviones supersónicos y las sustancias cloro fluoro carbonadas o CFC. Los CFC son compuestos gaseosos artificiales que hasta hace unos años se empleaban en la fabricación de refrigeradores y aires acondicionados y como gases propulsores de aerosoles como desodorantes. La importación de estas sustancias está prohibida en Ecuador desde 2010, con el afán de conservar la capa de ozono.

•

•

•

Lluvia ácida. Al quemar combustibles fósiles el dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno son liberados a la atmósfera y transportados por el viento. Cuando estos elementos reaccionan con la radiación solar y con el vapor de agua de la atmósfera, forman ácidos corrosivos que caen a la tierra con el agua de la lluvia; esto se conoce como lluvia ácida. Este fenómeno altera la composición del agua y causa la muerte de animales y plantas acuáticos; produce esterilidad de los suelos, y debilita y destruye la vegetación de los bosques; además es responsable de enfermedades en los seres humanos, especialmente en la piel. Lixiviación. Es la contaminación del suelo provocada por los contaminantes presentes en los sólidos, infiltrados por medio de solventes líquidos (agua de lluvia, por ejemplo). Emisión de sustancias radioactivas. Las plantas de energía nuclear y ciertas prácticas de medicina generan desechos químicos radioactivos que no tienen utilidad. Algunos de estos desechos están exentos de radioactividad y no generan impacto; otros están en fase de semidesintegración y deben ser almacenados en instalaciones superficiales. Pero hay algunos desechos que emiten radiación alfa, beta y gamma y que generan una gran cantidad de calor. El uranio es un desecho radioactivo que mantiene actividad por 150 a 200 años y el plutonio tiene un período de semidesintegración de aproximadamente 6600 años. Estos materiales necesitan un almacenamiento prolongado en espacios geológicos profundos a través de sistemas de alta tecnología.

13 Los

contenidos de este acápite han sido reproducidos textualmente, aunque con pequeñas variantes, de la siguiente fuente: Ministerio de Educación del Ecuador (2016). Ciencias Naturales. Décimo Grado – Texto del estudiante. Quito: SME, páginas 176-179.


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•

Pérdida o extinción de la biodiversidad. La fragmentación de los ecosistemas es una de las causas principales de la extinción de las especies. Aunque la extinción es un fenómeno natural, en las últimas décadas se ha acelerado debido al incremento de la temperatura global, a procesos de urbanización y al tráfico ilegal o caza de especies endémicas del país.

Principales ecosistemas afectados en Ecuador En las últimas décadas se ha perdido gran cantidad de hectáreas de páramo, debido principalmente al avance de la frontera agrícola y al uso del territorio para pastoreo. Los bosques andinos también han sufrido alteraciones importantes. La fauna y la flora de estos ecosistemas son representativas del país, ya que en su mayoría son endémicas; sin embargo, el aumento de la temperatura y los procesos de urbanización son problemáticas que hacen a estos ambientes vulnerables. La expansión de las grandes ciudades ha llevado a que muchas zonas sean intervenidas y urbanizadas y que gran parte de los bosques sean fragmentados para la construcción de vías. Las selvas tropicales de la Costa y de la Amazonia también están amenazadas por la construcción de vías y de proyectos turísticos, así como por la tala indiscriminada de árboles para la obtención de madera, la construcción de viviendas o la implementación de industrias camaroneras (en el caso de Esmeraldas, por ejemplo). La expansión de las ciudades también ha llevado a que zonas de humedales sean rellenadas, sea para construir edificaciones sobre ellas o para descargar residuos. Con estas prácticas diferentes especies de plantas y animales han perdido su hábitat o se han extinto.

•

Desgaste del suelo por los monocultivos y los procesos de urbanización. Las plantaciones de una sola especie en grandes extensiones de terreno se conocen como monocultivos. En estas plantaciones se utiliza un solo método de cultivo, una misma variedad genética y los mismos tipos de fertilizantes y pesticidas; ello hace que la producción sea altamente rentable. Sin embargo, los monocultivos producen un importante desgaste del suelo que hace que, a la larga, se conviertan en zonas áridas. Los monocultivos generan procesos de desertificación. Una solución a este problema constituye la práctica de combinación de los cultivos: por ejemplo, maíz combinado con fréjol o habas para compartir nutrientes y proporcionar un equilibrio al ecosistema.

•

•

Deforestación. La función de los árboles en el ambiente es mantener el ciclo hidrológico: absorben agua del suelo, transpiran formando vapor de agua y permiten que dicho vapor se convierta en nubes que a su vez generan lluvias. Los bosques mantienen la humedad. Si son talados, las áreas se vuelven secas y millones de especies quedan sin su hábitat. El efecto invernadero o calentamiento global. Cuando se produce un aumento de los gases de invernadero, los rayos solares caen directamente en la corteza terrestre y generan un aumento de la temperatura global. Los gases de efecto invernadero actúan como un filtro en la atmósfera que deja entrar la energía solar, pero luego no la deja salir porque absorbe y retiene el calor en el que se ha transformado. Este fenómeno se conoce como efecto invernadero. El CO2, junto con otros gases como el


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óxido nitroso (N2O) y el metano (CH4), son gases invernadero liberados principalmente por la combustión del carbón y del petróleo, por actividades agrícolas, por depósitos de basura, por procesos de tratamiento de aguas residuales, y por prácticas de deforestación. La acumulación de gases de efecto invernadero en la atmósfera como el CO2 provocan un aumento en la temperatura media global, generando desequilibrios en los ecosistemas de toda la biosfera y provocando fenómenos naturales más agresivos: mareas altas, incremento del nivel de lluvias y disminución de los glaciares, por ejemplo. •

•

Salinización del suelo por exceso de riego. La salinización es el proceso de acumulación en el suelo de sales solubles en agua. Ello puede ocurrir de forma natural o por mecanismos antropogénicos como es el caso del exceso de riego. Contaminación del agua por prácticas de explotación minera. El procesamiento de minerales produce gran cantidad de residuos y productos que se filtran a través del suelo y causan contaminación del agua. La minería rompe y comprime las rocas y genera ácidos que con taminan los cuerpos de agua subterráneos por cientos de años. Además, en el agua se depositan metales pesados; los habitantes de las zonas aledañas que consumen esta agua ven afectada su salud. Los residuos tóxicos que se quedan en el suelo contaminan los cultivos y los dejan inservibles.

Desarrollo sostenible y ecogestión 14 El desarrollo sostenible es una mirada integradora que reconoce que los seres humanos necesitan explotar los recursos naturales, pero de forma sostenible, es decir, causando el menor impacto posible a fin de garantizar que las generaciones venideras puedan disfrutar un ambiente sano y con bienes y servicios ambientales disponibles. El desarrollo sostenible es posible gracias a la ecogestión o gestión ambiental, es decir, a un conjunto de medidas encaminadas a defender y proteger el medioambiente y/o a reparar o compensar daños en éste. Medidas preventivas: defensa y protección del medioambiente •

•

Educación ambiental. Es un proceso orientado a desarrollar concienciación e interés frente a las cuestiones ambientales y a su problemática global. Su finalidad es conseguir que las personas desarrollen conductas correctas hacia su entorno de acuerdo con valores asumidos libre y responsablemente. Debe impartirse a hombres y mujeres de todas las edades. Investigación científica y desarrollo tecnológico. En el ámbito de la política ambiental de la Unión Europea se han desarrollado unos Programas Marco de I + D (investigación y desarrollo) encaminados a lograr un desarrollo equilibrado con la conservación de la naturaleza y la calidad de vida. Estos programas sostienen que es necesario avanzar en la búsqueda de nuevas tecnologías que no provoquen agresión y respeten el medioambiente. Entre las nuevas tecnologías están las llamadas viviendas ecológicas: construcciones que buscan optimizar los materiales y recursos naturales empleados en su construcción, minimizando cualquier tipo de impacto ambiental. Así mismo, se trata de edificaciones que, para reducir la dependencia energética, utilizan energías renovables, es decir, aquellas que se obtienen de fuentes naturales virtualmente inagotables.

14 Los

contenidos de este acápite corresponden a un resumen desarrollado a partir de la siguiente fuente: Ministerio de Educación del Ecuador (2016). Biología. Tercer Año del BGU – Texto del estudiante. Quito: SME, páginas 178 – 185.


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Los productos biodegradables forman también parte de las nuevas tecnologías y su uso constituye una alternativa interesante para proteger el medioambiente. El adjetivo biodegradable “califica a aquellos materiales, naturales o sintéticos, que se descomponen por acción de agentes biológicos comunes, por lo general hasta transformarse en moléculas sencillas y compatibles con la vida, como agua y dióxido de carbono. Los materiales biodegradables son, entonces, aquellos que pueden ser destruidos por los microorganismos como insectos, bacterias u hongos”.15 •

•

•

Planificación del territorio. Tiene como objetivo conocer las características del medio, hacer una valoración de los recursos naturales y planificar sus posibles usos. Ello implica realizar evaluaciones del impacto ambiental, es decir, estudios que permitan estimar qué efectos provoca sobre el medioambiente la ejecución de un determinado proyecto. Definición, conservación y desarrollo de espacios protegidos. Los espacios protegidos son unidades del territorio que, por sus particularidades geológicas, biológicas y paisajísticas, tienen una protección especial. Se conocen como reservas de la biosfera. Ejemplo de estas reservas son los parques nacionales o parques naturales, mismos que deben contener uno o varios de estos tres elementos: a)zona núcleo o zona prioritaria de conservación y protección a largo plazo, misma que debe permanecer prácticamente inalterada conforme a los objetivos de conservación; b) zona tampón o zona circundante con la zona núcleo, en donde se desarrollan actividades de protección y conservación; y c) zona de transición donde se permiten acciones de extracción de recursos naturales pero siempre dentro de los límites del desarrollo sostenible. Gestión de residuos. Los residuos constituyen un grave problema debido a que se generan en grandes cantidades y se eliminan con gran dificultad; además, muchos de ellos no se descomponen de forma natural, contaminando aire, suelos y agua. Por este motivo, como práctica de desarrollo sostenible se sugiere gestionar los residuos orgánicos e inorgánicos. Para los residuos orgánicos se puede aplicar un tratamiento llamado compostaje, que transforma la materia orgánica en abono para las plantas. Prácticas de gestión de residuos inorgánicos son, por ejemplo: ➢

Recuperación. Consiste en aprovechar las sustancias o los posibles recursos energéticos de los residuos. Por ejemplo, la combustión de residuos en las plantas incineradoras puede generar energía eléctrica.

➢

Reutilización. Consiste en utilizar de nuevo un residuo, ya sea para el mismo uso o para uno distinto. Por ejemplo, algunas botellas pueden ser reutilizadas varias veces.

➢

Reciclaje. Consiste en aprovechar el residuo para la fabricación de nuevos productos, iguales o diferentes a los iniciales. Por ejemplo, el vidrio se recicla para obtener de nuevo vidrio.

➢

Regeneración. Consiste en tratar los residuos para que recuperen sus cualidades iniciales. Por ejemplo, los aceites minerales que usan los automóviles son tratados para volver a utilizarse.

A nivel doméstico, una buena manera de gestionar residuos inorgánicos es aplicar la estrategia de las R: reducir la producción de residuos, reutilizar los productos tantas veces como sea posible y reciclar los productos para un nuevo uso.

15 Tomado

de: http://www.ejemplos.co/20-ejemplos-de-biodegradables/#ixzz514jc6dWi


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Medidas correctoras: medidas de reparación o compensación de daños al medioambiente •

•

Restauración ecológica. Comprende un conjunto de acciones sobre un ecosistema degradado, y pueden diferenciarse en: a) acciones de rehabilitación o mejora del ecosistema, sin llegar a sus condiciones iniciales, b) acciones de reemplazo del ecosistema transformándolo en otro distinto, y c) acciones de restauración del ecosistema, logrando revertir completamente los daños provocados en éste hasta volver a sus condiciones iniciales. Auditorías medioambientales o ecoauditorías. Son evaluaciones sistemáticas, documentadas, periódicas y voluntarias del grado de interacción de ciertas empresas con el medioambiente. Las empresas se comprometen a modificar y corregir aquellas actuaciones que afecten negativamente al medio, introduciendo en los procesos de fabricación tecnologías compatibles con la protección del medio y el ahorro de los recursos naturales.

Bibliografía •

•

Ministerio de Educación del Ecuador (2016). Biología. Tercer Año del BGU – Texto del estudiante. Quito: SME. Ministerio de Educación del Ecuador (2016). Ciencias Naturales. Décimo Grado – Texto del estudiante. Quito: SME.

Banco de preguntas y respuestas 1) La agroindustria, como fuente de materia prima, utiliza productos de origen agropecuario, incidiendo directamente en el desarrollo de una agricultura a gran escala; esto se debe a la utilización de paquetes tecnológicos basados en agroquímicos, maquinaria, semillas híbridas o transgénicas, así como también a la sobreexplotación de recursos naturales, causando un desequilibrio en los ecosistemas. Con base en el texto, elija las afirmaciones correctas 1. 2. 3. 4.

La agroindustria coadyuva en la degradación del suelo y de los recursos naturales Este tipo de agricultura afecta a la calidad del recurso hídrico superficial y subterráneo El uso de paquetes tecnológicos contribuye a minimizar los gases de efecto invernadero La utilización de paquetes tecnológicos no altera a las poblaciones de insectos benéficos

a) b) c) d)

1, 2 1, 3 2, 4 3, 4

Retroalimentación: La respuesta correcta es a) 1, 2. El texto menciona que la agroindustria a gran escala provoca la sobreexplotación de recursos naturales, causando desequilibrio en el ecosistema. Esta idea central guarda coherencia con las opciones 1 y 2: “ La agroindustria coadyuva en la degradación del suelo y de los recursos naturales” y “ Este tipo de agricultura


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afecta a la calidad del recurso hídrico superficial y subterráneo ”. El uso de paquetes tecnológicos es una de las causas del desarrollo agrícola, cuya expansión, a la larga, lleva al incremento del efecto invernadero y altera a las poblaciones de insectos benéficos. Las opciones 3 y 4 contradicen estas ideas, mismas que, además, no están presentes en el texto. Véase página 89.

2) Identifique la consecuencia de la liberación de dióxido de carbono en la atmósfera, producida por la combustión de gasolina, petróleo, carbón y emisiones de fábricas. a) b) c) d)

Lluvia ácida Deterioro de la capa de ozono Lixiviación Efecto invernadero

Retroalimentación: La respuesta correcta es d) Efecto invernadero. El dióxido de carbono (CO2), junto con el óxido nitroso (N2O) y el metano (CH4), son gases invernadero liberados a través de procesos de combustión de gasolina, petróleo y carbón, pero también mediante depósitos de basura o de acciones de deforestación. Cuando se produce un aumento de los gases de invernadero, los rayos solares caen directamente en la corteza terrestre y generan un aumento de la temperatura global. Este fenómeno se conoce como efecto invernadero. Véase página 89. La lluvia ácida se produce cuando el dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno son liberados a la atmósfera y transportados por el viento. Cuando estos elementos reaccionan con la radiación solar y con el vapor de agua de la atmósfera, forman ácidos corrosivos que caen a la tierra con el agua de la lluvia. Véase página 88. Una de las principales causas de la destrucción de la capa de ozono son los gases que emiten los motores de los aviones supersónicos y las sustancias cloro fluoro carbonadas o CFC. Los CFC son compuestos gaseosos artificiales que hasta hace unos años se empleaban en la fabricación de refrigeradores y aires acondicionados y como gases propulsores de aerosoles como desodorantes. Véase página 88. La lixiviación es la contaminación del suelo provocada por los contaminantes presentes en los sólidos, infiltrados por medio de solventes líquidos (agua de lluvia, por ejemplo).

3) El dióxido de carbono forma parte de la atmósfera en una concentración normal de 0,035 por ciento. La excesiva cantidad de este compuesto puede causar la destrucción de la Tierra; en cantidades pequeñas, en cambio, ayuda a mantener el calor del planeta al absorber la energía del Sol. Un aumento de la cantidad de dióxido de carbono hace que este calor se quede atrapado y produzca el derretimiento de los polos, aumentando el nivel de agua en los océanos y provocando inundaciones. Las plantas absorben el dióxi do de carbono para su proceso de fotosíntesis, pero su absorción es menor a la cantidad de dióxido producido como producto de las combustiones domésticas e industriales y del parque automotor. Identifica el efecto provocado por la excesiva cantidad de dióxido de carbono en el ambiente.


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a) b) c) d)

Aumento de los recursos hídricos Equilibrio de la temperatura ambiental Crecimiento de la biodiversidad Aumento de la temperatura ambiental

Retroalimentación: La respuesta correcta es d) Aumento de la temperatura ambiental Por ser un gas de efecto invernadero, el dióxido de carbono en la atmósfera conserva el calor proveniente de la radiación solar, provocando así un aumento de la temperatura media global. Véase página 89.

4) El calentamiento global es un fenómeno que principalmente se produce por las emisiones de CO2, causadas durante las actividades productivas industriales en las que se queman combustibles fósiles para generar energía, o al talar árboles para obtener madera. Todos son efectos generados por este fenómeno, excepto: a) b) c) d)

Mareas altas en el mar Incremento del nivel de lluvias Disminución de los glaciares Cambios en las estaciones

Retroalimentación: La respuesta correcta es d) Cambios en las estaciones. La acumulación de gases de efecto invernadero en la atmósfera como el CO 2 provocan un aumento en la temperatura media global, generando desequilibrios en los ecosistemas de toda la biosfera y provocando fenómenos naturales más agresivos: mareas altas, incremento del nivel de lluvias y disminución de los glaciares, por ejemplo. Los cambios en las estaciones (invierno, verano, otoño y primavera), en cambio, son provocados por la inclinación del eje de rotación de la tierra respecto al plano de la órbita que está alrededor del sol. Para una mejor ilustración puedes visitar la página: https://www.youtube.com/watch?v=or4A-diEg6s

5) Los monocultivos son plantaciones de grandes extensiones con cultivos de una sola especie. ¿Cuál es el efecto negativo de los monocultivos en el medio ambiente? a) b) c) d)

Disminuyen la tasa de extinción de las especies Reducen la contaminación del aire, agua y suelo Disminuyen la biodiversidad e incrementan las plagas Reducen el uso de agroquímicos y fungicidas

Retroalimentación: La respuesta correcta es c) Disminuyen la biodiversidad e incrementan las plagas. El enunciado solicita identificar un efecto negativo. La única opción que cumple esa condición es “Disminuyen


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la biodiversidad e incrementan las plagas”. Las demás opciones son efectos positivos. Ahora bien. Para llevar a cabo una plantación de monocultivo (como los extensos campos de maíz, por ejemplo), es necesario destruir la vegetación inicial para reemplazarla. Ello reduce la biodiversidad, provoca la extinción de ciertas especies e incrementa las plagas. Los monocultivos se plantan generalmente con propósitos comerciales y promueven el uso de agroquímicos y fungicidas para obtener productos de la calidad que exige el mercado. Ello, obviamente, afecta al medio ambiente.Véase página 89.

6) Identifica una consecuencia del exceso de riego en el suelo: a) b) c) d)

Salinización Eutrofización Alcalinización Acidificación

Retroalimentación: La respuesta correcta es a) Salinización La salinización es el proceso de acumulación en el suelo de sales solubles en agua. Ello puede ocurrir de forma natural o por mecanismos antropogénicos como es el caso del exceso de riego. Véase página 90. La eutrofización es el enriquecimiento anormal de nutrientes como nitrógeno y fósforo. El agua por sí sola sería incapaz de incorporar estos nutrientes en el suelo, por la simple razón de la ley de la conservación de la materia. La alcalinización se produce principalmente por la acción del carbonato de sodio que se libera cuando los minerales presentes se descomponen bajo ciertas condiciones climáticas. La acidificación ocurre cuando el suelo absorbe cationes de hidrógeno, reduciendo así su pH. Estos cationes provienen del ácido nítrico o sulfúrico de la lluvia ácida; no obstante, los fertilizantes también pueden causar acidificación del suelo a largo plazo.

7) Según datos del Ministerio del Ambiente, el Censo Forestal de 1966 estimaba en la provincia de Esmeraldas la existencia de 1,5 millones de hectáreas de bosques nativos. Hoy, se considera que se ha talado cerca de 1,3 millones de hectáreas, por lo que esta provincia tiene la tasa más alta de deforestación en el país. De acuerdo con este enunciado, ¿qué hipótesis NO explica las causas de la tala masiva de árboles en Esmeraldas? a) Los campos de cultivos de palma han reemplazado los espacios forestales, pues muchas familias se dedican a esta actividad b) Los árboles son talados para la construcción de viviendas, pues no existen controles de ordenamiento c) El auge de la industria camaronera ha provocado un incremento en la destrucción de los bosques de manglar d) Grandes extensiones de bosques han sido taladas para la construcción de la central hidroeléctrica Toachi-Pilatón


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Retroalimentación: La respuesta correcta es d) Grandes extensiones de bosques han sido taladas para la construcción de la central hidroeléctrica Toachi-Pilatón. La central hidroeléctrica Toachi - Pilatón está ubicada en las provincias de Pichincha, Santo Domingo de los Tsáchilas y Cotopaxi (cantones Mejía, Santo Domingo de los Tsáchilas y Sigchos), no en Esmeraldas. Véase página 89.

8) La primera terminal aérea ecológica del mundo entró en completo funcionamiento esta semana en las Islas Galápagos de Ecuador, informó Ecogal, la empresa que administra el aeropuerto. Las Islas Galápagos son consideradas Patrimonio Natural de la Humanidad. A partir del texto, completa el siguiente párrafo: Los técnicos de la edificación aseguran que, por sus características, se puede considerar como____________ El objetivo bajo el cual se construyó responde a mejorar los niveles de calidad ambiental con la visión de reducir la dependencia_____________ a través de la aplicación de medidas bioclimáticas como el uso de energías___________ y la adaptación natural. a) b) c) d)

emblemática – económica – hídricas ecológica – natural – limpias sustentable – energética – renovables patrimonio – extranjera – sustentables

Retroalimentación: La respuesta correcta es c) sustentable – energética – renovables En efecto, el texto informa sobre la primera terminal ECOLÓGICA del mundo. El párrafo hace referencia a las características de dicha edificación. Para poder completarlo con los términos adecuados, es necesario conocer qué significa que una edificación sea ecológica: puede que sea “emblemática” y “patrimonial”, pero esos adjetivos no definen su dimensión “ecológica”. Es, ante todo, sustentable, pues este tipo de arquitectura

busca optimizar los materiales y recursos naturales empleados en su construcción, minimizando cualquier tipo de impacto ambiental. Así mismo, se trata de una edificación que, para reducir la dependencia energética, utiliza energías renovables, es decir, aquellas que se obtienen de fuentes naturales virtualmente inagotables. Véase página 90.

9) Los hábitos de consumo influyen en la cantidad de residuos generados. El manejo de los residuos es un problema no resuelto en la mayoría de las ciudades de Ecuador. Por lo tanto, ¿qué hábito de consumo podría contribuir a la disminución de la cantidad de estos residuos? a) b) c) d)

Uso de más productos electrónicos Uso de más baterías recargables Uso de menos envases de vidrio Uso de menos productos orgánicos


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Retroalimentación: La respuesta correcta es b) Uso de más baterías recargables El uso de más productos electrónicos generaría mayor acumulación de desechos de este tipo, los cuales no sólo incluyen a los circuitos que permiten su funcionamiento, sino también a los materiales plásticos que conforman sus carcasas y soportes. El vidrio es un material totalmente reciclable; disminuir el uso de botellas fabricadas con este material promovería un mayor empleo de botellas plásticas y ello, a su vez, llevaría al aumento del volumen de residuos sólidos en las ciudades. Los productos orgánicos son biodegradables; su consumo contribuiría significativamente a la reducción de residuos. Usar menos productos orgánicos sería un error. El desecho de pilas empleadas en dispositivos electrónicos incrementa la cantidad de residuos sólidos. Reemplazar las pilas por baterías recargables de vida útil extensa sería una excelente opción para disminuir dichos residuos. Véase página 91.

10) Son prácticas que contribuyen a la conservación de la biodiversidad, excepto: a) b) c) d)

Implementar un banco de geo plasma Fomentar la reforestación con especies nativas Construir varios jardines botánicos Promover la fragmentación de hábitats

Retroalimentación: La respuesta correcta es d) Promover la fragmentación de hábitats. La fragmentación es un proceso de cambio que implica la aparición de discontinuidades en los hábitats; lo que era originalmente una superficie continua de vegetación, se transforma en un conjunto de fragmentos desconectados y aislados entre sí. Por tanto, si promovemos la fragmentación, jamás contribuiremos a la conservación de la biodiversidad. Véase página 89.

11) Selecciona las prácticas de conservación de los recursos naturales 1. 2. 3. 4. 5.

Actividades que se realicen con energía autogenerada Usar productos que contengan sustancias CFC Propender la utilización de productos biodegradables Clasificar, reducir, reusar y reciclar los residuos sólidos Producción y consumo de energía eléctrica.

a) b) c) d)

1, 2, 5 1, 3, 4 2, 3, 4 2, 4, 5


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Retroalimentación: La respuesta correcta es b) 1, 3, 4 En efecto, entre las prácticas de conservación de los recursos naturales están: uso de energía autogenerada -principalmente renovable- y de productos biodegradables (y, por tanto, no contaminantes), y la reducción y reciclaje de residuos sólidos. Véanse páginas 90 y 91. Las sustancias CFC son compuestos cloro flúor carbono utilizados en aerosoles y sistemas de refrigeración de antigua generación. Destruyen a la capa de ozono en la estratósfera, cuya función es brindar protección al planeta de la radiación solar. El empleo de energía eléctrica, en principio, es una opción menos contaminante que el uso de energías provenientes del petróleo. No obstante, varias fuentes de producción de energía eléctrica agotan los recursos naturales como es el caso de la quema de combustibles fósiles o la construcción de represas. Una manera de producir energía eléctrica cuidando los recursos naturales sería el aprovechamiento de la radiación solar.

12) Sebastián Izquierdo, director de la Comisión de Gestión Ambiental del Municipio, afirma que los 100.000 vehículos privados que circulan en la urbe generan un impacto mayor que el de la industria o el transporte público. El 80% de la contaminación del aire en Cuenca es atribuido a los vehículos. En la ciudad, el parque automotor aumenta un 10% anualmente. Lugares con el Centro Histórico, el sector de la Feria Libre y los mercados son zonas de alta polución. Tomando en cuenta el texto, ¿cuál de estas alternativas NO contribuiría a disminuir la c ontaminación del aire en Cuenca? a) b) c) d)

Implementación y uso de ciclovías y creación de espacios peatonales Equipamiento y mejora del servicio público de transporte urbano Promoción de políticas que busquen mejorar la calidad de los combustibles Implementación y promoción de planes de reciclaje

Retroalimentación: La respuesta correcta es d) Implementación y promoción de planes de reciclaje. El uso de medios de transporte alternativos que no consumen combustibles, como las bicicletas, contribuiría a reducir las emisiones de gases de combustión por vehículos. El equipamiento y mejora del servicio público de transporte urbano promovería su uso mayoritario y ello contribuiría a disminuir el parque automotor particular. Los combustibles tienen altas concentraciones de azufre; por ello, en las emisiones vehiculares existen altas concentraciones de dióxido de azufre, uno de los principales contaminantes atmosféricos. Mejorar la calidad de los combustibles es de gran importancia. La implementación y promoción de planes de reciclaje NO tiene relación con la disminución de la contaminación atmosférica generada por los vehículos, sino con la reducción de la contaminación provocada por los desechos sólidos. Véase página 91.


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Tema 8. La Materia Texto resumen16 Materia y elementos químicos La materia es cualquier sustancia ocupa un espacio (es decir, tiene volumen) y que requiere un esfuerzo para moverse (es decir, tiene masa). Desde un punto de vista simplista, se considera al átomo como la unidad más pequeña o unidad fundamental de la materia. En la naturaleza existen hasta 98 clases distintas de átomos, cada una correspondida por un elemento químico. Adicionalmente, en laboratorios se han logrado sintetizar alrededor de 20 nuevos elementos más, dando lugar a un total de 118 elementos químicos. Estructura atómica básica El átomo es la unidad fundamental de la materia y de manera general consta de dos partes: núcleo y nube electrónica. El núcleo se ubica en la parte central del átomo y es donde se concentra más del 99% de la masa atómica, es decir, constituye la mayor parte del átomo. Está compuesto por dos tipos de partículas subatómicas: protones y neutrones. Los protones son partículas con carga eléctrica positiva, mientras que los neutrones no poseen carga eléctrica. La nube electrónica es una región del espacio alrededor del núcleo atómico en donde están orbitando los electrones, que son partículas subatómicas con carga eléctrica negativa.

Imagen tomada de: http://teoriatomica-profmvc.blogspot.com/

Interacciones fundamentales de la Naturaleza Todos los fenómenos que ocurren en el Universo están determinados por 4 interacciones o fuerzas fundamentales que son: fuerza gravitacional, fuerza electromagnética, fuerza nuclear fuerte y fuerza nuclear débil.

16 La

redacción de este texto fue revisado y complementado por John Tipaz, estudiante de la Facultad de Física de la Escuela Politécnica Nacional.


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La fuerza gravitacional aparece cuando interaccionan dos partículas o cuerpos que tienen masa, y es una fuerza de carácter atractivo. Es la encargada de mantener a los planetas orbitando alrededor del sol, a la luna alrededor de la Tierra y también de mantenernos pegados sobre la corteza terrestre.

Imagen tomada de: https://sites.google.com/a/murciaeduca.es/las-cuatro-fuerzas-del-universo/home/la-gravedad

La fuerza electromagnética aparece cuando interaccionan partículas o cuerpos que poseen carga eléctrica. Es de carácter atractivo cuando las cargas son de signos opuestos y repulsivo cuando las cargas tienen el mismo signo. Es la fuerza encargada de mantener a los electrones (carga negativa) orbitando alrededor del núcleo (carga positiva).

Imagen tomada de: http://fisqmc6tosec-edloar.blogspot.com/2015/06/electrostatica.html

La fuerza nuclear fuerte está presente únicamente dentro del núcleo atómico, y es la encargada de mantener a los protones y neutrones confinados en el mismo, venciendo a la repulsión eléctrica generada por la carga de los protones.

Imagen tomada de: http://www.cca.org.mx/cca/ninos/html/tomo3/56.htm


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La fuerza nuclear débil está presente únicamente en el núcleo atómico y es la fuerza responsable de producir ciertos decaimientos radiactivos, como los de tipo beta. Un decaimiento radiactivo es la desintegración de un núcleo atómico, que como resultado produce un elemento químico diferente.

Imagen tomada de: http://fisica-moderna3.blogspot.com/2012/06/lahistoria-de-la-fisica-cuantica-asi.html

La molécula Una molécula es un conjunto de dos o más átomos unidos por enlaces químicos, donde la estructura está bien definida y su carga eléctrica es cero. Los átomos que forman la molécula pueden ser del mismo tipo, como en el caso del oxígeno molecular (O2) o de diferentes tipos como en el caso del agua (H2O).

Imagen tomada de: Ministerio de Educación. Primer Año del BGU. Texto del Estudiante. Quito: LNS


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Estados de la materia De manera general la materia puede encontrarse en tres fases o estados: sólido, líquido y gaseoso. Cada estado presenta sus propias características. Se puede pasar de un estado a otro variando ciertas condiciones como la temperatura, presión o volumen. El estado sólido tiene una forma y un volumen específicos. El estado líquido tiene un volumen definido pero su forma se adapta al recipiente que lo contiene. Y el estado gaseoso no tiene forma ni volumen definidos. Pensemos en el agua, en estado sólido es hielo, en líquido es agua y en estado gaseoso es vapor. Para pasar de un estado a otro debemos aumentar o disminuir la temperatura como se muestra a continuación:

Imagen tomada de: Ministerio de Educación (2016). Primer Año del BGU. Texto del Estudiante. Quito: LNS

Al aumentar la temperatura, las sustancias llegan a un estado en el cual las moléculas se mueven con mayor facilidad debido a la energía que reciben. Cuando un cuerpo en estado sólido aumenta su temperatura, se produce un proceso de sublimación progresiva que incluye las acciones de fusión (paso del estado sólido al estado líquido) y de vaporización (paso del estado líquido al estado gaseoso). Al disminuir la temperatura, en cambio, las moléculas permanecen muy j untas y se ordenan pues no reciben energía. Así, cuando un cuerpo en estado gaseoso disminuye su temperatura, se produce un proceso de sublimación regresiva o desublimación que incluye las acciones de condensación o licuefacción (paso del estado gaseoso al estado líquido) y solidificación (paso del estado líquido al estado sólido).


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Algunos conceptos sobre las propiedades físicas de la materia •

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•

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Forma es la figuración que posee un cuerpo. Masa es la cantidad de materia de un cuerpo y su unidad de medida en el Sistema Internacional es el gramo, representado con la letra g. Peso hace referencia a la fuerza gravitacional de un cuerpo y depende directamente de su masa: a mayor masa, mayor peso. Su unidad de medida es el NEWT ON, representado por la letra N. [N]

Presión es la fuerza que un cuerpo ejerce sobre un área determinada y su unidad es [ ]. La presión depende del peso: a mayor peso, mayor presión.

•

Dimensión es la medida de un cuerpo: su largo, su ancho y su profundidad.

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Volumen es el espacio que ocupa un cuerpo.

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Energía es la capacidad que tiene un cuerpo para producir trabajo de distintas formas (movimiento, luz o calor).

Ley de conservación de la Materia o Ley de conservación de la Masa. Esta es una de las leyes fundamentales de la naturaleza y nos dice que: en una reacción química la masa de los reactantes es siempre igual a la masa de los productos. Además, el número de átomos de cada elemento químico de los reactantes tiene que ser igual al de los productos. Como un ejemplo sencillo tenemos la reacción producida entre moléculas de oxígeno (O2) e hidrógeno (H2) para formar agua (H2O). La reacción es la siguiente: 2 +  → 2 

Los números en color rojo se agregan de tal manera que el número de átomos de cada elemento químico sea igual a cada lado de la reacción.

Elemento Químico Hidrógeno Oxígeno

# de átomos reactantes 4 2

# de átomos productos 4 2

Al momento de igualar una reacción se debe seguir un orden: en primer lugar, los metales, en segundo lugar, los no metales y al final el hidrógeno y el oxígeno.


103

Disoluciones Se conoce como disolución a la mezcla homogénea entre un disolvente y uno o varios solutos. Un ejemplo sencillo es una solución de agua salina, donde se ha disuelto cloruro de sodio (soluto) en agua (disolvente). Cuando se toman en cuenta las cantidades exactas del disolvente y los solutos, se conoce como disolución valorada, y ésta puede ser: porcentual, molar, molal y normal. De éstas la más utilizada es la molar. 1 mol = 6.022 x 10^23 partículas La molaridad se denota con la letra [M] y es la cantidad de soluto contenida en 1 litro de disolución.

=

# de moles de soluto Litros de disolución

Lo cual es equivalente a: =

gramos de soluto masa molar del soluto x Litros de disolución

Bibliografía

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Ministerio de Educación (2016). Primer Año del BGU. Texto del Estudiante. Quito: LNS Dinwiddie, Robert (2010). Bocaditos de Ciencia. Barcelona: Editorial Océano.

Banco de preguntas y respuestas 1) Identifica el proceso mediante el cual la materia pasa de estado gaseoso a líquido a) b) c) d)

Sublimación Fusión Evaporación Condensación

Retroalimentación: La opción correcta es d) Condensación La sublimación progresiva es el paso de sólido a gas, mientras que la sublimación regresiva es el paso de gas a sólido. La fusión es el paso de sólido a líquido. La evaporación es el paso de líquido a gas. La condensación es el paso de gas a líquido. Véase página 102.


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2) Con base en el diagrama que representa los diferentes cambios de estado de la materia, selecciona los cambios de estado que se producen cuando aumenta la temperatura.

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Fusión Condensación Vaporización Sublimación progresiva Desublimación o sublimación regresiva Solidificación

a) b) c) d)

1, 2, 4 1, 3, 4 2, 5, 6 2, 4, 6

Retroalimentación: La opción correcta es b) 1, 3, 4 Al aumentar la temperatura, las sustancias llegan a un estado en el cual las moléculas se mueven con mayor facilidad debido a la energía que reciben. Cuando un cuerpo en estado sólido aumenta su temperatura, se produce un proceso de sublimación progresiva que incluye las acciones de fusión (paso del estado sólido al estado líquido) y de vaporización (paso del estado líquido al estado gaseoso). Por tanto, la respuesta correcta es: fusión, vaporización y sublimación progresiva (que integra a las dos anteriores). Véase página 102.


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3) ¿Qué ocurre con las moléculas de un líquido cuando disminuye la temperatura? a) b) c) d)

Permanecen muy distantes y se reducen Se alejan unas de otras y se desordenan Se deslizan unas sobre otras y se separan Permanecen muy juntas y se ordenan

Retroalimentación: La opción correcta es d) Permanecen muy juntas y se ordenan La energía es responsable del movimiento de las moléculas de agua. Si baja la temperatura, las moléculas permanecen juntas y ordenadas y únicamente vibran; en este caso, el estado líquido se transforma a estado sólido. Véase página 102.

4) Observa la imagen y completa la frase:

La persona ejerce sobre la superficie de la balanza una presión ____________ a) b) c) d)

Inversamente proporcional a su peso Directamente proporcional al área Directamente proporcional a su peso Inversamente proporcional a su masa

Retroalimentación: La opción correcta es c) Directamente proporcional a su peso Debemos recordar la diferencia entre masa y peso. Masa es cierta cantidad de materia y su unidad de medida en el Sistema Internacional es el gramo, representado con la letra g. Peso es una medida de la fuerza


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gravitacional que ejerce un cuerpo y su unidad en el Sistema Internacional es el NEWTON, representado por la letra N. [N]

La presión es la fuerza que se ejerce sobre un área determinada y su unidad es [ ] Entonces, si te fijas en el gráfico, existe una fuerza gravitacional que la Tierra ejerce sobre la mujer. Dicha fuerza se realiza sobre el área superior de la balanza que se encuentra en el medio. Entre mayor sea la magnitud de la fuerza gravitacional de la tierra sobre la mujer, mayor será la presión ejercida sobre la balanza. Véase página 103.

5) ¿A qué se refiere el enunciado? Es la responsable de mantener unidos los nucleones (protones y neutrones) que coexisten en el núcleo atómico. Los efectos de esta fuerza solo se aprecian a distancias muy pequeñas (del tamaño de núcleos atómicos). a) b) c) d)

Carga nuclear débil Carga nuclear fuerte Carga electromagnética Carga eléctrica

Retroalimentación: La respuesta correcta es b) Carga nuclear fuerte La carga nuclear fuerte mantiene unido al núcleo atómico (neutrones y protones). La carga nuclear débil es la responsable del decaimiento radioactivo. La carga electromagnética mantiene el átomo unido. La carga eléctrica es la responsable de la atracción electrostática entre partículas con distinta carga (positiva o negativa).

6) De acuerdo con la ley de conservación de la masa, ¿qué ecuación representa la reacción entre ácido clorhídrico e hidróxido de magnesio? a) b) c) d)

HCl + MgOH → MgCl2 + H2O HCl2 + MgOH2 → MgCl2 + H2O 2HCl + Mg(OH) 2 → MgCl2 +2H2O HCl + Mg(OH)2 → MgCl2 + H2O

Retroalimentación: La respuesta correcta es c) 2HCl + Mg(OH)2 → MgCl2 +2H2O La ley de la conservación de la materia establece que la materia no se crea ni se destruye, solo se transforma. ¿Qué quiere decir ello? Que antes y después de reaccionar, sus elementos deben tener una cantidad igualmente proporcional.


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Para comprobar que ello es así, debemos analizar un elemento a la vez: iniciamos con los metales, luego con los no metales, después con el hidrógeno y finalmente con el oxígeno. Los subíndices afectan únicamente al elemento que les precede; es decir, en MgCl2 existen dos moles de Cloro y una mol de Magnesio. Si hay un paréntesis presente, entonces el subíndice afecta a todos los elementos que los contenga: en (OH)2 hay dos moles de Oxígeno y dos moles de Hidrógeno. En cambio, los coeficientes afectan a todos los elementos del compuesto sin la necesidad de escribir un paréntesis: en 2HCl hay dos moles de Hidrógeno y dos moles de Cloro.

7) ¿Cuántos moles de H 2O se formarán a partir de 0,50 [L] de una solución acuosa 2,0 [M] de H2SO4? H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 +2H2O a) b) c) d)

0,5 1,0 2,0 4,0

Retroalimentación: La opción correcta es c) 2,0. Primero verifica que la ecuación esté igualada y luego parte de los datos disponibles para llegar a los moles de agua formadas. Una solución acuosa 2,0 [M] quiere decir que tiene 2,0 [mol] de compuesto por cada litro [L] de solución.

8) Determina las cantidades de nitrógeno y de hidrógeno que se requieren para obtener 200 [g] de amoníaco, teniendo en cuenta que los pesos atómicos son N = 14; H = 1. N2 + H2 → NH3 a) 17,6[gH ]; 82,4[gN ] 2 2 b) 23,5[gH ]; 329,4[gN ] 2 2 c) 35,5[gH ]; 164,7[gN ] 2 2 d) 164,7[gH ]; 35,5[gN ] 2 2 Retroalimentación: La opción correcta es c) 35,5[gH ]; 164,7[gN ] 2 2


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