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sábado, 27 de febrero de 2016
viernes, 26 de febrero de 2016
Tercera ley de Newtón
PRINCIPIO DE
ACCIÓN Y REACCIÓN
La tercera
ley de Newton
Si un cuerpo actúa sobre otro con una fuerza (acción), éste reacciona
contra aquél con otra fuerza de igual valor y dirección, pero de sentido
contrario (reacción).
De forma sencilla se explica diciendo que las fuerzas funcionan a pares
y simultáneamente. Si uno empuja una pared, la pared le empuja a él con igual
fuerza. En el momento en que la atraviesa es porque ésta ha sido más débil y
acabó cediendo su fuerza. ¿Por qué si uno empuja en un sentido con una fuerza F
y la pared (en este ejemplo) empuja al contrario con la misma fuerza F, las
fuerzas del sistema total no se anulan? Pues porque están ejercidas sobre
cuerpos diferentes, sobre la persona y sobre la pared, y por eso no forman
nunca un sistema de fuerzas. Si estuvieran ejercidas sobre el mismo cuerpo se
anularían y podría decirse que estamos en un estado de equilibrio dinámico. El vuelo de los cohetes espaciales también se explica como
consecuencia del principio de acción y reacción debido a la aceleración de los
gases de combustión que despide de su motor y que le sirven de impulso contra
la tierra para poder ser elevado.
Se trata del mismo efecto que observamos al dejar suelto un globo que
acabamos de hinchar con la boquilla abierta. Se impulsa en diferentes
direcciones hasta que se deshincha del todo
Otros ejemplos: En una pista de patinaje sobre hielo, si un adulto empuja suavemente a un niño, no sólo existe la fuerza que el adulto ejerce sobre el niño, sino que el niño ejerce una fuerza igual pero de sentido opuesto sobre el adulto. Sin embargo, como la masa del adulto es mayor, su aceleración será menor.
La tercera ley de Newton también implica la conservación del momento
lineal, el producto de la masa por la velocidad. En un sistema aislado, sobre
el que no actúan fuerzas externas, el momento debe ser constante. En el ejemplo
del adulto y el niño en la pista de patinaje, sus velocidades iniciales son
cero, por lo que el momento inicial del sistema es cero. Durante la interacción
operan fuerzas internas entre el adulto y el niño, pero la suma de las fuerzas
externas es cero. Por tanto, el momento del sistema tiene que seguir siendo
nulo. Después de que el adulto empuje al niño, el producto de la masa grande y
la velocidad pequeña del adulto debe ser igual al de la masa pequeña y la
velocidad grande del niño. Los momentos respectivos son iguales en magnitud
pero de sentido opuesto, por lo que su suma es cero.
Otra magnitud que se conserva es el momento angular o cinético. El
momento angular de un objeto en rotación depende de su velocidad angular, su
masa y su distancia al eje. Cuando un patinador da vueltas cada vez más rápido
sobre el hielo, prácticamente sin rozamiento, el momento angular se conserva a pesar
de que la velocidad aumenta. Al principio del giro, el patinador tiene los
brazos extendidos. Parte de la masa del patinador tiene por tanto un radio de
giro grande. Cuando el patinador baja los brazos, reduciendo su distancia del
eje de rotación, la velocidad angular debe aumentar para mantener constante el
momento angular.
Un libro colocado sobre
una mesa es atraído hacia abajo por la atracción gravitacional de la Tierra y
es empujado hacia arriba por la repulsión molecular de la mesa. Como se ve se cumplen
todas las leyes de Newton.
TEORIA
DE BOMBAS CENTRÍFUGAS
Para
que un fluido fluya de un punto a otro en un conducto cerrado o en una tubería,
es necesario contar con una fuerza impulsora.
Algunas veces, esta fuerza es la gravedad cuando hay diferencias de
nivel. Por lo general, el dispositivo
mecánico como una bomba o un ventilador,
suministra la energía o la fuerza impulsora que incrementa la energía
mecánica del fluido. Esta energía se
puede usarse para aumentar la velocidad, la presión o elevación del fluido, de
acuerdo a la ecuación de Bernoulli que relaciona velocidad con presión,
densidad y trabajo. En general, una bomba
es una máquina o dispositivo que se usa para mover un líquido incomprensible,
por medio de la adición de energía al mismo.
La bomba es una máquina capaz de
transformar energía mecánica en hidráulica. Un tipo de bombas son las
centrífugas que se caracterizan por llevar a cabo dicha transformación de
energía por medio de un elemento móvil denominado impulsor, rodete o turbina,
que gira dentro de otro elemento estático denominado cuerpo o carcasa de la
bomba. Ambos disponen de un orificio anular para la entrada del líquido. Cuando
el impulsor gira, comunica al líquido una velocidad y una presión que se añade
a la que tenía a la entrada.
Actividad para siete
Estudiantes grado siete:
Diviértete este fin de semana con las actividades interactivas del portal ares, para realizar cada una de las actividades, lee la información y completa cada una de las actividades propuestas, al final deja tu comentario, Las actividades de este fin de semana corresponden al 50% de la nota del primer parcial.
Cambios de Estado y Separación de componentes de una mezcla
Completa la información en tu cuaderno de apuntes.
Separación de mezclas.
En la naturaleza y en la vida diaria muchas sustancias se encuentran combinadas formando mezclas. Para estudiar sus características o aprovechar cada componente, es necesario aplicar procedimientos que permitan aislarlos sin alterar su naturaleza. Estos procesos se fundamentan en diferencias físicas como tamaño, densidad, punto de ebullición o propiedades magnéticas.
Tipos de mezclas
Mezclas homogéneas
Presentan apariencia uniforme, no se observan fases; sus componentes no se distinguen a simple vista. Ejemplo: agua con azúcar, gaseosa o una infusión de té.
Mezclas heterogéneas
Sus elementos pueden observarse claramente y la distribución no es uniforme. Ejemplo: arena en agua o una ensalada.
Principales métodos para separar componentes
Tamización. Utiliza un colador o tamiz para dividir sólidos de distinto diámetro o tamaño.
Filtración. Permite retener partículas sólidas mientras el líquido atraviesa un material poroso.
Sedimentación. Consiste en dejar reposar la mezcla hasta que las partículas más pesadas se depositen en el fondo. Cuando se utiliza además una corriente de agua para arrastrar componentes más ligeros se habla de levigación.
Decantación. Separa líquidos o sólidos suspendidos aprovechando la diferencia de densidades.
Evaporación. Se aplica cuando un líquido puede transformarse en vapor, dejando el sólido disuelto.
Cristalización. Al enfriar una solución concentrada, el soluto se organiza formando cristales.
Destilación. Permite aislar líquidos con distintos puntos de ebullición mediante evaporación y posterior condensación.
Centrifugación. Emplea movimiento rotatorio para acelerar la separación de sustancias con diferente densidad.
Imantación. Utiliza un imán para atraer materiales con propiedades magnéticas, separándolos de otros que no las poseen.
Flotación. Las sustancias menos densas permanecen en la superficie mientras las más densas se hunden.
Cromatografía. Método utilizado para analizar mezclas complejas mediante el desplazamiento de sustancias sobre un medio.
Sublimación. Permite separar sólidos capaces de pasar directamente del estado sólido al gaseoso.
Extracción. Se basa en la utilización de un solvente para aislar compuestos solubles.
ACTIVIDAD EXPERIMENTAL EN CASA
Separación magnética de materiales
Objetivo
Identificar cómo un imán permite aislar materiales con propiedades magnéticas.
Materiales
• Un imán (de nevera o juguete), Arena o tierra seca, Limaduras de hierro o pequeños clips metálicos, Un recipiente plástico y Hoja de papel o bolsa plástica
Procedimiento.
1. Mezclar la arena con pequeños clips o partículas metálicas dentro del recipiente.
2. Cubrir el imán con una hoja de papel o bolsa plástica.
3. Pasar lentamente el imán sobre la mezcla.
4. Observar cómo los fragmentos metálicos se adhieren al imán.
5. Retirar el papel para desprender el material separado.
Preguntas para reflexionar
1. ¿Qué material fue atraído por el imán?
2. ¿Por qué la arena no se adhiere?
3. ¿En qué situaciones de la vida cotidiana podría aplicarse este método?
Separar sólidos de distinto tamaño. Método aplicado: Tamización
Materiales: Arroz, Lentejas o frijoles, Colador o tamiz de cocina, Recipiente
Actividad: Mezclar los granos en un recipiente y utilizar el colador para separarlos según su tamaño.
Reto para el estudiante: Diseñar un sistema de separación usando dos coladores diferentes para obtener tres grupos de partículas.
Separación por decantación
Método: decantación
Materiales: Agua, Aceite de cocina, Un vaso transparente
Procedimiento
1. Mezclar agua y aceite dentro del vaso.
2. Esperar unos minutos.
3. Observar cómo se forman dos capas.
4. Inclinar el vaso lentamente para separar uno de los líquidos.
Pregunta de análisis: ¿Por qué los líquidos no se mezclan completamente?
Cristalización de sal
Método: evaporación y cristalización
Materiales: Agua caliente, Sal de cocina, Vaso de vidrio, Plato pequeño
Procedimiento
1. Disolver varias cucharadas de sal en agua caliente.
2. Colocar la solución en un plato.
3. Dejar reposar durante varios días.
4. Observar la formación de cristales.
Pregunta de análisis: ¿Qué ocurrió con el agua durante el proceso?
Experimento de cromatografía casera
Método aplicado: Cromatografía
Materiales: Marcadores de colores, Papel absorbente o filtro de café, agua y vaso
Actividad
1. Dibujar un punto con marcador en el papel.
2. Colocar la punta inferior en agua sin cubrir la tinta.
3. Observar cómo los pigmentos se separan.
4. Comparar diferentes colores y analizar cuál tiene más pigmentos ocultos.
ABR - Aprendizaje Basado en Retos
Reto STEM. “El ingeniero del agua”
Situación problema
En muchos lugares del mundo el agua disponible contiene tierra, residuos y otras partículas que la hacen inadecuada para su uso. El desafío consiste en diseñar y construir un sistema casero capaz de limpiar agua sucia utilizando diferentes métodos de separación de mezclas.
Objetivo de aprendizaje
Diseñar un dispositivo sencillo que permita separar partículas sólidas del agua mediante procedimientos físicos como filtración, sedimentación, tamización o decantación.
Materiales sugeridos
• Botella plástica
• Arena
• Piedras pequeñas
• Algodón o tela
• Carbón vegetal triturado (opcional)
• Colador
• Recipientes o vasos
• Agua mezclada con tierra, hojas o arena
Los estudiantes pueden incorporar otros materiales disponibles en casa.
Fases del reto
1. Pensar como científico
El estudiante debe analizar:
• ¿Qué contiene el agua sucia?
• ¿Qué materiales pueden ayudar a retener las impurezas?
• ¿Qué método de separación sería más efectivo?
2. Diseñar como ingeniero
Antes de construir el filtro, el estudiante realiza un dibujo del sistema que piensa construir.
Ejemplo de estructura posible:
1. Primera capa: piedras
2. Segunda capa: arena
3. Tercera capa: carbón
4. Cuarta capa: algodón
Cada capa cumple una función diferente en la separación de partículas.
3. Construir el sistema de filtración
1. Cortar la botella plástica por la mitad.
2. Colocar la parte superior invertida como embudo.
3. Introducir los materiales formando capas.
4. Verter lentamente el agua sucia.
5. Observar el agua que sale del filtro.
4. Evaluar resultados
El estudiante debe observar:
• Cambios en el color del agua
• Cantidad de partículas retenidas
• Velocidad de filtración
También puede repetir el experimento modificando el orden de las capas para comparar resultados.
Producto final: El estudiante debe presentar:
1. Dibujo del diseño del filtro
2. Lista de materiales utilizados
3. Descripción del procedimiento
4. Resultados observados
5. Conclusión sobre qué funcionó mejor
Preguntas para reflexionar
• ¿Qué material atrapó más impurezas?
• ¿Qué capa considera más importante en el filtro?
• ¿Cómo podría mejorar su diseño?
jueves, 25 de febrero de 2016
Adaptación en los seres vivos
MECANISMOS
DE ADAPTACIÓN EN LOS SERES VIVOS
TIPOS DE
ADAPTACIONES
Para empezar a hablar de adaptación hay que partir
por definir este concepto, es por eso que decimos que adaptación es: es el
proceso por el cual el organismo se va haciendo capaz de sobrevivir en
determinadas condiciones ambientales. Las adaptaciones de un organismo a un
medio determinado son procesos lentos y complejos que dan como resultado que en
los seres vivos se formen o desarrollen órganos adecuados que les permitan
realizar su vida en dicho medio. Hay 3
tipos de adaptaciones: Morfológica o estructural, Fisiológica o funcional y Etológica
o de comportamiento
ADAPTACIONES MORFOLÓGICAS. Son los cambios que
presentan los organismos en su estructura externa y que le permiten a un
organismo confundirse con el medio ambiente, imitar formas, colores de animales
más peligrosos o contar con estructuras que permiten una mejor adaptación al
medio. Algunos ejemplos de adaptaciones morfológicas en animales son:
EL CAMUFLAJE : Es cuando la forma o color del
organismo es similar al medio donde vive, así que fácil mente se confunde con él,
o en otras palabras es la adopción evolutiva por parte de un organismo de un
aspecto parecido al medio que le rodea con el fin de pasar desapercibido para
los posibles depredadores. El camuflaje o cripsis engloba, por lo general,
adaptaciones del tamaño, la forma, el color, los dibujos del cuerpo y el
comportamiento, y es relativamente común en los animales, pero menos en los
vegetales. Ejemplos de este tipo de
adaptación se tiene; insecto hoja gigante
Clase: Insectos
Orden: Phasmida
Familia: Phylliidae
Género/Especie: Phyllium giganteum
Descripción:
Es un gran ejemplo del uso del camuflaje dentro del
mundo de los insectos. Su color es exactamente como el de una hoja verde, con
los bordes secos y amarillentos. Destacando las diferencias de tono en ambas
caras, simula perfectamente el haz y el envés de la hoja. Incluso, en el envés
aparece simulado de una forma más notoria el sistema vascular. La hembra puede
alcanzar unos 12 cm. de largo y sus alas cubren toda la longitud del cuerpo. El
macho es más pequeño y llega a medir unos 7-8 cm.
El camaleón: que se confunde con rocas observar a
sus presas que son general mente insectos.
La mariposa hoja -muerta: de indonesia, hace honor
a su nombre , pues verdaderamente parece una hoja seca.
MIMETISMO: Es
la semejanza en apariencia que desarrollan algunos organismos inofensivos para
parecerse a otros que son peligroso desagrada les y así ahuyentar a sus
enemigos .como:
La serpiente coralillo que es venenosa y tiene
colores brillantes de advertencia y la serpiente reina de la montaña que es
inofensiva y se parece a ella.
ADAPTACIONES
FISIOLÓGICAS
Son aquellas en las que los organismos alteran la
fisiología de sus cuerpos, órganos o tejidos, es decir representan un cambio en
funcionamiento del organismo para resolver algún problema que se les presenta
en el ambiente, algunos animales reducen sus actividades fisiológicas a un
nivel tal que parecen estar muertos, este es el caso de las zarigüeyas o comadrejas ante la presencia de sus enemigos .algunos ejemplos son:
HIBERNACION: Estado letárgico en el que muchos
animales de sangre caliente pasan el invierno, sobre todo en regiones templadas
y árticas. Se puede decir que cualquier mamífero que permanece inactivo durante
muchas semanas con una temperatura corporal inferior a la normal está en
hibernación, si bien los cambios fisiológicos que se producen durante el
letargo son muy diferentes según las distintas especies. Un animal muy adaptado
que hiberna, como una ardilla de tierra, se retirará a su refugio bajo el suelo
en la estación apropiada.
ADAPTACIONES
CONDUCTUALES:
Son aquellas que implican una modificación en el
comportamiento de los organismos por diferentes causas como asegurar la
reproducción , buscar alimento, defenderse de sus depredadores ,cambiarse
periódicamente de un ambiente a otro ,cuando las condiciones ambientales son desfavorables
para asegurar su sobre vivencia, ejemplos:
MIGRACION: Desplazamiento masivo de animales, desde
y hacia sus áreas naturales de reproducción, con carácter estacional o
periódico. La migración generalmente se produce antes y después de la época de
cría. Durante ésta, los animales migratorios son objeto de las variaciones
estacionales del medio y experimentan cambios anatómicos y fisiológicos. por
ejemplo las golondrinas, la mariposa, algunos peces, etc.
CORTEJO O GALANTEO: Comportamiento animal
específico que tiene como finalidad obtener pareja y exhortarla al
apareamiento. Muchas especies animales tienen durante el periodo de
acoplamiento una serie de comportamientos más o menos ritualizados.
Frecuentemente implican la exhibición de características físicas, la producción
de sonidos especiales o regalos a ofrecer al candidato.
LOS MAMÍFEROS DE LAS
ESTEPAS ANDINAS
La Puna es un ecosistema único de
América del Sur que se despliega sobre el territorio de unos pocos países:
norte de Chile, parte de Bolivia, sur de Perú y noroeste de Argentina. Estas
áreas se caracterizan por su elevación altitudinal (más de 3.500 metros) y su
relieve de montaña que incluye mesetas de altura y suaves valles. Su
geomorfología es compleja e incluye sierras, salares, valles a más de 3.000
metros, cuencas con lagunas, amplias superficies de erosión. A pesar de las condiciones críticas, heladas,
sequía, altura, en esta área crecen plantas. Los vegetales puneños están
adaptados a este ambiente y son sumamente particulares: no hay árboles, sólo
pastos y arbustos. La comunidad vegetal toma forma de estepa. Las plantas
muestran adaptaciones particulares al clima y al suelo, como ser: hojas muy
reducidas o transformadas en espinas, cutícula muy gruesa (parecen plantas
secas, son amarillentas), tallos cortos y profundas raíces (tallos de 20 cm de
altura y raíces de más de 2 m), de vez en cuando aparecen majestuosos los
cardones. Las comunidades clímax son estepas, también hay grupos de vegetales arborescentes
o matorrales; ambos son muy codiciados como leña por los pobladores locales y
se encuentran en extinción cerca de los poblados. El silencio a 4.000 metros de altura es denso
y profundo, se quiebra con el grito agudo de un macho de vicuña alertando a su
familia, a pesar de condiciones tan adversas, estos pequeños animales, como
gacelas peludas, corren sin agitarse por las planicies. La historia de los
camélidos sudamericanos, como la de los camellos de Asia y África, es su
adaptación a la aridez. Las hembras de
vicuña que viven en los territorios comen la mayor parte del tiempo debido a
que una semana después de parir entran en celo, quedando preñadas y gestan (1
año) mientras que amamantan a su cría por 8 meses en forma simultánea. Cuando
nacen las crías son muy grandes ya que pesan aproximadamente el 15% del peso
materno siendo ésta también una adaptación a las condiciones rigurosas de la
Puna. A estos animales se los comen los pumas, si no están extinguidos en la
zona, y a las crías pequeñas (tequis) se las pueden comer los zorros, aunque el
peligro mayor para todos los camélidos son los grupos de perros asilvestrados o
cimarrones y la caza furtiva. Las vicuñas son "joyas vivas", ya que
poseen una de las fibras más finas del mundo con un grosor de unos 12 micrones
y un largo de pocos centímetros. Esta fibra fue valorada desde siempre. La
distribución de la vicuña, coincidente con la del imperio incaico, relaciona
fuertemente a este animal con esa cultura. Los incas tenían reglas para la
explotación de estos animales que se cazaban cada tres o cuatro años. A muchos
se los dejaba ir, a otros se los esquilaba y a algunos machos se los mataba
aprovechando su cuero y su carne.
LAS AVES DEL ANTÁRTICO
El pingüino emperador se reproduce en un ambiente más frío
que el de cualquier otra especie de ave; la temperatura ambiente es
de -20 °C de media y puede llegar a -40 °C, y la velocidad del
viento puede alcanzar los 144 km/h. La temperatura del agua es de unos
gélidos -1,8 °C, mucho más baja que la temperatura corporal media de este
pingüino, que está en los 39 °C.
Para sobrevivir en este ambiente glacial ha experimentado
diversas adaptaciones que le permiten contrarrestar la pérdida de calor. El plumaje proporciona
el 80-90% de su aislamiento; sus plumas son rígidas y
cortas, lanceoladas (con forma de lanza) y se agrupan de forma densa en varias
capas sobre toda la superficie de su piel. Con alrededor de quince plumas por
centímetro cuadrado, el pingüino emperador tiene la mayor densidad de plumas de
entre todas las aves. También cuentan con una capa adicional de
aislamiento formada por varias capas de suaves filamentos entre las plumas y la
piel. Los músculos mantienen las plumas erguidas en tierra, reduciendo la
pérdida de calor manteniendo una capa de aire sobre la piel. Por el contrario,
el plumaje se aplana en el agua, impermeabilizando la piel y el suave plumón. El
acicalamiento es vital para facilitar el aislamiento y mantener el plumaje
aceitoso y repelente al agua. Tiene además una capa de grasa hipodérmica que
puede ser de hasta tres centímetros de grosor antes del período de cría. Esta
gruesa capa de grasa hace que su movilidad en tierra sea reducida en comparación
con su pariente, el pingüino de Magallanes, que cuenta con una capa de
grasa más fina. Es capaz de mantener su cuerpo a una temperatura constante sin modificar su metabolismo con
temperaturas ambiente comprendidas entre -10 y 20 °C; por debajo de estas
temperaturas su ritmo metabólico aumenta de manera significativa, aunque un
individuo puede mantener su temperatura corporal entre 37,6 y 38,0 °C con
una temperatura ambiente de −47 °C. El movimiento nadando, andando y
el escalofrío son tres mecanismos que utiliza para aumentar el ritmo
metabólico; un cuarto proceso implica un aumento de la disolución enzimática de
grasas, que es inducido por el glucagón, una hormona peptídica. Por el contrario, con
temperaturas ambientales por encima de 20 °C puede mostrarse muy activo y
agitar el cuerpo para aumentar la pérdida de calor; separando sus alas para
exponer las partes ocultas aumenta la exposición de su superficie corporal al
aire en un 6%, lo que también facilita la pérdida de calor. Adaptación al buceo profundo además de al
frío, estas aves están sometidas a otras exigentes condiciones durante sus
inmersiones a gran profundidad, momento en el que experimentan presiones de
hasta cuarenta veces la existente a nivel de superficie, lo que causaría un baro
traumatismo a la mayoría de animales terrestres. Sus huesos son
particularmente sólidos y no tienen aire en su interior, lo que limita los
riesgos de traumatismo físico. Cuando se sumerge, su consumo de oxigeno disminuye
drásticamente, su ritmo cardíaco se reduce a tan sólo quince o veinte latidos
por minuto y dirige el flujo sanguíneo hacia los órganos vitales, lo que
facilita inmersiones prolongadas. A diferencia de otras especies, que son
incapaces de utilizar todo el oxígeno de sus pulmones debido a que su hemoglobina no
puede unirse eficazmente al oxígeno y transportarlo en concentraciones bajas,
la hemoglobina del emperador tiene una excepcional capacidad aglutinante y
aprovecha todo el oxígeno contenido en sus sacos aéreos para
transportarlo hasta los órganos vitales incluso cuando su concentración es muy
débil, y así evitar dañar los tejidos y permitiéndole permanecer consciente con
tasas muy bajas de oxígeno.
LA VIDA ANIMAL EN EL DESIERTO
A pesar de la apariencia desolada de los desiertos, éstos
albergan mucha vida, que ha debido adaptarse a estas condiciones. Uno de los
problemas que representa vivir en el desierto es la obtención de agua. En
algunos desiertos solo hay lluvias anuales, en otros no llueve durante años.
Entonces, ¿qué hacen los animales para sobrevivir a estas condiciones?
Rata canguro. Algunos animales no necesitan beber agua, otros
la obtienen de la comida o el aire en forma de humedad. Este es el caso de la
rata canguro que crea agua metabólica (agua producida en el cuerpo por
reacciones químicas) a partir de las semillas que come. Además, la forma de su
hocico le permite aprovechar la humedad de su propio aliento. Escarabajo del
desierto de Namibia recolectando agua en su caparazón, Otros animales beben
agua condensada en pequeñas cantidades. El escarabajo del desierto de Namibia
utiliza este método para obtener agua de la bruma marina que atraviesa las
dunas del desierto. De forma ingeniosa, este insecto se posa cabeza abajo en las
dunas. Cuando llega la humedad que acompaña la bruma, se forman gotas de agua
(por condensación) en el caparazón del escarabajo. Esta agua baja por gravedad
hasta la boca del insecto, bebiéndola de este modo. Un mecanismo similar
utiliza la víbora de arena que chupa el agua que se condensa en sus escamas. Camello El camello crea su propia agua a
partir de la grasa que tiene en su joroba. Esta grasa también funciona como
aislante para protegerlo del calor. Para
algunos animales desérticos, la solución a la escasez de agua y para combatir
el calor, es entrar en un estado de letargo hasta que lleguen las lluvias. La
tortuga del desierto de Kara Kum (Turkmenistán) se aletarga desde finales de
mayo hasta abril del siguiente año, cuando llegan las lluvias. En éste momento
sale del letargo, se aparea, pone huevos y come lo suficiente para el nuevo
periodo de letargo que le espera. Muchos
sapos y ranas también se aletargan durante casi todo el año hasta que llegan
las lluvias, cuando salen para procrearse y comer. En algunas especies de insectos, crustáceos y
peces, los huevos quedan en un estado latente durante la sequía, y emergen
durante las lluvias. Se ha encontrado que en una especie de camarón, los huevos
pueden estar en éste estado hasta 50 años. Estas y otras adaptaciones han
tenido que utilizar los animales para sobrevivir a las condiciones extremas que
exigen los desiertos de nuestro planeta.
LOS PECES Y LA ZONA ABISAL. Los océanos se dividen verticalmente, con
base en la profundidad de penetración de la luz, en cuatro regiones
principales: en la parte superior se encuentra la llamada zona eufótica que
llega, más o menos, hasta los 100 metros de profundidad, y en ella penetran las
radiaciones rojas y ultravioletas, que son aprovechadas por los vegetales
verdes para producir alimento en la función llamada fotosíntesis, por ello, en
esta zona se encuentra la mayoría de los organismos productores, así como de
los animales consumidores; todos ellos reciben el nombre de epipelógicos. Por debajo de la zona eufótica se localiza la
llamada disfótica, en la que las profundidades se extienden hasta los 1 000
metros. Esta recibe muy poca y débil iluminación, para que se realice una
fotosíntesis efectiva; solamente penetran las radiaciones azules del espectro
de la luz. En esta zona disfótica se encuentran pocos vegetales; pero muchos
animales se localizan aquí; algunos de ellos son residentes permanentes de ella
y otros realizan migraciones diarias o estacionales. A los organismos de esta
región disfótica se les llama mesopelágicos. Después de los 1 000 metros de
profundidad, la luz ya no alcanza a penetrar, encontrándose la zona afótica,
que se extiende hasta los 4 000 metros. Los pocos organismos que viven en ella
reciben el nombre de batipelágicos y todos ellos son animales. En las grandes profundidades por debajo de
los 4 000 metros, y alcanzando hasta los 11 000, se localiza la llamada zona
abisal, que forma las fosas oceánicas y en ella se han detectado bacterias a
las que se denomina abisopelágicas, sin encontrarse, hasta la fecha, ninguna
otra representación de vida.
En los peces que viven en las grandes profundidades
los ojos tienden a atrofiarse, es decir, a disminuir su desarrollo y, por lo
tanto, su función, o perderla totalmente; en ellos se presenta un gran
desarrollo de la boca, como compensación para una manera más fácil de capturar
los alimentos. En las especies abisales
donde existe un aumento en el tamaño de los ojos, éstos se desplazan a los
lados de la cabeza y, en algunos casos, se forman prolongaciones laterales de
ella llamadas pedúnculos, en cuyos extremos se colocan los ojos, obteniéndose de
esta forma un mayor radio de capacidad visual, ya que adquieren, con este
pedúnculo, extraordinaria movilidad.
Uno de los casos más curiosos se presenta en las
larvas de algunos peces abisales, ya que sus ojos están situados en el extremo
de larguísimos pedúnculos formados por los propios nervios ópticos que
adquieren tal longitud equivalente, por lo menos, a una cuarta parte del tamaño
total de la larva, que es muy larga y delgada. En otros animales marinos los
ojos, al aumentar de tamaño, modifican su morfología, presentándose un enorme
desarrollo de sus elementos lenticulares, que al hacerse muy grandes y
globulosos dan lugar a lo que se llama "ojos telescópicos". Sus ojos
voluminosos con una gran curvatura en su cristalino y en su córnea, estructuras
que permiten la entrada de la luz, les dan la característica de ojos de
auténtico miope, ya que sólo realizan la visión a muy corta distancia, pero
aumentando mucho los detalles, y su retina, lugar donde se forma la imagen,
está muy desarrollada y en su superficie se perciben los cambios de intensidad
lumínica.
En los ojos de los crustáceos se experimentan
similares transformaciones. Los ojos simples se desarrollan más, constituyendo
un ojo telescópico que les permite ver los detalles de los objetos aumentados.
Los ojos compuestos de estos crustáceos son pedunculados y en cada elemento
constitutivo del ojo se presenta una modificación, formándose dos zonas: la
basal, con la que registran imágenes aumentadas, y la lateral, destinada a la
observación de los objetos situados a mayor distancia y que, en varias
ocasiones, son iluminados por órganos especiales luminiscentes que producen luz
y que acompañan a los ojos. Como se ha visto, en el mar la luz solar no llega a
las grandes profundidades, por lo que apenas rasga las tinieblas de sus aguas
oscuras, hondas y quietas; sin embargo, en estas regiones profundas no reina
absoluta oscuridad, por la presencia de multitud de animales capaces de
producir por sí mismos en todo su cuerpo o en órganos luminosos determinados
una cierta cantidad de luz, fenómeno llamado luminiscencia o bioluminiscencia.
Estos animales toman el aspecto de entes extraños y alumbran débilmente las
sombras de los abismos oceánicos. En los animales bioluminiscentes la
producción de luz se inicia cuando llegan los impulsos nerviosos a las células
especializadas de sus órganos productores; esta luz tiene una longitud de onda
del espectro visible por el ojo humano, es decir, roja, amarilla, verde o azul,
y en algunos casos pueden ser de estos colores. La intensidad de la luz es muy
grande y la bioluminiscencia producida en una pequeña zona del animal supera
proporcionalmente en luminosidad a una lámpara fluorescente. Los seres productores de luz abundan más en
el medio oceánico que en el dulceacuícola, el terrestre o el aéreo, haciendo
del mar la residencia predilecta de pequeños animales luminosos. No se
circunscriben a las regiones profundas, batipelágica y abisal, donde reina la
oscuridad, puesto que también se les encuentra a profundidades menores, e
incluso en la misma superficie, donde pueden ser extraordinariamente
abundantes, como ocurre con muchos de los pequeños organismos que se localizan
flotando, formando el plancton. Son ejemplo de estos organismos planctónicos
productores de luz por bioluminiscencia los dinoflagelados, organismos
microscópicos dotados de dos filamentos muy largos llamados flagelos, por su
aspecto de látigo, y entre los que más abundan están las noctilucas que le dan
al agua del mar durante el día un aspecto grasoso, y en la noche, al producir
la luz, lo iluminan con su brillo: de aquí el nombre de Noctiluca. Los seres
marinos productores de luz pueden dividirse, según la forma y región en que
producen la luz, en tres categorías principales:
La primera la constituyen los organismos que
producen bioluminiscencia difusa, generalmente son vegetales o animales
formados por una sola célula, como en el caso de las bacterias bioluminiscentes
o "fotobacterias", que han dado lugar a curiosos experimentos, como
el de construir focos luminosos llenando globos de vidrio con cultivos que
contengan multitud de estas bacterias. La producción de esta luz por las
bacterias se verifica a muy diversas temperaturas, y si se mantienen a seis o
siete grados centígrados bajo cero, conservan su actividad luminosa por mucho
tiempo. Muchas veces, estas bacterias se
asocian con otros organismos del mar haciéndolos participar de su luminosidad,
como ocurre con las llamadas "pulgas de mar", que son pequeños
crustáceos que viven en las playas. La segunda forma que los organismos
presentan de bioluminiscencia es la localizada en determinados puntos del
cuerpo, como los ctenóforos o farolillos de mar que la producen en sus órganos
locomotores, con forma de pequeños peines, los que durante la oscuridad se
iluminan presentando el aspecto de un farol. En los protocordados, que son los
antecesores de los peces, del grupo de los Pirosomas, también tienen puntos de
bioluminiscencia en su cuerpo y reciben este nombre por producir intensas
luminiscencias en el agua. Entre los
animales que viven a gran profundidad se localizan algunas estrellas de mar en
que la luminiscencia es de carácter intermitente, de tal modo que el cuerpo es
recorrido por oleadas de luz. Al tercer
grupo caracterizado por la presencia de órganos especiales para la producción
de luz, pertenecen los crustáceos, los moluscos y los peces, que presentan
órganos productores situados en la superficie ventral y más abundante en su
cabeza que en otras regiones del cuerpo, con una estructura compleja que
permite que la luz emitida pueda variar no sólo en intensidad sino en color.
Estos órganos funcionan por acción motora del sistema nervioso y con frecuencia
de manera perfectamente voluntaria, como en el caso de los calamares de aguas
profundas. El procedimiento de la
producción de luz, es decir, el origen de la bioluminiscencia, ha sido motivo
de multitud de investigaciones que comenzaron con las observaciones del físico
Faraday sobre los cocuyos, en los que observó la luminiscencia continua después
de la muerte del animal. En la actualidad se sabe que este fenómeno se debe a
que existen dos sustancias: una, un fermentador llamado luciferasa, y otra, una
sustancia fermentable, es decir, que reacciona químicamente con el fermento,
luciferina, y que al presentar su reacción producen la luz, requiriéndose para
esto la presencia de oxígeno. La
luciferasa difiere de composición química de acuerdo con las diferentes
especies de animales. Cuando estas sustancias son extraídas de las células se
pierde la propiedad de producir luz. Los seres que pueblan el océano revelan
grandes bellezas y maravillas de color y forma de acuerdo con la intensidad
luminosa que reciben, en ocasiones, gracias a los matices de órganos brillantes
de naturaleza delicada que presentan en su cuerpo y que les dan apariencia de
estar adornados por una diadema de brillantes gemas.
PARA PROFUNDIZAR
TALLER
Completa la información del cuadro con ejemplos en
los que se relacione: tipo de ecosistema o bioma, ejemplo de organismo que
habite en ese ecosistema, condiciones o características del ecosistema y
adaptaciones que presenta el organismo para adaptarse a esas condiciones, recuerda
que las adaptaciones son de tres tipos.
ECOSISTEMA
|
CONDICIÓN
|
ORGANISMO
|
ADAPTACIÓN
|
Desierto
|
Aridez
|
Plantas xerofíticas
|
Hojas trasformadas en espinas y tallos suculentos
|
Selva tropical
|
Grandes árboles, plantas de gran tamaño
|
Plantas de sotobosque
|
Desarrollo de grandes hojas para aprovechar al máximo la radiación
solar, plantas epifitas y lianas
|
sábado, 20 de febrero de 2016
ENERGIA Y ECOSISTEMAS
Dinámica ecológica (entorno vivo)
Indicadores de competencias del núcleo conceptual:
Explica diferentes tipos de relaciones ecológicas
Describe el flujo de materia y energía en los ecosistemas
Los
seres vivos necesitamos alimentarnos para obtener la materia y la energía que
utilizamos al realizar todas las funciones vitales. En los ecosistemas, la materia y la energía
fluye entre los seres vivos y el entrono físico que los rodea, y son
incorporados a medida que los organismos se alimentan. La energía circula a
través de las cadenas y las redes tróficas y los nutrientes son continuamente reciclados
durante los ciclos biogeoquímicos. La ciencia que estudia las relaciones de los seres vivos entre si y con el medio que los rodea, en términos de flujo de materia y energía es la ECOLOGÍA.
La vida en la tierra depende
fundamentalmente de la energía solar, la cual es atrapada mediante el proceso
fotosintético, responsable de la producción de toda la materia orgánica
que conocemos. El concepto de materia orgánica comprende los alimentos que consumimos
diariamente, los combustibles fósiles
(petróleo, gas, gasolina, carbón); así como la leña, madera, pulpa para papel,
inclusive la materia prima para la fabricación de fibras sintéticas, plásticos,
poliéster, etc.
La cantidad de carbono fijado
por la fotosíntesis es espectacular, como lo demuestran las cifras de la
producción anual de materia orgánica seca, estimada en 1,55 x 1011 Toneladas; de toda esa cantidad aproximadamente 60% se forma en la tierra; el resto en ecosistemas oceánicos y en aguas
continentales.
Los organismos que en el curso
de la evolución aprendieron a usar la energía solar y a transformarla en
energía química son los llamados autótrofos, que están representados por
bacterias y organismos del reino vegetal.
CLOROFILA
Y PIGMENTO ACCESORIOS
Un pigmento es cualquier
sustancia que absorbe luz. El color de un pigmento es el resultado de la
longitud de onda reflejada (no absorbida). La clorofila, el pigmento verde de
todas las células fotosintéticas, absorbe todas las longitudes de onda de la
luz visible excepto el verde, el cual es reflejado y percibido por nuestros
ojos. Un cuerpo negro absorbe todas las longitudes de onda que recibe. El
pigmento blanco o colores claros reflejan todo o casi todas las longitudes de
onda.
La clorofila es una molécula
compleja, formada por cuatro anillos pirrólicos, un átomo de magnesio y una
cadena de fitol larga (C20H39OH).
En las plantas y otros
organismos fotosintéticos existen diferentes tipos de clorofilas. La clorofila α se encuentra en todos los organismos fotosintéticos (plantas,
ciertos protistas, proclorobacterias y cianobacterias). Los pigmentos
accesorios absorben energía que la clorofila es incapaz de absorber. Los pigmentos
accesorios incluyen clorofila β (en algas y protistas
las clorofilas c, d y e), xantofila (amarilla) y caroteno, anaranjado (como el
beta caroteno, un precursor de la vitamina A ). La clorofila α absorbe las longitudes de ondas violeta, azul, anaranjado-
rojizo, rojo y pocas radiaciones de las longitudes de onda intermedias (verde-amarillo-anaranjado
).
Los
pigmentos accesorios actúan como antena, conduciendo la energía que absorben
hacia el centro de reacción. Una molécula de clorofila en el centro de reacción
puede transferir su excitación como energía útil en reacciones de biosíntesis.
Los
carotenoides absorben la longitud de onda azul y un poco en el verde, estos
pigmentos tienden a ser rojos, amarillos o anaranjados. La clorofila β absorbe radiación en la franja del azul, rojo y
anaranjado del espectro. La
parte media del espectro compuesta por longitudes de onda amarilla y verde es
reflejada y en consecuencia el ojo humano la percibe como verde. La distribución de los
organismos fotosintéticos en el mar se debe a esto. La longitud de onda corta
(más energética) no penetra más allá de 5 metros de profundidad. La habilidad
de absorber parte de la energía de longitud de onda larga (menos penetrante)
debe haber sido una ventaja para las algas fotosintéticas primitivas, que eran
incapaces de encontrarse todo el tiempo en la zona superior (fótica) del mar.
Las algas verdes y pardas se instalan en la zona litoral superior, en tanto que
en la zona profunda predominan las algas rojas.
Podemos
decir que, el espectro de acción de la fotosíntesis, es la eficiencia relativa
en la generación de una respuesta biológica en función de la longitud de onda,
de los diferentes colores, como por ejemplo la liberación de oxígeno. Mediante
el estudio de los espectros de acción se descubrió, la existencia de dos
fotosistemas en organismos que liberan O2 fotosintéticamente.
Cuando
la clorofila absorbe energía luminosa pueden ocurrir tres cosas: l) que la
energía sea atrapada y convertida en energía química como en la fotosíntesis,
2) que se disipe como calor, 3) que sea emitida inmediatamente como una
longitud de onda mayor con pérdida de energía como fluorescencia. La clorofila
es capaz de disparar una reacción química cuando se encuentra asociada a
proteínas inmersas o embebidas en la membrana de los tilacoides de los
cloroplastos, o en las membranas plegadas que se encuentran en organismos
procariontes fotosintéticos, como son las cianobacterias y las
proclorobacterias.
Según la primera ley de la Termodinámica, la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma. La segunda ley postula que ningún proceso que implique transformación de la energía se verificará a menos que esa energía pase de un estado concentrado a uno disipado, es decir de un nivel de mayor energía a otro de menor valor. La energía utilizada por los seres vivos se transforma en calor, que se disipa y sale del ecosistema sin poder volver a ser utilizada de nuevo como fuente energética. Ningún proceso de transformación de energía es totalmente eficaz. De la cantidad total de energía solar que llega a la Tierra sólo el 1% se fija mediante la fotosíntesis. En los niveles heterótrofos, la eficacia en energía transferida es entre 10% y 20%. Este porcentaje es mayor en los niveles de carnívoros debido a al elevado valor nutritivo de la carne. Como se pierde tanta energía en cada transferencia, la cantidad que persiste después de dos o tres transferencias sucesivas es tan pequeña que pocos organismos podrían sobrevivir con la cantidad de alimento que llegaría al final de una cadena trófica larga. Por eso las cadenas alimentarias se limitan a tener cuatro o cinco eslabones.
En el nivel animal, la eficiencia por término medio es mayor en los carnívoros que en los herbívoros y en estos mayor que en los detritívoros. La eficiencia media observada es de un 10%, es decir, de la energía existente en un determinado nivel trófico, es sólo del 10% Esta se utiliza para la síntesis de nueva materia orgánica en el siguiente nivel. Las pérdidas de energía química son debidas al desecho de materiales no asimilados y la combustión respiratoria de una fracción importante de los asimilados. La mayor parte se disipa en forma de calor.
NIVELES TRÓFICOS
ESTRUCTURA TRÓFICA. Hace referencia, a las interacciones alimenticias que
se establecen entre los diferentes organismos que lo componen y permiten que energía y nutrientes pasen de unos
organismos a otros. Según la fuente de
la cual, los organismos obtienen energía y materia; pueden ser: productores o autótrofos,
consumidores o heterótrofos y descomponedores o reductores.
PRODUCTORES O AUTOTROFOS. Son aquellos que tienen la capacidad de captar la
energía de la luz solar y producir moléculas orgánicas. Constituyen el primer nivel
trófico. En las plantas el proceso a través se fija la energía luminosa del sol
en carbohidratos se denomina Fotosíntesis, en este proceso a demás de formarse
la materia prima que servirá de alimento a los consumidores, también se produce
oxígeno, que hace posible la vida aeróbica.
Sin embargo encontramos organismos (bacterias) que utilizan la energía
liberada en reacciones químicas, este tipo de seres se conocen como quimio
autótrofos, y el proceso por lo tanto será quimio fotosíntesis.
CONSUMIDORES O HETEROTROFOS. Son aquellos que dependen de otros seres para
adquirir materia y energía. En este nivel encontramos: consumidores primarios o
herbívoros, aquellos que se alimentan directamente de organismos productores. Los
consumidores secundarios o carnívoros, se alimentan de los anteriores. En la
medida que los ecosistemas se tornan complejos, es posible encontrar consumidores
de tercer, cuarto y hasta quinto orden; en estos últimos niveles encontramos a
los grandes predadores. Los organismos
llamados carroñeros o detritívoros, son los aquellos que se alimentan de
materia orgánica en descomposición, la importancia de estos es que permiten el reciclaje
de nutrientes permitiendo que la energía almacenada en los tejidos muertos,
regresen a la cadena trófica.
DESCOMPONEDORES O REDUCTORES. Plantas y animales
mueren, y en sus tejidos, queda almacenada materia y energía, que no es
consumida por los predadores o por los carroñeros; esta materia al depositarse en
el suelo es aprovechada por una gran cantidad de bacterias y hongos, los cuales
obtienen la energía y liberan de esos tejidos, los elementos básicos como carbono,
nitrógeno y fosforo entre otros. Estos
descomponedores desempeñan un papel fundamental al permitir que los componentes
básicos de la vida, se utilicen nuevamente.
EFICIENCIA ECOLÓGICA. Es la capacidad de los seres vivos para explotar
sus recursos alimenticios y convertirlos en biomasa, en un nivel trófico
particular, esta eficiencia puede ser medida con parámetros que permitan
entender mejor las relaciones tróficas y evaluar la acumulación y transferencia,
de materia y energía que se produce en un ecosistema.
BIOMASA (B) Es la cantidad de materia acumulada e un
individuo, un nivel trófico, una población o un ecosistema; se expresa en
unidades de masa por unidades de superficie o volumen; de esta forma el
incremento de la biomasa es proporcional al aumento de los individuos (reproducción)
y al crecimiento o desarrollo orgánico.
PRODUCCIÓN (P) Es la cantidad de energía que se almacena en
forma de biomasa en cada nivel trófico por unidad de tiempo; se puede medir utilizando
diferentes magnitudes: g/cm2/año Es decir gramos de materia acumulada por centímetro
cuadrado durante un año
Tn /Ha/año Toneladas de materia acumulada por hectárea en un año
Teniendo en cuenta el nivel trófico, se habla de Producción primaria, se
refiere a la energía captada en un ecosistema y que a través de la fotosíntesis
se transforma en materia vegetal.
Producción secundaria. Se refleja en la captada por los consumidores a
través de la alimentación
PRODUCTIVIDAD (p). Es la rentabilidad y el estado de un nivel
trófico, relaciona la producción con su biomasa, para determinar su valor se
utiliza la expresión: p= P/B
Las cadenas tróficas, muestran la relación entre productores y
consumidores, entre organismos predadores y depredados, lo cual permite
ilustrar el movimiento de energía, el conjunto de cadenas alimenticias se
denomina redes tróficas; en la naturaleza una especie, puede alimentarse de más
de un tipo de presa, y a su vez, servir de alimento a dos o más depredadores; al
conjunto relaciones alimentarias que se presentan en un ecosistema se le conoce
como redes tróficas. El estudio y análisis de las redes tróficas, permite
establecer que en los ecosistemas, todos los organismos son importantes y sus
interrelaciones implican un equilibrio, delicado y dinámico ; así por ejemplo
si en un ecosistemas marino los atunes sirven de alimento a tiburones y
delfines; si una de las dos especies predadoras, desaparece, implica el
crecimiento de la otra especie, con las consecuencias que eso podría suponer,
de otra parte de llegar a desaparecer, el atún, implicaría que sus predadores
deberían buscar una nueva fuente de alimentación, que terminaría afectando en
cadena a otras poblaciones. La representación de estas relaciones, con base a
la cantidad de materia y energía disponible en cada nivel, se conoce como pirámide
trófica; el análisis energético muestra que la energía que pasa de un nivel a
otro, va disminuyendo, así, la energía captada por los productores es apenas un
10% de la radiación solar, y a medida que pasa a los niveles superiores el paso
de energía será del 1%, esto implica que
se pierde mucha energía, en forma de calor, material no consumido y material no
digerido.
Actividad para hacer en el cuaderno y para subir a la plataforma semana 26 a 28.
Observa las siguientes imágenes, realiza los puntos que encuentras a continuación.
Construye para cada grafico, tres cadenas, que formen para cada imagen su respectiva red trófica
Para cada una de las cadenas y redes establecidas en el punto anterior, construye la pirámide trófica
El siguiente gráfico representa la composición porcentual, de los elementos químicos que conforman a los seres vivos. 1.- Cual es el elemento mas abundante en nuestro cuerpo 2.- De que manera los seres vivos adquirimos estos elementos.
Desierto: Biomasa (B) 3Kg/m2 /año y Producción (P) = 0.45 Kg/m2/ año.
Seva (bosque húmedo Tropical): Productividad (p) = 1.5 Kg/m2/año y Biomasa 12 Kg/m2/año
Determinar los valores de productividad en el bhT y la producción en el ecosistema de desierto
Realice una tabla con las variable: B, P y p
Cual de los dos ecosistemas es mejor para producir alimentos u otros productos, justifica tu respuesta
Consulta a tu profesor de sociales, en que consiste el Acuerdo de Escazú, al que Colombia se suscribió el pasado 26 de julio, después de casi un año de haber entrado en vigor (22 de abril de 2021)
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