Las funciones de los seres vivos

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1 Dirección Xeral de Educación, Formación Profesional e Innovación Educativa Educación secundaria para personas adultas Ámbito científico tecnológico Educación a distancia semipresencial Módulo 2 Unidad didáctica 6 Las funciones de los seres vivos Página 1 de 43

2 Índice 1. Introducción Descripción de la unidad didáctica Conocimientos previos Objetivos didácticos Secuencia de contenidos y actividades La célula: unidad vital de los seres vivos La función de nutrición Nutrición autótrofa: la fotosíntesis Nutrición heterótrofa Obtención de energía por los seres vivos: la respiración celular La función de reproducción Reproducción asexual Reproducción sexual Ventajas e inconvenientes de la reproducción sexual y asexual La función de relación en los seres vivos La actividad física y la salud Efectos de la actividad física en la salud Resumen de contenidos Actividades complementarias Actividades de refuerzo Actividades de ampliación Ejercicios de autoevaluación Solucionarios Soluciones de las actividades propuestas Soluciones de las actividades complementarias Actividades de refuerzo Actividades de ampliación Soluciones de los ejercicios de autoevaluación Glosario Bibliografía y recursos...43 Página 2 de 43

3 1. Introducción 1.1 Descripción de la unidad didáctica En esta unidad se estudian las características comunes a los seres vivos: su unidad fisiológica y estructural (la célula), así como las tres funciones que definen la vida: nutrición, relación y reproducción. Además veremos cómo la actividad física aporta beneficios en estas tres funciones ayudando a conservar nuestra salud y a prevenir enfermedades. 1.2 Conocimientos previos Para abordar con aprovechamiento el estudio de este tema es necesario manejar estos conceptos: Composición de la materia viva: unidad 8 del módulo 1 (ámbito científicotecnológico). La organización celular: unidad 8 del módulo 1 (ámbito científico-tecnológico). Características de los seres vivos: unidad 8 del módulo 1 (ámbito científicotecnológico). Clasificación de los seres vivos: unidad 8 del módulo 1 (ámbito científico-tecnológico). 1.3 Objetivos didácticos Caracterizar la función de nutrición y la implicación en ella de los aparatos digestivo, respiratorio, excretor y circulatorio. Conocer la finalidad de la función de nutrición en los seres vivos. Diferenciar entre nutrición autótrofa y heterótrofa. Describir y comparar las características de los procesos de fotosíntesis, respiración y fermentación. Distinguir y caracterizar los principales modos de reproducción asexual y sexual de los seres vivos. Analizar las ventajas evolutivas de la reproducción sexual desde el punto de vista de la variabilidad y la adaptación al medio. Distinguir las fases de la función de relación: percepción, coordinación y respuesta. Identificar los mecanismos de la función de relación en plantas y organismos inferiores. Describir la función de relación en animales, así como los órganos y sistemas implicados. Valorar las ventajas de la práctica de la actividad física para la salud. Página 3 de 43

4 2. Secuencia de contenidos y actividades 2.1 La célula: unidad vital de los seres vivos Todos los seres vivos realizan un gran número de actividades, que tienen dos objetivos: Mantener al individuo. Perpetuar la especie. Estas actividades desarrolladas por los seres vivos se clasifican en tres funciones: Nutrición. Relación. Reproducción. No obstante, estas tres funciones no se pueden concebir por separado, ya que unas funciones vitales dependen de las otras: por ejemplo, para que un organismo se reproduzca necesita la energía que le proporciona la nutrición, y para nutrirse necesita relacionarse con el medio. La unidad más básica capaz de realizar estas tres funciones vitales es la célula. Los seres vivos pueden estar formados por una célula (organismos unicelulares) o por más (organismos pluricelulares). En ambos casos las reacciones químicas de los seres vivos tienen lugar en el interior de las células. Pero los seres pluricelulares, como su vida es la suma de las actividades de todas sus células, se agrupan y se especializan formando tejidos, órganos, aparatos y sistemas. Y aunque funcionan de modo coordinado y al servicio del organismo, siguen desempeñando las tres funciones vitales. Página 4 de 43

5 2.2 La función de nutrición La función de nutrición es el conjunto de procesos mediante los cuales los seres vivos obtienen materia y energía del medio y la utilizan en su propio beneficio. Por lo tanto, podemos resumir que la finalidad de la función de nutrición es aportar nutrientes a las células para: Dotarlas de la energía necesaria para la realización de todas las actividades de la vida. Incorporar nueva materia para: El crecimiento celular. La reposición de las estructuras deterioradas. Esta materia y energía se obtienen a través de los nutrientes, que son moléculas sencillas que cumplen una determinada finalidad en los seres vivos. Tipos de nutrientes Inorgánicos: presentes tanto en los seres vivos como en la materia inerte. Cumplen la finalidad de aportar materia pero no energía. Son el agua y las sales minerales. Orgánicos: producidos por los seres vivos. Son moléculas más complejas, ricas en energía, por lo que nos aportan tanto materia como energía. Son las grasas (o lípidos), las proteínas y los hidratos de carbono (o glúcidos). Nutrición autótrofa y heterótrofa La forma de obtener los nutrientes no es la misma en todos los seres vivos. Pueden clasificarse, según su tipo de nutrición, en dos grandes grupos: Autótrofos: consiguen la materia orgánica a partir de materia inorgánica. Para esta transformación necesitan una fuente de energía. Heterótrofos: se alimentan directamente de materia orgánica procedente de otros seres vivos Nutrición autótrofa: la fotosíntesis Es la propia de los seres vivos que obtienen sus alimentos a partir de materia inorgánica, que transforman en orgánica mediante una fuente de energía que son capaz de captar del medio externo. Existen dos tipos de nutrición autótrofa: Quimiosíntesis: la fuente de energía para transformar la materia inorgánica en orgánica son reacciones químicas de oxidación que se producen espontáneamente en ciertos medios naturales. Es típica de algunos tipos de bacterias, como, por ejemplo, las que viven en los volcanes submarinos de las dorsales oceánicas, a miles de metros de profundidad, donde no llega la luz del Sol. Fotosíntesis: la fuente de energía para transformar la materia inorgánica en orgánica es la energía solar. Es la principal forma de nutrición autótrofa. Página 5 de 43

6 La fotosíntesis no es exclusiva de las plantas; también la realizan las algas, tanto pluricelulares como unicelulares, y algunos grupos de bacterias (cianobacterias). El proceso de la fotosíntesis se puede resumir en el siguiente cuadro: Esquema del proceso de fotosíntesis de las células vegetales Importancia biológica de la fotosíntesis La fotosíntesis tiene gran importancia biológica en el mantenimiento de la vida en la Tierra, porque: En la fotosíntesis se fabrica la materia orgánica, que utiliza el resto de los seres vivos como alimento. Aunque algunos animales no se alimenten directamente de vegetales, sí que lo hacen otros de los que dependen. Aunque su finalidad es producir materia orgánica rica en energía, va a liberar oxígeno (O 2 ), necesario para la respiración de la mayoría de los seres vivos Utiliza como materia prima el CO 2, producido por la respiración de los seres vivos y la actividad industrial humana, ayudando a evitar su acumulación en la atmosfera y un incremento excesivo del efecto invernadero. La fotosíntesis cambió la composición de la atmosfera primitiva. En los comienzos de la vida no existía oxígeno; todo el oxígeno de la atmosfera procede de la fotosíntesis, por lo que sin las plantas no sería posible la diversidad de la vida en la Tierra tal como la conocemos. Nutrición autótrofa en seres unicelulares y algas Los seres unicelulares y las algas macroscópicas que habitan en los medios acuáticos toman directamente del medio las sustancias necesarias para realizar la fotosíntesis, ya que encuentran disueltos en el agua tanto los sales minerales como el dióxido de carbono. Nutrición autótrofa en plantas La mayoría de las plantas tienen adaptado su modo de vida al medio terrestre, por lo que desarrollan estructuras especializadas para tomar del medio el agua, el dióxido de carbono y las sales minerales, y transportar las sustancias para todas sus células: Página 6 de 43

7 Mediante las raíces toman el agua y las sales del suelo formando la llamado savia bruta. En las hojas y otras zonas verdes de la planta, gracias a la ayuda de ciertos pigmentos que absorben la luz, fundamentalmente la clorofila de color verde, realizan la fotosíntesis. Así, a partir de la materia inorgánica aportada por la savia bruta y el dióxido de carbono absorbido por unos orificios (los estomas), se produce la savia elaborada, rica en materia orgánica. Por el tallo se distribuye hacia las hojas la savia bruta, y los productos sintetizados en la fotosíntesis (savia elaborada) hacia todo el vegetal. Página 7 de 43

8 2.2.2 Nutrición heterótrofa La nutrición heterótrofa es propia de los seres vivos que se alimentan directamente de materia orgánica procedente de otros seres vivos. Son organismos heterótrofos muchas bacterias, protozoos, hongos y animales. Pasan la mayor parte de su vida buscando en el medio alimento para vivir. Necesitan normalmente realizar la digestión de los alimentos que ingieren, para transformar estas moléculas en otras más sencillas que puedan utilizar sus células. Seres unicelulares heterótrofos (como bacterias y protozoos). Pueden alimentarse de estas maneras: Normalmente viven en medios acuáticos a partir de los cales toman directamente las sustancias que necesitan. En algunos casos invaden a otros organismos y se alimentan de ellos, causando enfermedades. Los hongos: son organismos heterótrofos que pueden ser unicelulares o pluricelulares. Normalmente se alimentan de materia orgánica de organismos en descomposición (aunque algunos pueden invadir organismos vivos, causando enfermedades). Seres pluricelulares heterótrofos (como los animales): la función de nutrición es mucho más compleja. No pueden tomar las sustancias del exterior directamente, ya que muchas de ellas son muy complejas y no pueden penetrar en sus células. Por eso la mayoría de los seres vivos pluricelulares necesitan antes de incorporar los alimentos a sus células, digerirlos para transformarlos en sustancias más sencillas que puedan ser asimiladas por estas. Después de digeridas, estas sustancias deberán ser transportadas hasta todas las células; allí, en su interior, sufren una serie de procesos químicos denominados metabolismo, por los cuales la célula obtendrá la materia y la energía necesarias a partir de los nutrientes. Por último, fruto de este metabolismo, se producen productos de desecho que deben ser expulsados al exterior. Así, podemos decir que la nutrición, en la mayoría de seres pluricelulares, es una función muy compleja, que incluirá los siguientes procesos realizados por los aparatos correspondientes: Proceso Captación de nutrientes sólidos y líquidos del medio, digestión si fuese necesario y absorción al interior del organismo. Distribución de nutrientes por todo el organismo. Aparato implicado Digestivo Circulatorio Captación y expulsión de los gases necesarios para la función de nutrición. Respiratorio Expulsión al exterior de las sustancias de desecho fruto de la actividad celular. Excretor No todos los animales poseen estos órganos; algunos, menos evolucionados, de vida acuática, como esponjas, medusas y pólipos, o parásitos, como las tenias y las lombrices intestinales, que no necesitan digerir los alimentos, pueden carecer de algunos aparatos, y estas funciones se realizan directamente en las células. Página 8 de 43

9 Actividades propuestas S1. Cuál es la finalidad de la función de la nutrición? S2. Explique la diferencia entre la nutrición autótrofa y la heterótrofa. S3. Diferencie los tipos de nutrición autótrofa indicando ejemplos de organismos que la realicen. S4. Cuál es la importancia biológica de la fotosíntesis? S5. Qué es el metabolismo? S6. Complete el siguiente esquema relativo a los aparatos implicados en la función de nutrición de los animales. Aparato implicado Proceso Obtención de energía por los seres vivos: la respiración celular Después de que los seres vivos captan la materia orgánica, rica en energía, necesitan extraer de esas moléculas la energía para la realización de sus funciones vitales. Este proceso se realiza en el interior de las células. Mediante él se degrada la materia orgánica para obtener energía y se denomina respiración celular. La respiración celular puede ser de dos tipos, según se realice en presencia o no de oxígeno: Respiración anaeróbica: sin la presencia de oxígeno. Respiración aeróbica: en presencia de oxígeno. Respiración anaeróbica: fermentación Cuando se desarrolló la vida en la Tierra (hace aproximadamente millones de años) la atmosfera de la Tierra carecía de oxígeno. Los primeros seres vivos obtenían la energía a partir de la materia orgánica, mediante reacciones químicas sin presencia de oxígeno. Página 9 de 43

10 Algunos microorganismos actuales, como las bacterias y las levaduras (hongos microscópicos), son capaces de vivir en ausencia de oxígeno realizando la respiración anaeróbica. Algunos microorganismos no solo no son capaces de respirar en presencia de oxígeno, sino que además este resulta tóxico para ellos. Otros son capaces de respirar tanto en presencia de oxígeno como sin el. Un tipo de respiración anaeróbica es la fermentación, que es un proceso respiratorio anaeróbico mediante el cual la materia orgánica se descompone de modo incompleto, originando diversas sustancias, como alcoholes o ácidos. Los microorganismos productores de la fermentación son conocidos desde hace mucho tempo por la humanidad, que los ha utilizado para convertir la leche en yogur, el mosto de la uva en vino, la cebada en cerveza, y los hidratos de carbono de los cereales en dióxido de carbono para hacer la masa de panadería y pastelería más esponjosa. Respiración aeróbica Después de que en la atmosfera apareciera el oxígeno, fruto de la aparición de cianobacterias fotosintéticas (que producían oxígeno a partir del dióxido de carbono), los seres vivos desarrollaron la capacidad de respirar en presencia de oxígeno en la llamada respiración aeróbica. Se produjo la selección de los organismos que eran capaces de realizar la respiración aeróbica, ya que produce más energía que la anaeróbica; por eso la mayoría de los seres vivos actuales (salvo algunas levaduras y bacterias) desarrollan este tipo de respiración. El proceso de la respiración puede resumirse en el siguiente cuadro: Como puede verse, el proceso de la respiración es el inverso que el de la fotosíntesis, pero ambos tienen distinta finalidad: Fotosíntesis: obtención de la materia orgánica. Respiración aeróbica: obtención de la energía de la materia orgánica. La respiración y la fotosíntesis en las plantas Las plantas realizan, igual que los animales, la respiración, tomando O2 y liberando CO2. Pero como por el día hacen además la fotosíntesis (tomando CO2 y liberando O2), que es un proceso con un metabolismo más alto, el balance global sería favorable a la fotosíntesis: Durante el día: Respiración (menor metabolismo): toman O2 y liberan CO2. Fotosíntesis (mayor metabolismo) toman CO2 y liberan O2. Durante la noche: Respiración (menor metabolismo): toman O2 y liberan CO2. Balance global: Toma CO2 y libera O2. Es, por tanto, un error pensar que las plantas solo respiran por la noche. Página 10 de 43

11 Durante el día, las plantas realizan la fotosíntesis y la respiración celular, pero desprenden más oxígeno que dióxido de carbono Actividades propuestas S7. Diferencie la respiración aeróbica de la anaeróbica, e indique ejemplos de ambos procesos. S8. Qué es la fermentación? Indique algunos ejemplos de sus aplicaciones. S9. Cuándo respiran las plantas? Por qué? 2.3 La función de reproducción La reproducción es el atributo principal de los seres vivos, al asegurar la supervivencia de la especie. A pesar de que las funciones de nutrición y relación son indispensables para la supervivencia de cualquier ser vivo, todos los individuos de todas las especies, más pronto o más tarde, mueren. La finalidad de la función de reproducción es mantener la continuidad de la especie, evitando su extinción, al permitir que las características de uno o más individuos continúen en sus descendientes. Por lo tanto, podemos decir que la función de reproducción no está al servicio del individuo, sino de la especie. Existen dos modalidades de reproducción: asexual y sexual Reproducción asexual En este tipo de reproducción solo interviene un individuo. Es muy rápida y produce gran cantidad de descendientes idénticos al progenitor, ya que se originan a partir de una parte de este. Por tanto, su información genética es igual a la de la célula de la que proceden. Reproducción asexual en organismos unicelulares La reproducción asexual es típica de organismos unicelulares. Se puede realizar por: Bipartición: la célula se divide en dos partes iguales y cada una origina un nuevo individuo. Página 11 de 43

12 Gemación: se caracteriza porque la célula original da lugar a dos células hijas de diferente tamaño. Esporulación: la célula se divide formando nuevas células de tamaño más pequeño. Este tipo de reproducción es muy ventajosa cuando las condiciones ambientales son desfavorables, ya que las esporas pueden resistir durante mucho tiempo y germinar cuando las condiciones son favorables, originando nuevos individuos. Reproducción asexual en organismos pluricelulares: hongos, plantas y animales. Hongos: reproducción por esporas. Reproducción por esporas Una espora es una célula, rodeada por una cubierta muy resistente que, al caer al suelo, da lugar la un nuevo individuo. Algunos hongos desarrollan estructuras especializadas, las setas, donde se producen estas esporas. Plantas. La reproducción asexual en las plantas es mucho más frecuente que en los animales. Se realiza mediante esporas en vegetales muy sencillos, como los musgos y los helechos, y fragmentación o multiplicación múltiple en vegetales más evolucionados, en los que una parte en una planta da lugar a nuevos descendientes. Según la parte del vegetal que se divida, existen varios tipos de fragmentación. Reproducción por esporas Es típica de vegetales muy sencillos, como musgos y helechos. Estos vegetales desarrollan estructuras especializadas en las que se producen las esporas, que caen al suelo, y cuando las condiciones son favorables, originan un nuevo individuo. Fragmentación o multiplicación múltiple Tubérculos Tallos subterráneos, especializados en almacenar sustancias de reserva, separados de la planta; dan lugar a nuevas plantas. Esta reproducción es típica, por ejemplo, de la patata. Página 12 de 43

13 Bulbos Tallo subterráneo rodeado de hojas en capas. El bulbo se divide en bulbos menores y cada uno genera una nueva planta. Se reproducen así el ajo y la cebolla. Estolones Tallos rastreros que de trecho en trecho enraízan en el suelo y se independizan, dando lugar a nuevas plantas. Esta reproducción es típica de las fresas. Rizomas Tallos subterráneos que crecen horizontalmente, contienen brotes que, al surgir, forman tallos aéreos y enraízan. Típicos de la grama y los lirios. Esqueje Variedad de reproducción asexual artificial. Consiste en plantar un pedazo de la planta que contenga brotes, que desarrollen raíces y originen nuevas plantas, como ocurre con los geranios. Animales. En los animales hay dos tipos de reproducción asexual: la gemación y la escisión. Gemación Consiste en la formación de prominencias o yemas sobre el progenitor, que, al crecer y desarrollarse, originan nuevos seres que pueden vivir independientemente, como es el caso de las esponjas o hidras de agua dulce, o pueden quedar unidos al organismo parental formando colonias, como los corales. Escisión El animal se divide espontáneamente en dos o más trozos, cada uno de los cuales es capaz de formar un animal completo. Así se reproducen algunos gusanos marinos y anémonas de mar. En ocasiones, un fragmento de un animal perdido accidentalmente puede regenerar el organismo completo; puede ocurrir en lombrices y estrellas de mar. Actividades propuestas S10. Cuál es la finalidad de la reproducción? S11. Señale las diferencias entre la reproducción sexual y asexual S12. Indique el tipo de reproducción asexual de los siguientes organismos: setas, helechos, patatas y estrellas de mar. Página 13 de 43

14 2.3.2 Reproducción sexual En la reproducción sexual, al contrario que en la asexual, intervienen dos progenitores; cada uno aporta una célula especializada, denominada gameto, que, al fusionarse, da lugar a una única célula, llamada cigoto, que en su desarrollo origina una descendencia con características de ambos progenitores. A pesar que la reproducción sexual es más complicada y lenta, y aunque supone un mayor gasto energético para los organismos, supone también una ventaja en la evolución de las especies respecto a la asexual, ya que asegura la diversidad dentro de la especie, es decir, que existan individuos muy diferentes. Así pueden estar preparados para una mejor adaptación ante un posible cambio o modificación del medio en que viven. Reproducción sexual en animales En los animales, los gametos masculinos se denominan espermatozoides y los femeninos óvulos. Los gametos se forman en los órganos reproductores específicos, llamados gónadas. Las gónadas masculinas son los testículos y las femeninas, los ovarios. Normalmente un individuo posee un único tipo de gónada, ovario o testículo, como es el caso de los vertebrados y muchos invertebrados, y se dice que son unisexuales. Otros son hermafroditas: cada individuo posee a la vez gónadas masculinas y femeninas; es lo que le ocurre a algunos gusanos, como las lombrices y sanguijuelas, y a algunos moluscos, como los caracoles y las babosas. Fecundación. La fecundación es la unión de los gametos para producir un nuevo individuo. Puede producirse fuera del cuerpo de la madre (fecundación externa) o dentro del aparato reproductor femenino (fecundación interna). De modo general, la fecundación es cruzada, es decir, participan dos animales, sean unisexuales o hermafroditas. Con todo, en contados casos es posible que un animal se autofecunde; un ejemplo es la tenia o solitaria, un parásito del intestino que vive solo y la única posibilidad de reproducción es la autofecundación. Fecundación externa: es característica de animales acuáticos. Los óvulos y los espermatozoides son liberados en el agua, donde se produce su unión. Esta fecundación requiere la producción de una enorme cantidad de gametos para encontrarse en el medio acuático. Fecundación externa en un pez Fecundación interna: es típica de animales terrestres, aunque también se produce en los tiburones, en las rayas y también en los mamíferos y reptiles marinos. En esta fecundación el macho introduce los espermatozoides dentro del cuerpo de la hembra. Desarrollo embrionario. Según donde tenga lugar el desarrollo del embrión los animales se clasifican en: Página 14 de 43

15 Ovíparos: la hembra deposita huevos que contienen el embrión y este se desarrolla en su interior, alimentándose de las reservas que contiene. Este tipo de desarrollo es típico de invertebrados, peces, anfibios, reptiles y aves. Ovovivíparos: el embrión se desarrolla a partir de las reservas del huevo, pero este se encuentra y se desarrolla en el interior del aparato reproductor de las hembras, de modo que las crías salen directamente de las madres. Se produce en la mayoría de los tiburones y los lagartos. Vivíparos: el embrión se desarrolla en el interior del aparato reproductor femenino y se nutre a partir de las sustancias nutritivas que este le aporta. Este desarrollo es propio de los mamíferos. Por otra parte, el desarrollo de las crías puede ser de dos tipos, en función del estado en que nazcan estas: Desarrollo directo: las crías son de aspecto similar a un adulto; el desarrollo hasta adulto se completa aumentando de tamaño y madurando sus órganos. Es el caso de reptiles, aves y mamíferos. Desarrollo indirecto: las crías nacen con aspecto diferente a los adultos y se denominan larvas. Para transformarse en adultos sufren una serie de transformaciones, que se conocen como metamorfosis. Así ocurre en las ranas y en los insectos. Desarrollo indirecto de las crías: la metamorfosis en la rana Para saber más: Metamorfosis sencilla Tiene lugar en saltamontes, grillos, cucarachas y libélulas. Las larvas se denominan ninfas y su desarrollo consiste en el crecimiento y en la maduración del cuerpo, con mudas periódicas. La muda es el proceso por el que el insecto se desprende del viejo esqueleto y forma uno nuevo que se endurece. Metamorfosis completa Tiene lugar en escarabajos, mariposas, moscas y otros insectos. En este caso las larvas son muy distintas de los adultos. La larva, además de las mudas, sufre una última transformación espectacular tras pasar por un período inmóvil, encerrada en una cubierta o cápsula. En esta fase se denomina pupa o crisálida. Página 15 de 43

16 Metamorfosis en los insectos Reproducción sexual en plantas Plantas con flor. el aparato reproductor de la mayoría de los vegetales terrestres es la flor. Muchas de las plantas con flor son hermafroditas, ya que producen gametos tanto masculinos (contenidos en el grano de polen) como femeninos (contenidos en el ovario, en el interior de la flor). Las fases en la reproducción de las plantas con flor son: 1. Producción de los granos de polen en los estambres y de óvulos en el pistilo de la flor. 2. El polen llega a la parte femenina de la flor por la polinización con la ayuda de distintos agentes transportadores. Según el tipo de agente implicado en el transporte, las plantas desarrollan distintos tipos de flor: Viento: necesitan producir mucho polen, ya que para que este llegue a otra flor depende del azar. Producen numerosas flores, pequeñas y poco vistosas. Ejemplo: las espigas de los cereales y las flores de los pinos. Insectos: el insecto se encarga de transportar el polen a las flores. Para esto las plantas producen flores grandes y vistosas, con olores, donde pueden producir alimento (néctar) para atraer a los insectos. 3. Después de que el grano de polen llega a la parte femenina de la flor, se produce la fecundación. Página 16 de 43

17 4. El óvulo, tras la fecundación, se transforma en embrión. El embrión, junto con la estructura nutritiva que lo rodea y la envoltura, constituye la semilla. 5. En la mayoría de las plantas, además, las paredes del ovario se transforman, se hacen duras o carnosas y forman el fruto. Este fruto se suelta cuando está maduro y su finalidad es facilitar la dispersión de la semilla. Según el modo de dispersión el fruto será diferente: Viento: el fruto desarrolla estructuras similares a paracaídas o velas, para facilitar su dispersión. Ejemplo: piñones. Agua: el fruto desarrolla estructuras para flotar. Ejemplo: los cocos. Animales: desarrollan estructuras para adherirse a ellos o el fruto proporciona alimento para que sea ingerido, pero la semilla es resistente a la digestión, y es expulsada con las heces. Así, los frutos que producen muchas plantas no son regalos que estas ofrecen de forma desinteresada, sino que tienen la finalidad de usar a los animales para que ayuden a dispersar las semillas. 6. Cuando la semilla llega a un medio con las condiciones ambientales adecuadas, germina originando una nueva planta. Plantas sin flor. las plantas más antiguas que están menos evolucionadas, como los musgos y los helechos, no poseen flores. En estas plantas la reproducción es un ciclo con dos generaciones, donde existe una fase con reproducción sexual (gametofito) que forma gametos y una asexual (esporofito), que forma esporas. Ciclo vital en una planta En los musgos, la fase dominante, la que vemos cuando vamos al campo, es la fase que forma los gametos (gametofito); el esporofito dura poco y se seca rápidamente. En los helechos, la fase dominante que vemos en el campo es el esporofito (fase asexual, forma esporas). el gametofito es una pequeña lámina de vida efímera subterránea. Yema Helecho Página 17 de 43

18 Actividades propuestas S13. Qué son los gametos? Y la fecundación? S14. Por qué la fecundación interna es típica de animales terrestres y la externa de animales acuáticos? S15. A qué animales (según su desarrollo embrionario) corresponden las siguientes imágenes? Explique en cada caso cómo se desarrolla el embrión. Tortuga Tiburón Perro S16. Qué es la metamorfosis? Indique ejemplos de animales que la lleven a cabo Ventajas e inconvenientes de la reproducción sexual y asexual En la naturaleza podemos observar que, aunque los organismos más evolucionados presentan la reproducción sexual, existen ambos tipos de reproducción, ya que cada una presenta una serie de ventajas respecto a la otra: Tipo reproducción Ventajas Inconvenientes Asexual Es menos compleja, por lo que supone un menor gasto energético. Reproducción muy rápida. Produce gran cantidad de descendientes. Descendientes idénticos al progenitor; no existe variabilidad de individuos y disminuye la probabilidad de sobrevivir ante los cambios ambientales. Sexual Produce individuos con características distintas, que puedan sobrevivir ante un posible cambio o modificación del medio en que viven, lo que favorece la adaptación y la perpetuación de la especie, y su evolución. Gasto energético importante en la busca y en la lucha por conseguir pareja. Menor rapidez en la reproducción. Menor número de descendientes. Actividades propuestas S17. En relación a los vegetales, diferencie los términos: espora, semilla y fruto. S18. Por qué son diferentes las flores producidas por las plantas, según se polinicen por el viento o por los insectos? S19. Qué plantas no se reproducen mediante flores? Cómo es su ciclo reproductivo? S20. Cuál es la principal ventaja de la reproducción sexual frente a la asexual? Página 18 de 43

19 2.4 La función de relación en los seres vivos La función de relación es la que les permite a los seres vivos percibir la información del medio exterior o del interior de su propio organismo, y elaborar una respuesta adecuada a los cambios que se produzcan. Se denomina estímulo a cualquier factor físico o químico capaz de desencadenar una respuesta en un individuo, por ejemplo, una variación de la temperatura, una sustancia química, la presencia de luz, etc. Relación en los seres unicelulares Los organismos unicelulares pueden responder ante los estímulos del siguiente modo: Reproduciéndose cuando las condiciones son favorables. Formando estructuras resistentes como esporas o quistes, cuando las condiciones son desfavorables para su supervivencia. Moviéndose hacia el estímulo o huyendo de él. Relación en las plantas Aunque los vegetales no se pueden desplazar, son capaces de detectar cambios en el ambiente y reaccionar ante ellos adecuadamente. La respuesta más frecuente de las plantas ante un estímulo es crecer hacia la dirección definida por el estímulo, como la luz, la temperatura o la gravedad. Las respuestas principales son los tropismos y las nastias. Tropismos. Son movimientos permanentes de los tallos y de las raíces que se dirigen hacia el estímulo o en la dirección contraria a este. Según el estímulo, se denominan: Fototropismo: si los tallos se doblan hacia la luz. Geotropismo: las raíces crecen en el sentido de la gravedad y los tallos en sentido contrario. Hidrotropismo: las raíces crecen hacia donde haya agua. Tigmotropismo: respuesta de las plantas trepadoras, en contacto con algo en lo que enrollarse. Nastias. Son movimientos temporales de las hojas o de las flores. Son ejemplos de nastias los siguientes: Cierre de los pétalos de algunas flores, durante la noche. Movimiento de las mimosas al tocarlas. Cierre de las hojas de plantas carnívoras al recibir un insecto, para capturarlo. Relación en los animales La función de relación en los animales es más evidente y más compleja que en las plantas, y se realiza en varias etapas: Percepción del estímulo: ante un estímulo (factor físico o químico que se detecta por el organismo, por ejemplo el sonido, olor, sabor o movimiento) este puede ser captado por células especializadas que transmiten la información al sistema coordinador del cuerpo. Página 19 de 43

20 Coordinación: la realiza el sistema nervioso y hormonal, que recibe e interpreta la información que le llega de los receptores sensoriales, elaborando una respuesta adecuada. Los animales tienen dos sistemas de coordinación de la información recibida a través de los receptores sensoriales: Sistema nervioso: transmite la información en forma de impulsos eléctricos a través de una red de células nerviosas. Todos los animales poseen sistema nervioso. Cuanto más evolucionado sea el animal, aumenta la complejidad de su sistema nervioso, y las respuestas son más rápidas y complejas. El sistema nervioso está constituido por los centros nerviosos y por los nervios. Centros nerviosos: son los centros de control y coordinación de la información. Regulan la información del cuerpo. En la mayoría de los invertebrados (como anélidos, moluscos y artrópodos) están formados por una cadena de ganglios que se conectan con ganglios cerebrales. En los vertebrados los centros nerviosos son el encéfalo, que está protegido por el cráneo, y la medula espinal, protegida por la columna vertebral. Nervios: constituyen una red de células nerviosas que ponen en comunicación los centros nerviosos con diferentes órganos. Sistema endocrino: además del nervioso, muchos animales tienen otro sistema de coordinación, el hormonal o endocrino, que transmite la información mediante unas sustancias químicas, las hormonas, a través del medio interno (fundamentalmente la sangre). Las hormonas tienen gran importancia en la regulación del medio interno, en el control del crecimiento, en la regulación de las reacciones químicas del organismo (metabolismo) y en la reproducción. La coordinación hormonal también controla los cambios que se producen en la metamorfosis de los insectos y anfibios. La actuación del sistema hormonal es más lenta pero más prolongada que la del sistema nervioso. Página 20 de 43

21 La coordinación hormonal se lleva a cabo por un conjunto de órganos especializados, llamados glándulas endocrinas, que producen hormonas y las liberan en la sangre. Respuesta: es la reacción que aparece como consecuencia del estímulo. Esta respuesta se realiza por medio de un órgano efector: Glándulas exocrinas: encargadas de producir secreciones que se expulsan a cavidades o hacia el exterior. Ejemplos: glándulas sudoríparas, mamarias y salivares. Músculos: encargados de producir el movimiento en el aparato locomotor. 2.5 La actividad física y la salud La realización de actividad física ayuda al correcto funcionamiento de los aparatos y sistemas encargados de llevar a cabo las funciones vitales de los seres vivos, aportando beneficios a la salud y ayudando a prevenir dolencias. En la sociedad actual la realización de la actividad física cobra un especial valor, ya que la vida sedentaria (falta de ejercicio físico) y la alimentación inadecuada (por la ingestión excesiva de alimentos) se asocian a un alto porcentaje de muertes y enfermedades Efectos de la actividad física en la salud Realizar una actividad física regular y continuada aporta claros beneficios, como la reducción del riesgo de padecer ciertas dolencias o la mejora de la salud mental. Función de nutrición Aparato circulatorio. La práctica deportiva adecuada beneficia la circulación sanguínea al fortalecer el corazón y favorecer el flujo sanguíneo a través de los vasos sanguíneos. Es, por tanto, un factor preventivo de las dolencias cardiovasculares como infartos, insuficiencia cardíaca, varices, etc. Aparato respiratorio. Con el entrenamiento regular se produce una mejora en el intercambio de gases y aumenta la capacidad pulmonar. Así aumenta la oxigenación de nuestro organismo, lo que permite una mejor respuesta ante los esfuerzos. Aparato digestivo. El ejercicio favorece el tránsito del alimento por el aparato digestivo, y eso evita la aparición de trastornos como el estreñimiento o el cáncer de colon. Dolencias metabólicas. La práctica en una actividad física regula o reduce el riesgo de padecer muchas dolencias de origen metabólico y muy relacionadas con la nutrición, como: Página 21 de 43

22 Diabetes. Las personas sedentarias tienen un mayor riesgo de desarrollarla. El ejercicio físico influye en el consumo de la glucosa de la sangre, cuyo exceso es la causa de algunos tipos de diabetes. Obesidad. Un estilo de vida activo unido a una alimentación adecuada facilita el control del peso corporal. Además, las personas obesas que logran mantenerse activas y en forma reducen el riesgo de padecer afecciones cardíacas y diabetes. Función de relación Sistema locomotor. La práctica en una actividad física continuada influye positivamente en el organismo con el fortalecimiento de la estructura corporal formada por los huesos, los tendones y los cartílagos. Así mismo, va a contribuir al aumento de la elasticidad muscular y articular. Estos beneficios ayudan a mejorar la calidad de vida, así como a evitar enfermedades asociadas con la edad, como la osteoporosis y los problemas en la espalda. Sistema nervioso. Hay que resaltar que la práctica de ejercicio físico con regularidad mejora la salud sicológica (estado de ánimo y percepción de la imagen del propio cuerpo) y la autoestima física, y disminuye las sensaciones de tensión y de ansiedad. También mejora la calidad y la duración del sueño en personas que no padecen alteraciones mentales. Función de reproducción En general, la mejora del estado corporal va a facilitar la función de la reproducción, pero en especial estos beneficios se harán patentes en las mujeres, tanto durante la gestación como en el parto, y también en la posterior recuperación. Por último, es importante recordar que la realización de cualquier actividad física aumenta los riesgos de lesiones a nivel muscular y/o articular. Pues bien, parte de estas lesiones se pueden prevenir respetando los siguientes principios: Evitar cometer excesos. Incluir el calentamiento como parte ineludible de cualquier deporte o actividad. Llevar un ritmo de trabajo progresivo, de menor a mayor exigencia. Es recomendable un reconocimiento médico y/o asesoramiento por especialistas deportivos antes de empezar a practicar cualquier actividad física, para establecer las pautas adecuadas a las condiciones físicas y a la edad de cada persona. Actividades propuestas S21. Qué son los tropismos y las nastias? En qué se diferencian? Cite dos tipos de cada movimiento y diga a qué estímulos responden. S22. Indique las etapas necesarias para que se lleve a cabo la función de relación en los animales y los órganos que intervienen. S23. Qué función tiene el sistema nervioso y el endocrino? En qué se diferencia el tipo de respuesta que producen? S24. Cite beneficios de la práctica continuada del ejercicio físico para la salud. Página 22 de 43

23 3. Resumen de contenidos Página 23 de 43

24 4. Actividades complementarias 4.1 Actividades de refuerzo S25. Cuál es la unidad vital de los seres vivos? Por qué? S26. Cuáles son las tres funciones básicas de los seres vivos? Describa su finalidad. S27. Indique las partes de las plantas implicadas en la nutrición y su función. S28. De dónde obtienen las células vegetales la materia orgánica que se oxida en la respiración celular? Y los animales? S29. Observe el siguiente esquema y conteste a las cuestiones siguientes: Nutrición Autótrofa Heterótrofa Fotosíntesis Materia orgánica simple Alimento Transporte de sustancias orgánicas a las células Fabricar su propia materia Obtener energía química utilizable por las células (respiración celular ) Renovar tejidos, crecimiento Funciones vitales, movimiento y temperatura corporal (en los animales) a) Cómo obtienen los animales la materia orgánica? Y los vegetales? b) Indique los procesos comunes a los animales y los vegetales. c) Qué tipo de energía utilizan los animales y las plantas? De dónde procede? d) En qué utilizan los vegetales y los animales la energía liberada? e) Qué relación tiene la actividad de un ser vivo con la cantidad de oxígeno que consume? f) Según lo anterior, quien consume más oxígeno, los animales o los vegetales? g) Será correcto el dicho popular que dice que no es bueno tener plantas en el cuarto por la noche? Justifíquelo. Página 24 de 43

25 S30. Relacione las dos columnas, asociando la función vital con la propiedad que le corresponde. Función vital Propiedades A B C Nutrición. Relación. Reproducción. Respirar. Tener -hijos. Curar una herida. Fotosíntesis. Expulsar residuos del cuerpo. Caminar, volar o nadar. Ver, oler u oír. Crecer. Producir semillas. S31. Cuál es el fin de los frutos en las plantas? Muchas plantas producen frutos de los que se alimentan animales. Las plantas producen estos frutos de forma desinteresada? S32. Identifique cada imagen con la forma de reproducción asexual correcta: fragmentación, esporulación, gemación, bipartición o escisión. 1. Hongo 2. Hidra 3. Planta 4. Estrella de mar 5. Protozoo S33. Qué tipo de desarrollo embrionario tienen los siguientes organismos? 1. Sapo 2. Mariposa 3. Gaviota 4. Perro S34. Identifique en las siguientes imágenes los diversos tipos de polinización que pueden darse en cada caso. En qué basa su razonamiento? 1. Diente de león 2. Pino 3. Trigo 4. Camelia Página 25 de 43

26 S35. Describa el mecanismo de reproducción sexual de las plantas a partir del dibujo: Página 26 de 43

27 4.2 Actividades de ampliación S36. Por qué, en el fondo de los océanos, las bacterias que viven en las dorsales oceánicas hacen la quimiosíntesis y no la fotosíntesis, como la mayoría de los organismos autótrofos? S37. Escriba el esquema de la fotosíntesis y el de la respiración. S38. Compare los intercambios de gases de la fotosíntesis y de la respiración celular en una planta, en presencia de luz y en la oscuridad. S39. Indique las semejanzas y las diferencias entre la respiración celular y la fermentación. Enumere los seres vivos que realizan cada uno de estos procesos. S40. Podrían vivir peces en un acuario cerrado herméticamente sin plantas acuáticas, algas ni fitoplancton? Razone la respuesta. S41. Alguna vez escucharía decir: No es bueno tener plantas en el cuarto por la noche. Pero no se dice lo mismo por tener una mascota en el cuarto (perro o gato), tanto de día como de noche. Piensa que está justificada esta opinión? S42. Qué ventaja para la especie supone que los caracoles, a pesar de ser hermafroditas, tengan fecundación cruzada en lugar de autofecundación? S43. Por qué los seres vivos con reproducción externa producen una gran cantidad de gametos? Página 27 de 43

28 4.3 Ejercicios de autoevaluación 1. Qué funciones definen la vida? Respirar, crecer y comer. Nutrición y relación, pero solo en animales. Nacer, crecer, reproducirse y morir. Relación, reproducción y nutrición. 2. La nutrición autótrofa es propia: De los animales. De los hongos y de las plantas. De las plantas y de las algas. De los hongos. 3. Para realizar la fotosíntesis no es necesario que haya: Agua. Oxígeno. Dióxido de carbono. Clorofila. 4. Las plantas realizan la respiración celular: Solo por la noche. Solo por el día. Por el día y la noche. Nunca, solo la hacen los animales. 5. Los aparatos que intervienen en la nutrición animal son: El nervioso y el locomotor, porque sin ellos no podrían cazar. El digestivo y los órganos de los sentidos. El digestivo, el respiratorio, el circulatorio y el excretor. El digestivo y el excretor. Página 28 de 43

29 6. La esporulación es un tipo de reproducción asexual de organismos unicelulares consistente en: La célula original se divide en dos células del mismo tamaño. La célula original se divide en dos células de distinto tamaño. La célula original forma una yema que se separa formando dos células de distinto tamaño. Tras múltiples divisiones del núcleo, la célula original se rompe y libera numerosas células hijas. 7. Las plantas se pueden reproducir asexualmente por: Bulbos, tubérculos, gemación y esporulación. Tubérculos, bulbos, rizomas, estolones y esporulación. Escisión, rizomas, bulbos, tubérculos y estolones. Bipartición, escisión, tubérculos, esporulación y estolones. 8. Cuál de los siguientes animales es unisexual, ovíparo y tiene desarrollo directo? Tiburón Rana. Delfín. Mariposa. Gallina. 9. El movimiento permanente de los tallos y de las raíces de las plantas hacia la luz se denomina: Geotropismo. Fototropismo. Tigmotropismo. Nastia. 10. Las hormonas son sustancias: Con una función reguladora liberadas por el sistema nervioso. Con una función reguladora liberadas por el sistema endocrino. Exclusivas de los animales vertebrados. Liberadas por las neuronas. Página 29 de 43

30 5. Solucionarios 5.1 Soluciones de las actividades propuestas S1. S2. S3. La finalidad de la función de nutrición es proporcionar nutrientes a las células para aportar la energía necesaria para la realización de todas las actividades de la vida e incorporar nueva materia para el crecimiento celular y reponer las estructuras deterioradas. Los organismos con nutrición autótrofa consiguen la materia orgánica a partir de materia inorgánica. Para esta transformación necesitan una fuente de energía. Los organismos heterótrofos: se alimentan directamente de materia orgánica procedente de otros seres vivos. Existen dos tipos de nutrición autótrofa: Quimiosíntesis: en la que la fuente de energía para transformar la materia inorgánica en orgánica son reacciones químicas de oxidación que se producen espontáneamente en ciertos medios naturales. Es típica de algunos tipos de bacterias, como, por ejemplo, las que viven en los volcanes submarinos de las dorsales oceánicas, a miles de metros de profundidad, donde no llega la luz del Sol. Fotosíntesis: en la que la fuente de energía para transformar la materia inorgánica en orgánica es la energía solar. Es la principal forma de nutrición autótrofa. La fotosíntesis no es exclusiva de las plantas; también la realizan las algas, tanto pluricelulares como unicelulares, y algunos grupos de bacterias (cianobacterias). S4. La fotosíntesis tiene una gran importancia biológica en el mantenimiento de la vida en la Tierra debido a que: En la fotosíntesis se fabrica la materia orgánica, que utiliza el resto de los seres vivos como alimento. Aunque algunos animales no se alimenten directamente de vegetales, sí que lo hacen otros de los que dependen. Aunque su finalidad es producir materia orgánica rica en energía, va a liberar oxígeno, necesario para la respiración de la mayoría de los seres vivos. Utiliza como materia prima el CO 2, producido por la respiración de los seres vivos y la actividad industrial humana, ayudando a evitar su acumulación en la atmosfera y un incremento excesivo del efecto invernadero. La fotosíntesis cambió la composición de la atmosfera primitiva. En los comienzos de la vida no existía oxígeno; todo el oxígeno de la atmosfera procede Página 30 de 43

31 S5. de la fotosíntesis, por lo que, sin las plantas, no sería posible la diversidad de la vida en la Tierra tal como la conocemos. Es la serie de procesos químicos que tienen lugar en el interior celular por los que la célula obtendrá a partir de los nutrientes la materia y la energía necesaria. S6. Aparato implicado Digestivo Circulatorio Proceso Captación de nutrientes sólidos y líquidos del medio, digestión si fuese necesario y absorción hacia el interior del organismo. Distribución de nutrientes por todo el organismo. Respiratorio Captación y expulsión de los gases necesarios para la función de nutrición. Excretor Expulsión al exterior de las sustancias de desecho fruto de la actividad celular. S7. S8. S9. S10. Respiración anaeróbica: sin presencia de oxígeno. Un ejemplo es la fermentación realizada por levaduras y bacterias. Respiración aeróbica: en presencia de oxígeno. Un ejemplo es la respiración celular realizada por la mayoría de los seres vivos, como animales, vegetales y la mayoría de organismos microscópicos. La fermentación es un tipo de respiración anaeróbica, es decir, que se desarrolla en ausencia de oxígeno, mediante el cual la materia orgánica se descompone de modo incompleto y origina sustancias como alcoholes o ácidos. Los microorganismos productores de la fermentación son conocidos desde hace mucho tiempo y utilizados para convertir la leche en yogur, el mosto de la uva en vino, la cebada en cerveza, y los hidratos de carbono de los cereales en dióxido de carbono para hacer la masa de panadería y pastelería más esponjosa. Las plantas respiran tanto de día como de noche. La razón es que la respiración es la forma que tienen de obtener energía a partir de los nutrientes, por lo que necesitan respirar constantemente, igual que los animales, tomando O 2 y liberando CO 2. Erróneamente se puede pensar que solo respiran por la noche, ya que por el día además realizan la fotosíntesis, que es un proceso inverso a la respiración (tomando CO 2 y liberando O 2 ) y con un metabolismo más alto que enmascara el proceso respiratorio. La finalidad de la función de reproducción es mantener la continuidad de la especie, evitando su extinción al permitir que las características de uno o más individuos continúen en sus descendientes. Página 31 de 43

32 S11. Asexual Sexual Nº individuos 1 2 Rapidez Muy rápida Lenta Gasto energético Bajo Alto Variabilidad genética descendientes Descendencia idéntica Descendientes distintos (variabilidad genética) S12. S13. S14. Setas: esporas. / Helechos: esporas. / Patatas: fragmentación. / Estrella de mar: escisión. Los gametos son células especializadas reproductoras que al fusionarse darán lugar a una única célula, llamada cigoto, que en su desarrollo origina una descendencia con características de ambos progenitores. Llamamos fecundación a la unión de los gametos para producir un nuevo individuo. En el medio acuático puede producirse la fecundación en el exterior del cuerpo de las hembras, ya que el agua les proporciona a los gametos las condiciones necesarias para desplazarse y sobrevivir durante el tiempo necesario para que se lleve a cabo la fecundación. Pero en el medio terrestre los gametos no podrían desplazarse ni resistir las condiciones ambientales, por lo que la fecundación tiene que realizarse en el interior del cuerpo de la hembra. S15. Tortuga Tiburón Perro Ovíparos: la hembra deposita huevos que contienen el embrión y este se desarrolla en su interior, alimentándose de las reservas que contiene. Ovovivíparos: el embrión se desarrolla a partir de las reservas del huevo, pero este se desarrolla en el aparato reproductor de las hembras, por lo que las crías salen directamente de las madres. Vivíparos: el embrión se desarrolla en el interior del aparato reproductor femenino y se nutre a partir de las sustancias nutritivas que este le aporta. S16. S17. La metamorfosis es el proceso por el cual ciertas especies de animales sufren una serie de transformaciones en su aspecto desde su nacimiento para llegar al estado adulto. Así ocurre en las ranas y en los insectos. Tanto la espora como la semilla son estructuras a partir de las cuales se pueden reproducir los vegetales. Se diferencian principalmente en que las esporas se originan por reproducción asexual y la semilla por reproducción sexual a partir de la Página 32 de 43