Ciències de la naturalesa 1 ESO

Transcripción

1 Ciències de la naturalesa 1 ESO El llibre Ciències de la naturalesa per a 1r d ESO és una obra col lectiva concebuda, dissenyada i creada al Departament d Edicions Educatives de Grup Promotor / Santillana, dirigit per Enric Juan Redal i M. Àngels Andrés Casamiquela. En la realització han intervingut: X. Andrés Casamiquela M. Blanco Kroeger A. Brandi Fernández M. À. Madrid Rangel I. Meléndez Hevia M. Montes Aguilera E. Vidal-Abarca EDICIÓ A. Brandi Fernández P. de Luis Villota N. Ribas Sorolla DIRECCIÓ DEL PROJECTE A. Brandi Fernández Grup Promotor Santillana

2 Oxigen, 21 % Altres gasos, 1 % Nitrogen, 78 % Figura amb cera 125 Figura sense cera Esquema d una unitat Doble pàgina com a introducció a la unitat Número i títol de la unitat. La secció Pla de treball presenta tots els punts que es treballaran al llarg de la unitat. 2 La PLA DE TREBALL En aquesta unitat Coneixeràs les característiques que diferencien el nostre planeta dels altres planetes rocosos. Aprendràs les formes de relleu característiques dels continents i dels fons oceànics. Comprendràs la relació que hi ha entre el moviment orbital de la Terra, la inclinació de l eix de rotació terrestre i la successió de les estacions. Estudiaràs els processos que es produeixen a causa dels moviments de la Lluna: les fases lunars, les marees i els eclipsis. Coneixeràs les capes que formen la Terra, la seva composició i la importància que tenen. Aprendràs a obtenir informació per mitjà de l anàlisi d un text científic. Pingüins emperador a l Antàrtida. Terra Roald Amundsen. Robert Scott. El mes de juny del 1910, el metge i explorador noruec Roald Amundsen, juntament amb Bjaaland, Wisling, Hanssel i Hansen, van salpar en direcció a l Antàrtida. Tenien com a objectiu arribar al pol sud terrestre. Després d uns quants mesos de navegació, van arribar a aquest continent el gener del 1911, i van preparar el campament des del qual havien previst fer la travessa de km que els separava del pol sud geogràfic. Mentrestant, el capità de l Armada britànica Robert Scott instal lava en un altre punt de l Antàrtida un altre campament amb la intenció d arribar al pol sud abans que Amundsen. Les dues expedicions van iniciar la travessa l octubre del 1911, amb l arribada de la primavera antàrtica. Van seguir camins i estratègies molt diferents, però les dues van haver d afrontar enormes dificultats. El 14 de desembre de 1911, l expedició d Amundsen va arribar al pol sud. «Ja veiem el pol sud; quasi podem sentir com grinyola l eix terrestre», va escriure Bjaaland al seu diari. El 17 de gener de 1912, l expedició de Scott va arribar al pol sud, i van veure sorpresos que Amundsen se ls havia avançat. Una tenda de campanya i una bandera noruega marcaven el punt de latitud 90 sud. RECORDA I RESPON 1. La hidrosfera és el conjunt de tota l aigua que hi ha a la superfície terrestre. Saps com es diu el conjunt de tots els éssers vius? 2. Com s anomenen els moviments que fa la Terra quan gira sobre si mateixa i quan segueix la seva òrbita? 3. Quin tipus de planeta és la Terra? a) Un planeta exterior rocós. b) Un gegant gasós. c) Un planeta interior. d) Un planeta atmosfèric. Busca la resposta En quina data es produeix la nit més llarga a l hemisferi sud? I a l hemisferi nord? El text d introducció explica un fet històric que està relacionat amb el contingut de la unitat. En la secció Recorda i respon es formulen algunes preguntes. Per respondre-les hauràs de recordar el que ja saps sobre el tema. La resposta de l apartat Busca la resposta la trobaràs al llarg de la unitat. Pàgines d epígrafs amb els continguts Els continguts es desenvolupen en una o dues pàgines, de manera molt estructurada i amb un suport d imatges abundant. Les paraules clau figuren en negreta. Continguts desenvolupats a fons dins d alguns epígrafs. Composició de l aire El nitrogen i l oxigen constitueixen el 99 % de la composició de l atmosfera. 124 L atmosfera terrestre: 1 la composició de l aire 2 L estructura de l atmosfera Gairebé tots els planetes del sistema solar tenen una atmosfera. Les característiques de l atmosfera varien segons l altitud. L atmosfera és la capa gasosa que envolta un planeta. Des de la superfície terrestre es poden diferenciar quatre A la Terra està formada per una mescla de gasos anomenada aire. capes en l atmosfera: la troposfera, l estratosfera, la mesosfera i la ionosfera. Podem apreciar l existència de l aire quan bufa el vent o quan hi ha 500 km contaminació i l aire perd la transparència que el caracteritza. La ionosfera és la capa externa. Les radiacions L existència de l atmosfera, però, no sempre ha estat reconeguda per la solars n escalfen la part superior, i per això ciència. Antigament es considerava que més enllà de la Terra no hi havia absolutament res, ni tan sols el buit; és a dir, que el buit no existia. La part superior s anomena exosfera. No té la temperatura és més elevada amb l altitud. No va ser fins a la segona meitat del segle XVII que es va demostrar que un límit superior definit, cada vegada hi ha menys aire, fins que, a uns 500 km d altitud, ja hi ha l aire (atmosfera) pesa i que exerceix una pressió que es pot mesurar. 400 km el buit de l espai. A aquesta altitud es desplacen També es va demostrar que el buit és una realitat física, i en comprovar alguns satèl lits artificials. En aquesta capa es que a l aire hi ha partícules es va fer evident que l atmosfera no és buida. produeixen els estels fugaços i les aurores polars. La composició de l aire 80 km Mesopausa Els gasos que componen l aire es troben en proporcions diferents: La mesosfera té un gruix d uns 40 km. El seu límit superior és la mesopausa. Des de la zona més El nitrogen (N2) és un gas incolor i inodor. Forma el 78 % de l aire. És 300 km interna cap a la més externa, la temperatura un gas inert, que no reacciona químicament amb altres substàncies. va baixant fins a menys de 100 C sota zero L oxigen (O2) també és un gas incolor, i forma el 21 % de l aire. És en la mesopausa. imprescindible per a la respiració de gairebé tots els éssers vius. 40 km Estratopausa L argó (Ar) és un gas inert que forma el 0,9 % de l aire. L estratosfera té un gruix d uns 30 km. El seu L ozó (O3) és un derivat de l oxigen que es troba en quantitats molt límit superior és l estratopausa. A la part alta, petites. És molt tòxic, i per això és un contaminant perillós. De tota 200 km els raigs ultraviolats del Sol xoquen amb les manera, a les capes altes de l atmosfera filtra les radiacions ultraviolades del Sol, que resulten perjudicials per als éssers vius. molècules d oxigen (O2) i originen el gas ozó (O3). Aquesta reacció produeix calor, i per això a la part superior la temperatura és d uns 17 C sobre zero. El diòxid de carboni (CO2) és un gas incolor i inert, que constitueix el A més, conté una zona rica en ozó, l anomenada 0,03 % de l aire. És bàsic perquè les plantes puguin produir matèria orgànica en la fotosíntesi i perquè és responsable de l efecte d hivernacle. ozonosfera. 10 km Tropopausa 100 km La troposfera és la capa que està en contacte A FONS 80 km amb el sòl. Té un gruix d uns 10 km. El seu límit superior s anomena tropopausa. A mesura que L efecte d hivernacle pugem, la temperatura baixa fins als 55 C sota 40 km zero. En aquesta capa hi ha, aproximadament, Un hivernacle és una construcció de vidre (o de plàstic) on pot entrar el 90 % de l aire de l atmosfera. la llum del Sol, de manera que escalfa el terra i l aire de l interior. 10 km 0 km Les parets de vidre impedeixen que la major part de l aire calent surti a l exterior, i això manté una temperatura interna força elevada. El diòxid de carboni de l atmosfera fa una funció comparable a la del vidre 1. Venus té atmosfera, però no té aire. Raona per què no podem dels hivernacles, ja que impedeix que una part de la calor que emet la anomenar aire la mescla de gasos de l atmosfera venusiana. Terra escalfada pel Sol surti de l atmosfera, de manera que manté la temperatura mitjana terrestre al voltant dels 15 C. Per això, l efecte 2. En l atmosfera hi ha dues capes que estan més calentes per la part que produeix aquest gas a l atmosfera rep el nom d efecte d hivernacle. inferior que per la part superior, i dues capes més que, per contra, Explica quin és el resultat d un augment de l efecte d hivernacle. Per què estan més calentes per la part de dalt que per la part de sota. l activitat humana pot fer augmentar l efecte d hivernacle? Identifica quines són cadascuna. Ozonosfera Les idees fonamentals estan destacades sobre fons verd. Les activitats et permetran repassar els continguts treballats en la pàgina. El símbol al costat d algunes activitats indica que has de buscar la informació en els conceptes clau del final del llibre. Continguts per aprendre més coses i per fer pràctiques al laboratori Una pàgina completa per a un contingut desenvolupat a fons. A FONS Tipus d insectes Dins del regne animal, els insectes constitueixen el grup presenten és deguda, principalment, a les adaptacions amb el nombre d espècies i d individus més nombrós. als diversos ambients on viuen. Tota aquesta varietat Es coneixen prop d un milió d espècies diferents fa que els insectes es classifiquin en diversos grups, d insectes. La varietat de mides i de formes que entre els quals destaquen els següents: Himenòpters. Formigues, abelles, etc. Dípters. Mosques i mosquits. Coleòpters. Escarabats. Tenen dos parells d ales membranoses, Tenen un parell d ales membranoses. Tenen dos parells d ales. Les anteriors són tot i que alguns no en tenen. L aparell Les posteriors estan reduïdes a òrgans gruixudes, dures i opaques, i les posteriors, bucal està adaptat per llepar, mossegar que mantenen l equilibri quan volen, membranoses, i les tenen plegades sota i xuclar líquids. Viuen en societats anomenats balancins. L aparell bucal les primeres quan estan en repòs. L aparell organitzades. és xuclador. bucal és mossegador i mastegador. Dermàpters. Estisoretes. Ortòpters. Saltamartins i grills. Heteròpters. Xinxes. Tenen les ales anteriors molt curtes i les Tenen dos parells d ales, les anteriors Tenen dos parells d ales. Les anteriors posteriors molt grosses i membranoses, endurides i les posteriors plegades tenen una part engruixida i les posteriors plegades sota les primeres en estat de sota les primeres. L aparell bucal són membranoses. La boca està repòs. L aparell bucal és mastegador. és mastegador. adaptada per perforar i per xuclar. Lepidòpters. Papallones i arnes. Odonats. Libèl lules. Sifonàpters. Puces. Tenen dos parells d ales membranoses Tenen dos parells d ales estretes, No tenen ales. Les potes estan adaptades amb escates. L aparell bucal és xuclador, grosses i membranoses. L aparell per fer salts. La boca és xucladora i està i està enrotllat en estat de repòs. bucal és mastegador. adaptada per perforar la pell. 84 Ciència a l abast Elaboració i observació d un model experimental Els insectes tenen un esquelet extern format per quitina, que al seu torn està recoberta per una capa prima de cera o de greix que la impermeabilitza. Aquesta impermeabilització és d una importància vital, especialment per als insectes que viuen en contacte amb l aigua, com el sabater (Gerris lacustris). Aparentment, podríem dir que el sabater no s enfonsa a l aigua perquè és un animal molt lleuger, però la realitat és que, per a un animal de la mida d un sabater, l aigua és molt perillosa, ja que si l insecte s arribés a mullar no es podria desenganxar de l aigua. Un model ens permetrà observar la diferència que hi ha entre un sabater amb les potes impermeabilitzades i un altre amb les potes sense impermeabilitzar. Preparem els models per observar el comportament que tenen 1. Retallem dues figures iguals de cartolina, com les de la fotografia de la dreta, que representaran els dos insectes. El cos ha de ser un rectangle de 4 6 cm, i les potes han de tenir una longitud d uns 5 cm. A continuació, dobleguem les potes perquè l insecte se sostingui a sobre. 2. Amb una espelma, cobrim amb cera les potes d un dels dos insectes fins a la meitat de l altura de l animal, mentre que les de l altre insecte les deixem sense encerar. 3. Posem els dos models de sabater amb les potes recolzades sobre l aigua i esperem uns deu minuts. Hem d anotar el comportament dels dos insectes abans de posar-los sobre l aigua, al principi d estar sobre l aigua, al cap de dos minuts i un cop passats deu minuts. Observem i anotem el comportament dels models Els sabaters són insectes que caminen sobre l aigua sense enfonsar-s hi. Sura després Sura després Es manté sobre les potes Sura al principi de dos minuts de deu minuts Model amb les potes sense encerar Model amb les potes encerades Interpretem les diferències observades És fàcil comprovar la diferència entre un insecte i l altre. La cera impermeabilitza el paper, de la mateixa manera que impermeabilitza el cos dels insectes. 21. Què els podria passar als insectes com els sabaters si perdessin la capa impermeabilitzant? 22. Quin factor permet als sabaters recolzar-se sobre l aigua i caminar-hi per sobre? 23. Les aranyes poden recórrer la tela que han elaborat sense quedar-s hi enganxades. El que has observat en el model experimental, et permet elaborar alguna hipòtesi per explicar aquest fet? 85 Les experiències al final dels continguts et posen la ciència a l abast. Estan explicades de manera molt clara i es poden fer fàcilment. Al llarg del llibre s han ordenat de manera que puguis seguir cada una de les fases que els investigadors duen a terme segons el mètode científic. 2

3 A E Antera B F Calze (sèpals) C G Corol la (pètals) D H A A C Coll Segments B Escòlex B D Ventosa Garfis Cambra on habita l animal Reina Abellot Raspall plomós Obrera Doble pàgina amb activitats finals Les activitats finals estan plantejades perquè puguis comprovar tot el que recordes de la unitat, i relacionen i integren uns continguts amb uns altres. En cada activitat s indica el grau de dificultat que té: Senzilla Mitjana Complicada Activitats 24. Copia el dibuix d aquesta esponja i indica-hi per mitjà de fletxes el recorregut que fa el corrent d aigua des que hi entra fins que en surt. 25. En el dibuix següent es poden observar diversos porífers i celenterats. a) Identifica-hi els animals de cada grup. b) Dels celenterats identificats, indica quins tenen forma de pòlip i quins de medusa. 26. Algunes anemones viuen fixades en conquilles ocupades per bernats ermitans. La relació que s estableix és beneficiosa per a les dues espècies. Podries explicar per què? 27. Identifica a quin grup d invertebrats pertanyen els animals representats. 28. Els anèl lids són un grup d invertebrats que tan sols poden viure en medis aquàtics o terrestres molt humits. Justifica a què creus que és degut aquest fet Les fotografies següents són d un anèl lid i d una eruga. a) Identifica quin és cadascun. b) En què s assemblen i en què es diferencien? 30. La tènia o solitària és un cuc platihelmint en forma de cinta que pot arribar a fer quatre metres de longitud. A la part anterior del cos presenta una protuberància anomenada escòlex o cap, proveïda de quatre ventoses i d una corona de garfis punxeguts. A continuació té una porció prima, anomenada coll, i també nombrosos segments, la mida i l edat dels quals augmenten a mesura que ens allunyem de l escòlex. a) Per a què utilitza la tènia les ventoses i els garfis? b) Investiga com es reprodueix la tènia i com és el seu cicle vital. 31. Identifica a quin grup de mol luscs pertanyen els animals d aquestes fotografies. 32. Els musclos, les cloïsses i les ostres són bivalves, 34. Indica a quins grups d artròpodes corresponen també coneguts amb el nom de pelecípodes. aquestes descripcions. a) Busca en els conceptes clau el significat a) Tenen dos parells d antenes. de pelecípode i explica per què s anomenen així. b) Tenen quatre parells de potes. b) En què es diferencien els bivalves c) Presenten tres parells de potes articulades. dels gasteròpodes? d) Tenen el cos dividit en cap i tronc. 33. El nàutil és un mol lusc que s allotja 35. A quin grup d artròpodes en una conquilla enrotllada en espiral. L interior pertany el porquet de Sant de la conquilla està dividit en compartiments plens Antoni? Quines característiques de gas que li serveixen per surar. L animal habita et permeten incloure l únicament en l última cambra. en aquest grup? És aquàtic o terrestre? a) En quin grup de mol luscs s inclou el nàutil? Per què? b) Quina és la principal diferència entre un nàutil i un pop? UNA ANÀLISI CIENTÍFICA Les societats d insectes Les abelles són insectes socials que viuen en comunitats de més de individus. Hi ha tres tipus d abelles: la reina, una en cada rusc, que té la funció de pondre ous; els abellots, encarregats de fecundar la reina, i les obreres, que són la majoria i les que construeixen les cel les del rusc, cuiden les larves, recullen el nèctar i el pol len, elaboren la mel, etc. 37. Quins dels animals següents també es consideren insectes socials? a) Tèrmits, formigues i vespes. b) Papallones, arnes i escarabats. c) Xinxes, polls i puces. d) Llagostes, pugons i escarabats de cuina o paneroles. 38. Quines característiques dels artròpodes pots reconèixer en les abelles? 36. El dibuix següent representa una estrella de mar. a) Copia l i indica-hi les parts següents: braços, aparell ambulacral i peus ambulacrals. b) De què s alimenten les estrelles de mar? Quins mecanismes utilitzen per fer-ho? 39. En les obreres, el tercer parell de potes és com una mena de raspall plomós. Quina finalitat creus que pot tenir aquesta estructura? 40. En un rusc, aproximadament el 99 % de les abelles són obreres. a) Si el rusc està format per abelles, quantes d aquestes seran obreres? b) Quants abellots hi haurà? Quin percentatge representen? 41. Quin paper duen a terme dins del rusc les tres classes d abelles que el formen? N hi ha cap que sigui més necessària que les altres? 87 En l apartat Una anàlisi científica podràs examinar un tema concret o aplicar els teus coneixements a un cas particular de la vida quotidiana. En aquest apartat es plantegen preguntes amb les quals podràs treballar i desenvolupar la teva competència científica. Un resum i una lectura per acabar la unitat El Resum està estructurat de manera molt esquemàtica perquè tinguis en una sola pàgina el més essencial de la unitat. Les activitats et permeten treballar-lo o bé et demanen que n elaboris un de nou. Resum ELS INVERTEBRATS Porífers Celenterats Cucs Mol luscs Artròpodes Equinoderms Tenen el cos en forma de sac i perforat per nombrosos porus. Són animals filtradors que viuen fixats al substrat. No tenen ni òrgans ni aparells. Tenen una gran capacitat de regeneració. Tenen el cos tou i amb tentacles. Poden presentar dues formes: la de pòlip (fixat al substrat) i la de medusa (vida lliure). Són carnívors. Tenen el cos tou i sense esquelet. Poden ser: Platihelmints. Tenen el cos pla dividit en segments. Nematodes. Tenen el cos cilíndric i sense divisions. Anèl lids. Tenen el cos cilíndric dividit en anells. Tenen el cos tou i dividit en tres parts: el cap, la massa visceral i el peu. Molts tenen conquilla. Tenen una alimentació molt variada. Respiren per brànquies (aquàtics) o per pulmons (terrestres). Alguns presenten metamorfosi. Tenen un esquelet extern de quitina i potes articulades. El cos està segmentat i dividit en tres parts: el cap, el tòrax i l abdomen. Tenen una alimentació molt variada. Respiren a través de tràquees (terrestres) i de brànquies (aquàtics). Experimenten mudes, i alguns, metamorfosi. Tenen un esquelet intern format per plaques, situat a sota de la pell. Respiren a través de la pell, utilitzant l aparell ambulacral, i alguns a través de brànquies. Són carnívors. Presenten metamorfosi. 42. Fes un esquema amb la classificació dels mol luscs, els artròpodes i els equinoderms, i inclou les característiques més importants de cadascun. 43. Indica quin tipus de respiració tenen aquests grups d invertebrats. a) Equinoderms. b) Platihelmints. c) Bivalves. d) Insectes. e) Crustacis. 44. Quins invertebrats poden presentar metamorfosi? 45. Quin grup d invertebrats presenta un sistema de locomoció únic? Com s anomena aquest sistema? En quina altra funció intervé? Les trampes de les aranyes Un cop acabat el raïm, vaig girar-me de panxa a terra, vaig agafar-me la barbeta amb les mans i vaig examinar el marge del darrere. Un llagost verd i petit, de cara llarga i melangiosa, contreia nerviosament les potes posteriors. les empremtes de cap bèstia, i sabia gens què ho podia haver nitzar expedicions i va viatjar sa escampades, no ho podien ser, magnífica peça d artesania i no la vida als animals. Va orga- Damunt d un bri de molsa hi havia aclofat un fràgil cargol que ge gairebé vertical d una mane- GERALD DURRELL, espècies animals. Va complir què hauria pogut pujar un mar- fet. per tot el món recol lectant semblava que rumiés tot esperant ra tan estranya? A més, no semblaven empremtes. Vaig burxar Editorial Empúries quan va fundar el Zoo de l illa La meva família i altres animals. un somni que tenia de petit el rou del vespre. Un àcar de color roig de pruna, de la mida d una punta de llumí, que semblava un bri d herba. No es va moure 1925, a l Índia, tot i que va Cinc anys després va el caire d un d aquests cercles amb Gerald Durrell va néixer el de Jersey, que va dirigir des del un caçador panxut, bregava per gens. Vaig començar a pensar que viure fins al 1939 a l illa grega crear la Fundació Jersey per avançar entre la selva de molsa. aquelles marques es devien haver de Corfú, on es va interessar a la Preservació de la Fauna Era un món microscòpic ple de produït [...] només de créixer la molt per la zoologia. Amb vint Salvatge. Ha escrit molts llibres sobre els seus viatges i so- vida, un món fascinador. Mentre molsa. Vaig tornar a burxar, amb anys va entrar a formar part observava l àcar que avançava més energia, i tot d una el cor em del Zoo de Whipsnade com a bre com va cuidar els animals lentament, vaig adonar-me d una cosa molt curiosa. A la su- d herba hagués trobat un ressort Des de llavors va dedicar tota lectar. va fer un salt. Va ser com si el bri estudiant i cuidador d animals. exòtics que va trobar i recolperfície verda i apelfada de la ocult, perquè tot el cercle va aixecar-se com una escotilla. M ho COMPRENC EL QUE LLEGEIXO molsa hi havia escampades unes marques circulars molt tènues, vaig mirar bé i vaig veure, molt cada una de la mida d un xíling. sorprès, que de fet sí que ho era, 46. Què va cridar l atenció del protagonista del relat Eren tan tènues que només les una escotilla recoberta de seda i mentre observava l àcar? Què es va preguntar? veies si les miraves des de certs amb el caire destrament bisellat 47. Què era massa irregular i desordenat? Per què angles. Em recordaven la lluna que encaixava perfectament a la no podien ser les empremtes d un animal? plena darrere d una boira espessa. Eren cercles gairebé invisibles, amagava. El caire de l escotilla boca del clotet tapissat de seda que 48. Com són les trampes de les aranyes però semblava que es moguessin, estava enganxat a la boca del que es descriuen en el text? canviaven de forma. Vaig rumiar túnel mitjançant una solapeta de 49. Per a què creus que les aranyes utilitzen debades què podia haver-les fetes. Eren massa irregulars, mas- contemplar encantat aquesta seda que feia de frontissa. Vaig les trampes? NO T HO PERDIS Llibres: En la pantalla: Las hormigas Mars de corall. BBC (TV3) BERNARD WERBER. Editorial Plaza & Janés L espectacle dels esculls de corall. El mascle 327 presencia l estranya mort de les seves Microcosmos companyes i busca algun aliat que l ajudi. Documental sobre els petits habitants del camp. Insectos que viven en familia MARIE FARRÉ. Ediciones Altea En la xarxa: Mostra les característiques de les societats formades per alguns insectes (abelles, formigues i tèrmits). Pàgina molt completa sobre els insectes. Destaca la secció Me pregunto por qué las arañas tejen telas de macrofotografies amb comentaris sobre un gran nombre AMANDA O'NEILL. Editorial Everest d espècies (en anglès). Respostes divertides a preguntes complicades sobre el món dels insectes. Pàgina dedicada als invertebrats del sòl. EL RACÓ DE LA LECTURA Una selecció de textos creen El racó de la lectura. Aquí podràs llegir alguns fragments interessants, a més de dades biogràfiques i altres informacions. Unes preguntes et permetran desenvolupar la comprensió lectora. Per acabar, et recomanem alguns llibres o revistes, pel lícules i documentals, i adreces d Internet Els conceptes clau definits al final del llibre Al final del llibre trobaràs els Conceptes clau, que és una relació de conceptes importants que s han tractat al llarg de les unitats. Conceptes clau A dherència Capacitat d un material per enganxarse a un altre. Aplicat als líquids es refereix a la capacitat que tenen per humitejar el recipient que els conté o els objectes que hi ha submergits. ADN Substància orgànica de la cèl lula que conté la informació hereditària i que es transmet d una generació a la següent. Aire Mescla de gasos que forma l atmosfera de la Terra. Algues Grup de protoctists unicel lulars o pluricel lulars les cèl lules dels quals no formen teixits. Viuen a l aigua i són capaços de fer la fotosíntesi. Anèl lids Grup d animals invertebrats, amb el cos allargat i tou, dividit en segments o en anells, com per exemple el cuc de terra. Del llatí, anellus: anell petit. Angiospermes Grup de plantes amb flors i llavors tancades dins d un fruit, com la pomera i la rosella. Del grec, aggeîon: vas o receptacle, i spérma: llavor. Antera Part de l estam que conté els grans de pol len. 218 Anticicló Bipartició Massa d aire en què la pressió atmosfèrica és més alta que al seu voltant. cèl lula o un organisme es divideix en Procés de reproducció pel qual una dues parts. Any llum Distància que recorre la llum en un any. Bípede Equival a uns 9,5 bilions de quilòmetres. Animal que té dos peus o dues potes. Bivalves Aràcnids Grup de mol luscs que no presenten Grup d artròpodes que tenen un parell un cap diferenciat, i que tenen un peu de quelícers, un parell de pedipalps, aplanat en forma de destral i una conquilla amb dues valves o peces articu- quatre parells de potes i no tenen antenes, com l aranya i l escorpí. lades que encaixen l una en l altra, com les cloïsses o les escopinyes. Del llatí, Artròpodes bi: dos, i valva: porta. Grup d animals invertebrats que estan recoberts d un exosquelet i que tenen el cos segmentat i proveït de potes Massa de lava de grans dimensions llen- Bomba volcànica articulades, com l escarabat, l aranya o çat a l aire en una erupció volcànica. el cranc. Del grec, árthron: articulat, i podós: peu. C aducifoli Vegetal que perd les fulles quan comença l estació desfavorable, com el Asteroide Cos sòlid, generalment rocós o metàl lic, de petites dimensions que es tro- pollancre. ba a l espai i que orbita al voltant del Caliptra Sol. Estructura en forma de didal que protegeix l extrem de les arrels de les plantes. Astre Qualsevol objecte natural que es troba a l espai i que emet, absorbeix o reflecteix llum, de manera que es pot cap- Part exterior de la flor, formada per fu- Calze tar per mitjà d un instrument d observació. sèpals. lles generalment verdes anomenades Atmosfera Càpsida Capa de gasos que envolta un planeta. Embolcall de proteïnes que envolta el L atmosfera terrestre està formada per material genètic dels virus. aire. Del grec, atmós: vapor, i sphaîra: esfera. Carbonats Sals formades per carboni. Deriven de Autòtrof l àcid carbònic. Organisme que pot produir substàncies orgàniques per si mateix utilitzant Carnívor una font d energia, com la llum solar, i Referit a un animal, que s alimenta d altres animals, com el lleó o el tigre. Re- prenent del medi substàncies inorgàniques com l aigua i les sals minerals. ferit a una planta, que a més de ser autòtrofa també es nodreix d insectes, com Del grec, autós: un mateix, i trophé: alimentació. la dionea. Del llatí, carni: carn, i vorare: devorar. B iosfera Conjunt de tots els éssers vius que habiten la Terra. Del grec, bíos: vida, i Animal que s alimenta de restes d ani- Carronyaire sphaîra: esfera. mals morts, com el voltor. Cefalòpodes Diatomees Grup de mol luscs que tenen el cap envoltat de tentacles i que generalment cel lulars planctòniques, que tenen Grup d algues microscòpiques i uni- no tenen conquilla, com el pop. Del una closca silícia amb dues valves de grec, kephalé: cap, i podós: peu. mides diferents que encaixen entre si. Cendra volcànica Dilatació Roca triturada en fragments petits, de la mida de grans de sorra, una substància quan s augmenta de Cefalòpode. Augment de volum que experimenta que surt llançada a l exterior durant temperatura. una erupció volcànica. Coníferes Dimorfisme sexual Citoplasma Grup de plantes gimnospermes, amb Presència de dues formes o dos aspectes diferents en la forma masculina i fe- En una cèl lula, regió situada entre la flors petites i poc vistoses en forma de membrana plasmàtica i el nucli, on hi con, com els pins i els avets. menina en els individus d una espècie, ha els diversos orgànuls cel lulars. com per exemple en els lleons i els Corni paons. Clima De corn (banya) o amb les característiques d aquest. Conjunt de condicions atmosfèriques Dissolució que caracteritzen una zona durant un llarg període de temps. Corol la Mescla homogènia que resulta de dissoldre una o més substàncies en una Part de la flor que protegeix els òrgans Clitel sexuals, formada per fulles acolorides altra, que generalment és un líquid. Zona engruixida, com si fos una sella i vistoses anomenades pètals. Dissolvent de muntar, relacionada amb la funció reproductiva, que està al centre del cos Criptògames Substància capaç de contenir-ne una de molts anèl lids, com el cuc de terra. Nom que s utilitza per designar les plantes que no tenen flors, com les molses qual forma una mescla homogènia. altra en proporcions variables, amb la Clorofil la i les falgueres. Del grec, kryptós: amagat, i gámos: unió. E bullició Substància de color verd que utilitzen les plantes, les algues i alguns bacteris Pas de l estat líquid al gasós a la temperatura d ebullició específica de cada autòtrofs per fer la fotosíntesi. Cristall Substància sòlida, mineral o orgànica, substància. Cloroplast els components de la qual estan disposats ordenadament. Pot mostrar o no Eclipsi Orgànul exclusiu de les cèl lules vegetals, on es duu a terme la fotosíntesi. un aspecte extern amb cares planes. Situació que es produeix quan la Lluna projecta la seva ombra sobre la Ter- Té un pigment de color verd anomenat clorofil la. Crustacis ra, o la Terra en projecta la seva sobre Grup d animals artròpodes, gairebé tots la Lluna. Columna magmàtica marins, amb dos parells d antenes al Magma contingut a la xemeneia volcànica que durant una erupció puja cap tes, com el llagostí o el cranc de riu. cap i generalment cinc parells de po- Eclíptica Pla imaginari sobre el qual la Terra traça la seva òrbita al voltant del Sol. a la superfície, alhora que perd els gasos que porta dissolts. D ensitat Magnitud que expressa la relació entre Combustió Embrió la massa d un cos, o d una substància, Reacció química en la qual un combustible reacciona amb l oxigen i es proenvolupament d un individu. En les i el seu volum. En els animals, primeres etapes del desdueix un despreniment d energia que Depressió plantes amb flors, l esbós de la nova es manifesta habitualment amb una incandescència o una flama. fèrica és més baixa que al seu voltant. Massa d aire en què la pressió atmos- planta que està contingut en la llavor. Equinocci Compost químic Desgasificació Moment de l any en què la durada del Substància pura que es pot descompondre en altres substàncies diferents o amarat en la porositat d una matèria dotze hores. Del llatí, aequus: igual, i Separació del gas dissolt en un líquid dia i la nit és exactament la mateixa: per mètodes químics. sòlida. nox: nit. 219 Cada concepte està definit i explicat d una manera senzilla perquè el puguis entendre fàcilment. Es tracta d un element de consulta que utilitzaràs al llarg de tot el curs. 3

4 Índex BLOC I. LA TERRA EN L UNIVERS 1. L univers i el sistema solar 1. L univers. Idees antigues i actuals Els components i l origen de l univers Les mides i les distàncies en l univers El sistema solar Els planetes interiors Els planetes exteriors Els asteroides i els cometes Coneixement històric de l univers A fons. El que veiem al cel nocturn Ciència a l abast. Identificació d un problema científic Una anàlisi científica. La superfície de la Lluna El racó de la lectura. L univers en una closca de nou La Terra 1. El planeta Terra Els moviments de la Terra Les estacions La Terra i la Lluna Les capes de la Terra. La geosfera Les altres capes: l atmosfera, la hidrosfera i la biosfera Dos medis per a la biosfera A fons. El calendari i els moviments de la Terra Ciència a l abast. Anàlisi d un text científic. Cerca d informació.. 35 Una anàlisi científica. La rigidesa del mantell terrestre El racó de la lectura. Aventura al centre de la Terra BLOC II. LA TERRA, UN PLANETA HABITAT 3. Els éssers vius 1. Característiques dels éssers vius La composició química dels éssers vius La cèl lula Les cèl lules animals i vegetals Els organismes unicel lulars i els pluricel lulars La classificació dels éssers vius Els cinc regnes Les espècies La biodiversitat A fons. El microscopi Ciència a l abast. Formulació d hipòtesis Una anàlisi científica. Les colònies de diatomees El racó de la lectura. La biodiversitat de les praderies Els animals vertebrats 1. El regne dels animals Característiques dels vertebrats Els mamífers Els ocells Els rèptils Els amfibis Els peixos A fons. L espècie humana Ciència a l abast. Execució d un esquema científic Una anàlisi científica. Ous d ocells i ous de rèptils El racó de la lectura. Viure entre ximpanzés Els animals invertebrats 1. Els porífers i els celenterats Els cucs Els mol luscs Els artròpodes Els equinoderms A fons. Tipus d insectes Ciència a l abast. Elaboració d un model experimental Una anàlisi científica. Les societats d insectes El racó de la lectura. Les trampes de les aranyes Les plantes i els fongs 1. El regne de les plantes Les plantes sense flors Les plantes amb flors Les fulles, la tija i l arrel La nutrició de les plantes La relació en les plantes La reproducció de les plantes El regne dels fongs Ciència a l abast. Observació, mostreig i classificació Una anàlisi científica. La nutrició de les plantes El racó de la lectura. El trífid, un arbre estrany Els éssers vius més senzills 1. El regne dels protoctists El regne de les moneres Els virus Els microorganismes i el seu paper en la biosfera Les malalties produïdes per microorganismes La lluita contra les malalties infeccioses A fons. Els líquens Ciència a l abast. Obtenció de mostres i classificació Una anàlisi científica. El creixement dels bacteris El racó de la lectura. El bacil robat

5 BLOC III. ELS MATERIALS DEL NOSTRE PLANETA 8. L atmosfera terrestre 1. L atmosfera terrestre: la composició de l aire L estructura de l atmosfera L origen de l atmosfera L estat de l atmosfera. La meteorologia La pressió atmosfèrica i el vent La humitat i els núvols Les precipitacions Les previsions meteorològiques i el clima L impacte de les activitats humanes La correcció de l impacte sobre l atmosfera A fons. Observació del cel Ciència a l abast. Presa de dades Una anàlisi científica. El mal d altura i l entrenament físic en altitud El racó de la lectura. Viatge d un naturalista al voltant del món Les roques 1. Les roques estan formades per minerals Les roques sedimentàries Les roques ígnies Les roques metamòrfiques El cicle de les roques Els usos de les roques A fons. Els fòssils Ciència a l abast. Anàlisi de resultats. Simulació Una anàlisi científica. Combustibles fòssils i impacte ambiental..183 El racó de la lectura. Els refugis de pedra BLOC IV. LA MATÈRIA 12. La matèria i les seves propietats 1. La matèria La mesura La longitud La superfície El volum La massa La densitat Altres magnituds fonamentals A fons. L error en les mesures Ciència a l abast. Anàlisi de resultats. Representacions gràfiques Una anàlisi científica. La mesura i la història El racó de la lectura. La naturalesa dels cossos La hidrosfera terrestre 1. L aigua de la Terra L aigua dels oceans L aigua dels continents El cicle de l aigua L aigua que necessitem L aigua potable La qualitat de l aigua A fons. Quan la hidrosfera esdevé una amenaça Ciència a l abast. Control de variables en un experiment Una anàlisi científica. L ús de l aigua El racó de la lectura. Sobre l aigua La diversitat de la matèria 1. Els estats de la matèria Els canvis d estat Les mescles Les substàncies pures. Compostos i elements Materials del segle XXI Els residus i el reciclatge Ciència a l abast. Interpretació de resultats. Elaboració d un informe científic Una anàlisi científica. L enigma de les claus El racó de la lectura. La fabricació de cavorita CONCEPTES CLAU Els minerals 1. Els materials de la geosfera La classificació i l origen dels minerals Les propietats dels minerals La importància i la utilitat dels minerals A fons. Explotacions mineres i impactes ambientals Ciència a l abast. Anàlisi de resultats. Taules de dades Una anàlisi científica. Les activitats mineres El racó de la lectura. El metge

6 1 L univers i el sistema solar PLA DE TREBALL En aquesta unitat Coneixeràs com és i com es va originar l univers i els principals elements que el componen. Aprendràs a treballar amb les enormes distàncies de l univers i a fer càlculs senzills. Et familiaritzaràs amb els components del sistema solar, les característiques i els moviments de cadascun. Desenvoluparàs la teva capacitat d observació del cel nocturn per poder-hi reconèixer els diferents objectes. Adquiriràs habilitats per comparar les dimensions del Sol i els planetes amb objectes quotidians. Edwin Aldrin.

7 Mòdul lunar. L any 1865, Jules Verne va escriure De la Terra a la Lluna, una novel la en la qual descrivia un viatge fantàstic al nostre satèl lit. Però l ésser humà no va trepitjar la Lluna fins al cap d un segle, concretament el 20 de juliol de Aquell dia, el mòdul lunar de la nau Apollo 11 es va posar a la superfície lunar amb els astronautes Neil Armstrong i Edwin Aldrin, que van ser les primeres persones que van trepitjar el nostre satèl lit. En el viatge els acompanyava l astronauta Michael Collins, que es va mantenir en òrbita lunar. Quan Armstrong va posar el peu a la Lluna, va dir: «Aquest és un petit pas per a un home, però un gran salt per a la humanitat». Des d aleshores els humans hem visitat la Lluna cinc vegades més. RECORDA I RESPON 1. Antigament els astrònoms observaven el cel a ull nu. Quins instruments es fan servir actualment per observar els estels i els altres astres? 2. La Lluna és el satèl lit de la Terra. Saps què és un satèl lit? 3. Recordes els noms dels planetes que formen part del sistema solar? 4. Saps què és un cometa? a) Un estel que es desplaça. b) Un planeta. c) Un meteorit. d) Una massa de glaç, pols i roca que gira al voltant del Sol. Busca la resposta Tots els planetes del sistema solar tenen satèl lits?

8 1 L univers. Idees antigues i actuals Univers geocèntric. Univers heliocèntric. Quan mirem el cel en una nit clara, sabem que els astres que emeten una llum intermitent sobre el cel fosc són estels semblants al nostre Sol, i que es troben a una distància enorme de nosaltres. Fa tot just uns cent cinquanta anys que l ésser humà disposa d instruments per explorar l univers. Anteriorment, les teories que intentaven explicar com era l univers es basaven en observacions fetes a ull nu, i per aquesta raó resultaven molt incompletes: Teoria geocèntrica. La van proposar els grecs antics. Afirmava que la Terra es mantenia quieta al centre de l univers, i que els estels, el Sol, els planetes i la Lluna giraven al seu voltant. Teoria heliocèntrica. La va enunciar fa cinc-cents anys l astrònom Nicolau Copèrnic. Proposava que el Sol es mantenia quiet i que els planetes, entre els quals hi havia la Terra, giraven al seu voltant. Aquesta teoria va ser molt discutida, fins que l any 1610 el matemàtic Galileo Galilei es va construir un telescopi i, després d observar el moviment dels planetes i les seves llunes, va donar la raó a Copèrnic. Actualment sabem que cap de les dues teories és correcta. El Sol no és més que un petit estel que es troba en una de les moltes galàxies que hi ha a l univers. I ni tan sols hi ha un lloc que es pugui considerar que és el centre de l univers. Constel lacions i déus de l antiguitat Fa més de tres mil anys, els éssers humans van observar que els estels, vistos des de la Terra, semblava que s agrupaven formant figures capritxoses, i les van anomenar constel lacions. Cada cultura les va interpretar de maneres diferents, les van associar a animals fabulosos, herois i déus. Les històries associades a cada constel lació formen part de la mitologia. Tenen un valor històric i cultural, però no es poden considerar com una explicació de l origen dels estels. A FONS Superstició i ciència: astrologia i astronomia En l antiguitat, quan els astròlegs observaven els estels s imaginaven que hi havia una determinada connexió entre els estels i els afers humans, de manera que elaboraven horòscops per predir el futur. Actualment encara hi ha moltes persones que creuen que hi ha aquesta relació. Però totes les investigacions científiques sobre aquest tema han demostrat que no és així. L astrologia no té cap fonament científic, i no s ha de confondre amb l astronomia, que és la ciència que estudia els astres i l univers. Creus que els horòscops tenen alguna base científica? 8

9 2 Els components i l origen de l univers Gràcies a les modernes investigacions dels astrònoms, podem saber quins components té l univers, fins i tot quan i com es va formar. L univers està format per galàxies, separades entre si per distàncies enormes. L espai que hi ha entre elles és buit. Les galàxies no estan repartides d una manera uniforme en l univers, sinó que formen grups anomenats cúmuls de galàxies. La nostra galàxia és la Via Làctia, i forma part del cúmul de galàxies de Verge. Les galàxies estan formades per estels. Una galàxia pot contenir entre cent mil i cinc-cents mil milions d estels, entre els quals hi ha núvols enormes de pols i de gas que anomenem nebuloses. L altíssima temperatura que s assoleix a l interior dels estels els fa brillar, és a dir, emeten llum i calor. El nostre estel és el Sol, i està situat en un dels braços espirals de la Via Làctia. Hi ha molts estels que tenen planetes que giren al seu voltant i formen sistemes planetaris. El nostre és el sistema solar. Alguns planetes tenen satèl lits que giren al seu voltant. El satèl lit de la Terra és la Lluna. L univers està format per galàxies, en les quals hi ha estels que poden tenir sistemes planetaris formats per planetes i satèl lits. L origen de l univers El 1929, l astrònom Edwin Hubble va demostrar que l univers contenia milions de galàxies que s allunyen les unes de les altres a unes velocitats enormes, com si fossin els fragments d una explosió. Això implica que l univers augmenta de dimensions amb el temps en un procés d expansió. L inici d aquesta expansió devia ser una explosió de grans dimensions. Els astrònoms l anomenen la gran explosió (Big Bang), i calculen que va passar fa uns quinze mil milions d anys. Cúmul de galàxies. Via Làctia. Sistema solar. 1. Busca en els conceptes clau el significat d astre. 2. Què són les constel lacions? I la mitologia? Quina relació hi ha entre les constel lacions i els horòscops? 3. Quina és la diferència entre l astrologia i l astronomia? De les dues, quina és una ciència? 4. Indica quin és el cúmul de galàxies, la galàxia i el sistema planetari als quals pertany la Terra. 9

10 3 Les mides i les distàncies en l univers La Terra ens sembla molt gran, però si la comparem amb el Sol és molt petita. El Sol, al seu torn, no és més que un dels moltíssims estels que formen la Via Làctia. Es calcula que en la nostra galàxia hi ha més de cent mil milions d estels que estan separats per distàncies enormes. Si reduïssim el Sol a la mida d un cigró, l estel més proper seria un altre cigró situat a 540 quilòmetres. No podríem distingir a ull nu la Terra, ja que seria com una partícula de pols situada a més de dos metres del nostre «cigró». La Via Làctia estaria formada per uns cent mil milions de cigrons repartits en un cercle de set milions de quilòmetres de radi. Totes aquestes magnituds són difícils d imaginar. El Sol té un radi 109 vegades més gran que el de la Terra. Les unitats en l astronomia Per poder treballar amb aquestes distàncies tan gegantines, els astrònoms utilitzen, principalment, dues unitats: La unitat astronòmica. És la distància que hi ha entre la Terra i el Sol, uns 150 milions de quilòmetres. Mercuri és a 0,4 unitats astronòmiques del Sol; Mart és, aproximadament, a 1,5 unitats astronòmiques del Sol, i Plutó, a unes 39,4 unitats astronòmiques del Sol. L any llum. És la distància que recorre la llum en un any. Com que la llum recorre quilòmetres cada segon, en un any recorre uns nou bilions i mig de quilòmetres. La llum del Sol tarda tan sols vuit minuts i vint segons a recórrer els gairebé 150 milions de quilòmetres d espai buit que ens separen. L estel més proper al Sol, Alfa Centaure, està situat a uns quatre anys llum. Betelgeuse és un estel que està situat a més de 500 anys llum de nosaltres. 5. Sabent que la distància que hi ha entre el Sol i la Terra és d una unitat astronòmica i que des del Sol fins a Plutó hi ha 39,4 unitats astronòmiques, calcula a quants quilòmetres es troba Plutó de la Terra. 6. Imagina t que avui a la nit observes el cel i veus l explosió de l estel Betelgeuse. Quin any s hauria produït, realment, aquesta explosió? A FONS El temps en l espai La Via Làctia té uns anys llum de diàmetre; la llum tarda uns cent mil anys a creuar-la. Pot ser que alguns dels estels que veiem ara mateix ja no existeixin, però no ho podrem saber fins que deixi d arribar-nos la seva llum. L any 1054, l astrònom xinès Iang Wei-te Nebulosa del Cranc. va observar l explosió d un estel. Actualment sabem que aquell estel, del qual ara tan sols queda un núvol de pols i de gas anomenat nebulosa del Cranc, era a anys llum. Quin any va explotar realment aquell estel? 10

11 4 El sistema solar El nostre sistema planetari es va formar fa uns cinc mil milions d anys a partir del gas i la pols d una nebulosa. Al centre s hi troba el Sol, l estel que dóna nom al sistema. Està format, fonamentalment, per dos gasos: hidrogen i heli. Els altres astres del sistema solar es classifiquen actualment en: Planetes. Són cossos amb forma esfèrica que giren al voltant del Sol i que tenen unes dimensions molt més grans que els altres astres de la seva òrbita. N hi ha que són rocosos, com Mercuri, Venus, la Terra i Mart, i d altres que són principalment gasosos, com Júpiter, Saturn, Urà i Neptú. Planetes nans. Són cossos amb forma esfèrica que giren al voltant del Sol i en l òrbita dels quals hi ha altres astres de mides semblants. Entre els planetes nans destaca Plutó, situat després de Neptú, i considerat un planeta fins a l any Cossos petits. En aquesta categoria s inclouen tots els altres astres que giren al voltant del Sol, entre els quals destaquen els asteroides i els cometes. A més d aquests astres, també hi ha satèl lits, que són cossos rocosos que giren al voltant d un planeta. Els planetes nans també poden tenir satèl lits. Els moviments de rotació i de translació Els astres tenen dos tipus de moviments: El moviment de rotació. És el moviment de gir d un astre sobre si mateix. La línia imaginària al voltant de la qual es produeix el gir s anomena eix de rotació. El moviment de translació. És el desplaçament d un astre que gira al voltant d un altre astre. El recorregut que fa s anomena òrbita. El pla imaginari en el qual es troba l òrbita de la Terra rep el nom d eclíptica o pla de l eclíptica. A l interior del Sol es produeixen reaccions nuclears. La superfície solar es troba a uns sis mil graus centígrads. Això fa que el Sol emeti llum i calor. 7. Sabent que el Sol, i tot el sistema solar, té un moviment de translació al voltant del centre de la galàxia, descriu tots els moviments que duu a terme un satèl lit. 8. Què anomenem òrbita? 9. Com es diu el pla imaginari on es troba l òrbita terrestre? Pla de l eclíptica Eix de rotació de la Lluna Òrbita terrestre Eix de rotació de la Terra Òrbita lunar 11

12 Mercuri Diàmetre: km Venus Diàmetre: km Terra Diàmetre: km Mart Diàmetre: km 5 Els planetes interiors Mercuri, Venus, la Terra i Mart són els quatre planetes més propers al Sol, i per això s anomenen planetes interiors. Tenen una superfície rocosa, una escorça i un mantell formats per roques, i al centre, un nucli metàl lic. Mercuri. Té un radi gairebé tres vegades més petit que el de la Terra. No té satèl lits ni atmosfera. Les temperatures a la seva superfície són molt extremes; a la part il luminada s assoleixen els 425 C, mentre que a la zona no il luminada la temperatura baixa fins als 170 C. Venus. Té una mida semblant a la de la Terra. No té satèl lits. L atmosfera de Venus es compon, principalment, de diòxid de carboni, i la temperatura superficial és molt alta, d uns 480 C. Presenta una característica curiosa, ja que gira sobre si mateix en el sentit contrari en què ho fan els altres planetes del sistema solar. La Terra. Té un satèl lit, la Lluna. L atmosfera terrestre es compon, principalment, de nitrogen i oxigen. Amb la informació de què disposem actualment, és l únic planeta on hi ha vida. Mart. Té una mida que és, aproximadament, la meitat que la de la Terra. Té dos satèl lits, anomenats Deimos i Fobos. La seva atmosfera és molt escassa, i es compon, sobretot, de diòxid de carboni. A la superfície de Mart la temperatura és molt baixa, d uns 50 C. 10. Enumera els quatre planetes interiors i indica quines característiques comparteixen. El 2004, els robots Spirit i Opportunity van aterrar a Mart i van estudiar la possible existència d aigua a la superfície d aquest planeta. 11. Quin planeta van visitar i fotografiar les sondes espacials Spirit i Opportunity? 12. Quin planeta gira en el sentit contrari en què ho fan tots els altres? 12

13 Júpiter Diàmetre: km Saturn Diàmetre: km Urà Diàmetre: km 6 Els planetes exteriors Els quatre planetes que es troben més allunyats del Sol són Júpiter, Saturn, Urà i Neptú, i s anomenen planetes exteriors. Tenen dimensions enormes i estan constituïts, principalment, per gas, i per aquesta raó es coneixen com els gegants gasosos. Júpiter. És el planeta més gran del sistema solar. Té un diàmetre que és onze vegades més gran que el de la Terra. Té més de 60 satèl lits, els més grans dels quals són Ió, Cal listo, Ganimedes i Europa, i els va descobrir Galileo Galilei l any Saturn. És el segon planeta més gran del sistema solar. Té un diàmetre gairebé deu vegades més gran que el de la Terra. Té més de 50 satèl lits, el més gran dels quals és Tità. Presenta, a més, un sistema d anells molt vistós, format per pols i fragments de roques. Urà. És unes quatre vegades més gran que la Terra. Té més de 25 satèl lits, la majoria petits, i també disposa d un sistema d anells. Té un eix de rotació gairebé horitzontal respecte de la seva òrbita. Neptú. És d unes dimensions una mica més petites que Urà. Té més de 10 satèl lits, un dels quals, Tritó, és força gran i els altres són petits. Neptú Diàmetre: km 13. Quins planetes s anomenen gegants gasosos? Per què reben aquest nom? A FONS El cas de Plutó i d altres planetes nans Fins al mes d agost del 2006, s havia considerat que Plutó era el planeta més extern i petit (2.300 km de diàmetre) del nostre sistema solar. El mateix any, la Unió Internacional Astronòmica (IAU) el va classificar com un planeta nan per tot un seguit de característiques particulars, entre les quals hi ha el fet que orbita conjuntament amb un altre astre, Caront. Hi ha altres astres que tenen aquestes característiques de planetes nans, entre els quals destaquen Ceres i Eris. Ceres és un astre petit de 980 km de diàmetre que està situat entre Mart i Júpiter. Es va descobrir l any 1868 i es va considerar un planeta fins que el 1929 es va requalificar com a asteroide. Eris està situat més enllà de Plutó i té un satèl lit que s anomena Disnòmia. Es va descobrir l any

14 Plutó Mart Mercuri Terra Cometa Neptú Júpiter Venus Saturn Urà Cinturó de Kuiper Cinturó d asteroides Núvol d Oort Les òrbites dels planetes són gairebé circulars i estan situades sobre plans quasi paral lels a l eclíptica. Plutó és un planeta nan amb una òrbita més excèntrica i altament inclinada. 7 Els asteroides i els cometes El cometa Halley es va veure per última vegada el Es calcula que es tornarà a veure el Dins la categoria de cossos petits del sistema solar destaquen els asteroides i els cometes. Els asteroides. Són cossos rocosos de diverses dimensions. Es troben formant dos cinturons al voltant del Sol. El cinturó d asteroides. Està situat entre l òrbita de Mart i la de Júpiter. La mida d aquests asteroides és molt variada. La majoria té uns pocs metres de diàmetre. El cinturó de Kuiper. Està situat més enllà de l òrbita de Neptú. En aquest cinturó hi ha asteroides molt més grans. Els cometes. Són cossos formats per glaç mesclat amb pols i fragments de roca. Tenen dimensions molt variades i formen un tercer cinturó, situat més enllà de l òrbita de Plutó. Aquest tercer cinturó rep el nom de núvol d Oort i es troba entre i unitats astronòmiques del Sol. De vegades, un d aquests cometes és expulsat del núvol d Oort cap a l interior del sistema solar. A mesura que s apropa al Sol, es va escalfant i el glaç es vaporitza. En aquest cas, el cometa passa a estar format per un nucli de glaç i roques, i per una cua, que és un rastre llarguíssim de milers, i en algun cas de milions, de quilòmetres de vapor i partícules de glaç que reflecteixen vivament la llum del Sol. La visibilitat d un cometa depèn tant de les dimensions i la composició que té com de la distància a què es trobi de la Terra i el Sol. 14

15 8 Coneixement històric de l univers Actualment podem veure fotografies de la superfície de Mart, de galàxies llunyanes, mapes de la Lluna, etc. Disposem d una informació molt detallada del sistema solar i, fins i tot, d estels d altres galàxies. Però fins al segle XVI el coneixement del sistema solar era molt escàs, i l observació es mesclava amb la fantasia. Es pensava, per exemple, que la Terra es trobava al centre de l univers i que la Lluna era de cristall pur, entre moltes altres idees que avui dia ens poden semblar ben absurdes. El 1542, Nicolau Copèrnic va proposar la teoria heliocèntrica. A partir d aleshores va canviar del tot la imatge que l ésser humà tenia de l univers. Al final del segle XVI, l astrònom Tycho Brahe va fer observacions detallades del moviment dels planetes, i durant molts anys en va anar anotant diàriament les posicions. Amb aquestes dades tan valuoses, el matemàtic Johannes Kepler va poder calcular les òrbites planetàries, de manera que la teoria geocèntrica es va desestimar. A l inici del segle XVII, Galileo Galilei va ser el primer que va utilitzar un telescopi, i va descobrir que a la Lluna hi havia valls profundes i crestes muntanyoses molt agudes, i que Júpiter tenia satèl lits. Després de descobrir Urà en el segle XVIII i gràcies a les dades aportades per Kepler, es va predir matemàticament la presència d un planeta més enllà d Urà. L existència del planeta Neptú la va comprovar l astrònom alemany Johann Galle el En el segle XX, l observació astronòmica va avançar molt gràcies als radiotelescopis. També es van començar a enviar sondes espacials a altres planetes, que ens van proporcionar moltes fotografies i dades molt importants. El 1969, l ésser humà va arribar a la Lluna. Avui dia, els telescopis situats en òrbita al voltant de la Terra, com per exemple el Hubble, han permès observar el sistema solar i l univers amb un grau de detall espectacular. Galileo Galilei va ser la primera persona que va observar els cràters de la Lluna amb un telescopi fet per ell mateix. 14. Què és la cua d un cometa? Tenen cua els cometes que es troben al núvol d Oort? 15. Busca en els conceptes clau el significat d excèntric. A FONS Un missatge de pau cap als estels El 1972 es va llançar la sonda espacial Pioneer 10, i un any més tard, la Pioneer 11. Totes dues portaven a bord una placa metàl lica dissenyada per l astrònom Carl Sagan, en la qual s especificava la posició del Sol en la Via Làctia i la posició de la Terra en el sistema solar. També s hi indicaven la forma i l estatura dels éssers humans per mitjà de figures inspirades en dibuixos de Leonardo da Vinci. Imagina t que has de dissenyar la placa que ha de viatjar a bord d una nau. Quin seria el missatge que adreçaries a una possible civilització extraterrestre? Placa de les naus Pioneer. 15

16 A FONS El que veiem al cel nocturn Alguns estels, vistos des de la Terra, sembla que Óssa Menor formen agrupacions d aspectes ben diversos que reben el nom de constel lacions. Una de les constel lacions més fàcils de localitzar i de reconèixer al cel és l Óssa Major. Es troba cap al nord, i té l aspecte d un carro: quatre estels en formen la caixa i tres estels més, que tracen un arc Óssa Major cap a l esquerra, en constitueixen el braç. Si unim amb una línia els dos últims estels del carro i la prolonguem cinc vegades més, podem veure l estel Polar, que forma la punta del braç d una altra constel lació més petita anomenada Óssa Menor. L estel Polar marca la direcció del nord, i és molt útil fer-lo servir per orientar-se de nit a l hemisferi nord. De vegades al cel també hi podem veure planetes. Els reconeixem perquè brillen intensament i no parpellegen. El nom de planeta el van donar els grecs i significa vagabund perquè, al contrari que els estels, els planetes varien de posició al cel respecte dels altres astres. Estel Polar Júpiter (1). És el planeta més gran del sistema solar. Quan el veiem al cel de seguida el reconeixem, perquè brilla intensament i perquè és molt més gran que qualsevol altre estel o planeta. Venus (2). És l anomenat estel del matí. Surt just després del trenc d alba, quan la claredat del Sol ja no deixa veure els estels, o al capvespre, quan els estels encara no es poden veure. Mart (3). Es veu d un color vermellós. Es pot identificar perquè té una mida petita, brilla molt poc i no parpelleja. El color vermell que té va fer que els romans li donessin el nom del déu de la guerra Satèl lits artificials (4). Tot i que reflecteixen molt dèbilment la llum del Sol, es poden reconèixer perquè es mouen lentament i sempre en direcció nord-sud. Estels fugaços (5). Són petits fragments de roca que cauen a la Terra. La fricció amb l aire els torna incandescents i brillen, tot deixant un rastre lluminós. Avions (6). Alguns volen tan alt que no en sentim els motors, però els podem reconèixer perquè tenen llums intermitents i es desplacen molt de pressa. 16

17 Ciència a l abast Identificació d un problema científic. Mides i distàncies en l univers Els científics busquen la solució a problemes concrets. Les preguntes que es fan tan sols es poden respondre si es formulen correctament. Quan intenten respondre-les, es troben dificultats concretes. Aquestes dificultats són els problemes que els científics miren de resoldre. Si ens preguntem, com és el sistema solar?, estem fent una pregunta científica, i disposem de moltes dades per poder-la respondre, però és una pregunta molt ambigua, i per això cal concretar-la més i formular-la correctament. També ens podem preguntar, quines dimensions i quin aspecte té el sistema solar vist des de fora? Aquesta és una pregunta clara, un problema científic, i la podem respondre. Es tracta d elaborar una imatge de com és el sistema solar. 1. Recollim les dades necessàries. Radi del Sol: km. Radi de la Terra: km. Radi de l òrbita de Neptú (planeta més allunyat del Sol): de km. «Gruix» del sistema solar: Si no tenim en compte les òrbites dels planetes nans, com ara Plutó, la inclinació de les òrbites dels vuit planetes del sistema solar no s allunya gaire dels 2º del pla de l eclíptica. Això fa que el «gruix» del sistema sigui, aproximadament, d 1,3 unitats astronòmiques per sobre i per sota de l eclíptica. 2. Plantegem les preguntes de la manera més concreta possible. Si el radi del sistema solar fos de 6 cm, quin gruix tindria? Quina mida tindria aleshores el Sol? I la Terra? 3. Fem els càlculs per apreciar les mides relatives. Dividim entre el mateix nombre les dues magnituds que volem comparar utilitzant les mateixes unitats. Per exemple: Radi real de l òrbita de Neptú Mida reduïda Hem dividit entre cm 6 cm Si apliquem la mateixa divisió al radi del Sol, obtenim el següent: Real cm Reduït 0, cm El Sol tindria unes 9 mil lèsimes de mil límetre de radi. 4. Fem esquemes o maquetes a partir dels resultats obtinguts. Una vegada fets els càlculs, tenim les respostes que ens permeten fer-nos una idea de com és el sistema solar: Considerant el sistema solar format només pel Sol i els 8 planetes, si el radi d aquest sistema solar fos de 6 cm (com el d un CD), el Sol tindria un radi de 0, cm (unes 9 mil lèsimes de mil límetre). Per poder-lo veure ens caldria un microscopi. No podríem veure la Terra ni tan sols amb un microscopi. En aquest cas, el gruix del sistema solar seria d uns 0,39 cm. Resulta que un CD és una imatge força aproximada de com és el sistema solar. Però a aquesta escala no en distingiríem cap dels components. 16. La Via Làctia té un diàmetre de anys llum. Quines dimensions tindria el sistema solar si el diàmetre de la galàxia fos de 100 cm (1 m)? 17. Si el diàmetre del Sol fos d uns 7 cm (com una pilota de tennis), quines dimensions tindria la Terra? 17

18 Activitats 18. Indica quines teories sobre l univers es corresponen amb cadascun dels esquemes següents i qui les va proposar en cada cas. A B 22. Es considera que el diàmetre del sistema solar és d unes unitats astronòmiques. Calcula a quina distància es trobaria la Terra del Sol si féssim una maqueta del sistema solar de 50 cm de diàmetre. Recorda que la Terra està situada a una unitat astronòmica del Sol. 23. Calcula quantes unitats astronòmiques té un any llum. 24. El dibuix següent representa el sistema solar. 19. En la Grècia antiga s explicava la història d Orió el caçador, un gegant capaç de vèncer qualsevol animal. Tenia un caràcter molt sanguinari, i per això la deessa Gea, la seva mare, el va castigar: li va enviar un escorpí, que el va picar i li va causar la mort. El déu Zeus va col locar Orió i l escorpí al cel, però els va situar de manera que no es poguessin trobar mai; per això veiem Orió al cel durant l hivern, i Escorpí, durant l estiu. a) Com es diu el conjunt d aquestes històries que parlen dels déus? Es pot considerar que són una bona explicació de l origen dels estels? b) Com es diu el conjunt d estels que componen aquestes figures? Es troben realment agrupades d aquesta manera o solament quan es veuen des de la Terra? 20. El 1961, l astrònom Frank Drake va calcular que aproximadament la meitat dels estels de la nostra galàxia deuen tenir sistemes planetaris. a) Quants sistemes planetaris hi deu haver a la Via Làctia segons aquesta estimació? b) Si un de cada cent d aquests sistemes tingués un planeta d una mida semblant a la Terra i a una distància semblant al seu estel, quants planetes semblants a la Terra hi hauria a la nostra galàxia? Copia l i indica-hi els components següents: el Sol, els planetes interiors, els planetes exteriors, Plutó, el cinturó d asteroides, el cinturó de Kuiper i el núvol d Oort. 25. Quins són els dos moviments que presenten tots els planetes? 26. Descriu com és el nostre estel, el Sol, pel que fa als aspectes següents: la composició, la temperatura i els moviments que fa. 27. Identifica cada planeta i numera ls segons la distància al Sol, començant pel més proper. A B F C 21. Fa menys d un segle encara es pensava que la Via Làctia era l única galàxia de l univers. Quin científic i quin any va demostrar que a l univers hi havia moltes galàxies? Quina altra cosa va descobrir pel que fa a les galàxies i a l univers? D E G H 18

19 28. Indica a quin planeta correspon cadascuna d aquestes oracions. a) Té el nombre més gran de satèl lits. b) És el més proper al Sol. c) Té éssers vius. d) És el més gran del sistema solar. e) Gira sobre si mateix en el sentit contrari en què ho fan els altres planetes. 29. En una nit clara, si observes el cel durant una bona estona, i també amb una mica de sort, hi pots veure tres tipus d objectes lluminosos que es mouen: els estels fugaços, els satèl lits artificials i els avions. Explica com reconeixeries cadascun d aquests elements. 30. El dibuix següent representa diverses posicions d un cometa en la seva òrbita. Per què quan els cometes s acosten al Sol presenten una cua i els asteroides, en canvi, no? Per què la cua sempre està en la posició oposada al Sol? UNA ANÀLISI CIENTÍFICA La superfície de la Lluna La superfície lunar es caracteritza perquè és plena de cràters produïts per impactes de meteorits. Com que no té atmosfera, no hi ha cap capa que freni les roques que cauen a la superfície, i per aquesta raó fins i tot els fragments més petits hi produeixen cràters petits. El resultat dels impactes és que la superfície lunar està coberta d una sorreta fina de roca triturada que rep el nom de regolita. 31. Per què hi ha tants cràters a la superfície de la Lluna? 32. A la Lluna hi ha cràters de dimensions molt grans, cosa que significa que hi han impactat asteroides de mides molt grans. A la superfície terrestre també hi hauria d haver cràters grans, ja que l atmosfera no pot desintegrar meteorits enormes, però resulta que a la Terra els cràters grans són molt escassos. Per què deu ser, això? a) Perquè l atmosfera frena aquests meteorits i els impedeix que arribin a la superfície terrestre. b) Perquè és més fàcil que caiguin a la Lluna que no pas a la Terra. c) Perquè a la Terra l erosió de l aigua i del vent ha esborrat els cràters. 33. Què és la regolita lunar? Com s ha format? 34. Es poden veure estels fugaços a la Lluna? Per què? 35. Quan dos cràters se superposen, és fàcil saber quin és el més antic i quin és el més recent. Se t acut com es pot saber, això? 36. A la superfície de la Terra s han recollit molts meteorits, alguns dels quals provenen de la Lluna. Intenta explicar com pot haver arribat fins a la superfície de la Terra una roca procedent de la Lluna. 19

20 Resum Idees antigues Teoria geocèntrica. La Terra està al centre de l univers, i el Sol, la Lluna, els estels i els planetes giren al seu voltant. Teoria heliocèntrica. El Sol està al centre de l univers, i la Terra, els planetes i els estels giren al seu voltant. Components Cúmuls de galàxies. Estan formats per agrupacions de galàxies. Galàxies. Estan formades per milers de milions d estels. Estels. Són masses de gasos incandescents. Alguns tenen sistemes planetaris formats per planetes, satèl lits, asteroides i cometes. Unitats de mesura Unitat astronòmica. És la distància que hi ha de la Terra al Sol: uns 150 milions de quilòmetres. Any llum. És la distància que recorre la llum en un any: uns 9,5 bilions de quilòmetres. L UNIVERS El sistema solar És el sistema planetari de l estel Sol. Està format pels components següents: El Sol. És un estel de mida mitjana que es troba a la Via Làctia. Planetes. Són cossos amb forma esfèrica que giren al voltant del Sol i tenen mides molt més grans que els altres astres de la seva òrbita. N hi ha de dos tipus: Interiors. Són rocosos. Són Mercuri, Venus, la Terra i Mart. Exteriors. Són gasosos. Són Júpiter, Saturn, Urà i Neptú. Planetes nans, com Plutó. Satèl lits. Són astres que giren al voltant dels planetes i dels planetes nans. Cossos petits, com els següents: Asteroides. Són petits cossos rocosos que giren al voltant del Sol. Formen dos cinturons: a) El cinturó d asteroides. Es troba entre les òrbites de Mart i Júpiter. b) El cinturó de Kuiper. Està més enllà de l òrbita de Neptú. Cometes. Són masses de glaç, pols i roques que es troben més enllà de Plutó. 37. Fes un dibuix esquemàtic del sistema solar vist des de dalt. Situa-hi els components i indica amb fletxes els moviments que fa cadascun. 38. Copia el text següent i completa l per situar la Lluna en l univers. La Lluna és el satèl lit del planeta, que pertany al sistema planetari anomenat. L estel d aquest sistema planetari és el, i pertany a la galàxia anomenada, que, al seu torn, forma part del cúmul de galàxies de. 39. Fes un resum amb les principals característiques de tots els components del sistema solar. Detalla-hi les corresponents a cadascun dels planetes. 20

21 L univers en una closca de nou Segons els coneixements actuals, haurem d explorar la galàxia d una manera lenta i avorrida, utilitzant naus espacials més lentes que la llum, però com que encara no tenim una teoria unificada completa, no podem descartar completament els viatges per les dreceres de les deformacions de l espai-temps. [...] Suposant que no ens autodestruïm en el segle en què fa poc que hem entrat, és probable que ens escampem primer pels planetes del sistema solar, i després per les estrelles properes. Però no serà com Star Trek o Babylon 5, amb una nova raça d éssers gairebé humans quasi en cada sistema estel lar. L espècie humana només ha tingut la seva forma actual uns dos milions d anys, dels quinze mil milions d anys transcorreguts des de la gran explosió inicial. Per tant, si la vida es desenvolupa en altres sistemes solars, les probabilitats de trobar-hi algun ésser en un estadi recognosciblement humà són molt petites. És probable que qualsevol vida alienígena que trobem sigui molt més primitiva o molt més avançada. Si és més avançada, per què no s ha dispersat per la galàxia i ha visitat la Terra? STEPHEN HAWKING, L univers en una closca de nou. Columna Edicions Stephen Hawking va néixer el 8 de gener de 1942 a Oxford (Gran Bretanya). La seva carrera com a científic va començar a la Universitat de Cambridge. Quan tenia vinti-un anys se li va diagnosticar una malaltia degenerativa, coneguda amb el nom de malaltia de les neurones motores, que l ha fet passar la major part de la vida en una cadira de rodes. La malaltia, però, no li ha impedit continuar la investigació científica. Ha publicat diverses obres de divulgació científica, com ara Història del temps, que han tingut un èxit mundial. El 1989 va ser guardonat amb el premi Príncep d Astúries de la Concòrdia per la transcen- dental tasca investigadora sobre els fonaments del temps i de l espai, tasca que ha apropat al coneixement de totes les persones les últimes aportacions científiques sobre l origen i el destí de l univers. Moltes persones el consideren el geni més gran del segle XX després d Albert Einstein i ja COMPRENC EL QUE LLEGEIXO 40. Quins llocs de l espai és més probable que explori abans l ésser humà? és tot un mite per la brillant contribució que ha fet a la física teòrica i al desenvolupament de les lleis que governen l univers. La seva fama també és deguda al coratge i a la valentia amb què lluita per superar les dificultats que li planteja cada dia la malaltia que pateix. 41. En l exploració de l espai, es podrien trobar formes de vida de més de milions d anys? Per què? 42. Quina ha estat la principal contribució que ha fet Stephen Hawking al coneixement científic? 43. Té necessàriament limitat el desenvolupament de la intel ligència una persona que pateix una malaltia neurològica greu? 44. Es mostra optimista l autor pel que fa a la possibilitat de trobar vida en altres planetes? Per què? EL RACÓ DE LA LECTURA Llibres: Brevíssima història del temps STEPHEN HAWKING. Editorial Columna Explica d una manera senzilla les lleis fonamentals per comprendre el cosmos. Atles d astronomia JOSÉ TOLA. Parramón Ediciones El cel de nit JORDI MAZÓN, ESTER GIL I MARCEL COSTA. Editorial Pòrtic Miniguia d astronomia per observar el cel nocturn a ull nu. Observar el cielo DAVID H. LEVY. Editorial Planeta Guia completa per comprendre la màgia i els misteris del cel. NO T HO PERDIS En la pantalla: Cosmos (7 DVD). CARL SAGAN. Suevia Films. Las claves del Universo. Discovery Chanel. En la xarxa: Recursos didàctics bàsics en astronomia. Programa simulador per recórrer virtualment els planetes del sistema solar. Pàgina oficial de l Agència Espacial Nord-americana. 21

22 2 La Terra PLA DE TREBALL En aquesta unitat Coneixeràs les característiques que diferencien el nostre planeta dels altres planetes rocosos. Aprendràs les formes de relleu característiques dels continents i dels fons oceànics. Comprendràs la relació que hi ha entre el moviment orbital de la Terra, la inclinació de l eix de rotació terrestre i la successió de les estacions. Estudiaràs els processos que es produeixen a causa dels moviments de la Lluna: les fases lunars, les marees i els eclipsis. Coneixeràs les capes que formen la Terra, la seva composició i la importància que tenen. Aprendràs a obtenir informació per mitjà de l anàlisi d un text científic. Pingüins emperador a l Antàrtida.

23 Roald Amundsen. Robert Scott. El mes de juny del 1910, el metge i explorador noruec Roald Amundsen, juntament amb Bjaaland, Wisling, Hanssel i Hansen, van salpar en direcció a l Antàrtida. Tenien com a objectiu arribar al pol sud terrestre. Després d uns quants mesos de navegació, van arribar a aquest continent el gener del 1911, i van preparar el campament des del qual havien previst fer la travessa de km que els separava del pol sud geogràfic. Mentrestant, el capità de l Armada britànica Robert Scott instal lava en un altre punt de l Antàrtida un altre campament amb la intenció d arribar al pol sud abans que Amundsen. Les dues expedicions van iniciar la travessa l octubre del 1911, amb l arribada de la primavera antàrtica. Van seguir camins i estratègies molt diferents, però les dues van haver d afrontar enormes dificultats. El 14 de desembre de 1911, l expedició d Amundsen va arribar al pol sud. «Ja veiem el pol sud; quasi podem sentir com grinyola l eix terrestre», va escriure Bjaaland al seu diari. El 17 de gener de 1912, l expedició de Scott va arribar al pol sud, i van veure sorpresos que Amundsen se ls havia avançat. Una tenda de campanya i una bandera noruega marcaven el punt de latitud 90 sud. RECORDA I RESPON 1. La hidrosfera és el conjunt de tota l aigua que hi ha a la superfície terrestre. Saps com es diu el conjunt de tots els éssers vius? 2. Com s anomenen els moviments que fa la Terra quan gira sobre si mateixa i quan segueix la seva òrbita? 3. Quin tipus de planeta és la Terra? a) Un planeta exterior rocós. b) Un gegant gasós. c) Un planeta interior. d) Un planeta atmosfèric. Busca la resposta En quina data es produeix la nit més llarga a l hemisferi sud? I a l hemisferi nord?

24 1 El planeta Terra Actualment disposem de molta informació sobre el nostre planeta, que prové d exploracions com la d Amundsen, d investigacions científiques, d imatges obtingudes des de satèl lits, etc. Característiques de la Terra La Terra és un planeta especial, i no tan sols perquè nosaltres hi vivim. La Terra és l únic planeta del sistema solar que, a més de tenir un camp magnètic, té una atmosfera amb oxigen, una temperatura mitjana de 15 ºC i un cicle de l aigua, i és l únic on s hi ha desenvolupat la vida. Imatge de la Terra i de la Lluna captada des d un satèl lit. El camp magnètic terrestre ens protegeix d algunes radiacions solars molt perilloses. L atmosfera està formada, principalment, per nitrogen i oxigen. L oxigen és indispensable per a la respiració de tots els éssers vius. La distància al Sol i la composició de l atmosfera permeten que a la superfície terrestre es mantingui una temperatura mitjana d uns 15 C, amb variacions relativament suaus. Aquesta temperatura, i les lleugeres variacions corresponents, permeten que hi hagi aigua en els tres estats, característica que fa possible el cicle de l aigua. Té un satèl lit relativament gran, la Lluna, que és la responsable de les marees als oceans. És un planeta amb una gran activitat geològica, que es manifesta en els terratrèmols, els volcans, la formació de relleus, l erosió, etc. S hi ha desenvolupat la vida, que ha evolucionat al llarg de milers de milions d anys fins a originar la varietat d espècies que hi ha actualment, incloent-hi l espècie humana. Totes aquestes característiques fan de la Terra un planeta únic en tot el sistema solar. 1. Escriu les característiques que fan de la Terra un planeta únic en el sistema solar. 2. D aquestes característiques, quines són indispensables per a la vida tal com existeix a la Terra? 3. Esmenta alguns exemples de l activitat geològica del nostre planeta. El nostre planeta té una intensa activitat geològica. 24

25 2 Els moviments de la Terra Sentit del gir Avui dia sabem que la successió de les estacions al llarg de l any i el pas dels dies i les nits són conseqüències directes dels dos moviments del nostre planeta: la rotació i la translació. Equador Dia Hemisferi nord Nit El moviment de rotació Tots els planetes, els satèl lits i també el Sol presenten un moviment de rotació al voltant d un eix. L eix de rotació terrestre és una línia imaginària que passa pel pol nord i pel pol sud i que travessa el planeta pel centre. La Terra gira cap a l est sobre el seu eix de rotació; per això, si observem la Terra des del pol nord, veiem que gira en sentit contrari a les agulles del rellotge. Tarda unes 24 hores a fer un gir complet. Aquest període és un dia. L eix de rotació de la Terra està inclinat 23 27' respecte del pla de l eclíptica. Això fa que la durada relativa del dia i de la nit variï al llarg de l any. Si talléssim la Terra en dues meitats iguals, amb un pla que fos perpendicular a l eix de rotació (anomenat pla equatorial), n obtindríem dos hemisferis: l hemisferi nord i l hemisferi sud. L equador és la línia imaginària, traçada sobre la superfície terrestre, que separa els dos hemisferis. El moviment de translació Mentre la Terra gira sobre ella mateixa, fa una translació al voltant del Sol descrivint una òrbita cada 365 dies, aproximadament, període que constitueix un any terrestre. En aquest moviment, el nostre planeta es manté sobre el pla imaginari de l eclíptica. Si l eclíptica fos un paper gegantí, l òrbita seria el rastre que deixaria la Terra en la seva translació sobre aquest pla. L òrbita terrestre és gairebé circular, i per això la Terra manté durant tot l any una distància al Sol d uns 150 milions de quilòmetres. Si observéssim el moviment de translació per sobre del pol nord, veuríem que el desplaçament es duu a terme en sentit antihorari de km G F Òrbita terrestre Pla de l eclíptica Eix de rotació Al llarg de 24 hores, qualsevol punt de la superfície terrestre passa per una zona il luminada pel Sol, i llavors diem que és de dia, i per una zona fosca, i aleshores diem que és de nit. 4. En quin sentit gira la Terra, cap a l est o cap a l oest? Per on surt el Sol i per on es pon? 5. On hi ha més diferència en la durada del dia i la nit al llarg de l any, en un país situat a prop del pol o en un altre pròxim a l equador? Raona la resposta. 6. Explica què significa que el sentit de la translació terrestre és antihorari. Pla equatorial Hemisferi sud 25

26 3 Les estacions La inclinació de l eix de rotació de la Terra és la causa d un seguit de variacions al llarg de l any, com ara diferències en les temperatures i en la durada del dia i de la nit. Segons aquestes diferències, al llarg de l any se succeeixen quatre estacions: la primavera, l estiu, la tardor i l hivern. Les dates de pas d una estació a una altra són equinoccis o solsticis. Els equinoccis. Són els dies de pas de l estiu a la tardor i de l hivern a la primavera. Corresponen a les dates en què el dia i la nit tenen la mateixa durada. Tot i que la data exacta varia lleugerament, es produeixen cap al 23 de setembre i el 21 de març. Els solsticis. Són els dies de pas de la tardor a l hivern i de la primavera a l estiu. Corresponen a les dates en què la durada entre el dia i la nit assoleix la diferència més gran. Tot i que les dates varien lleugerament, es produeixen cap al 22 de desembre i el 21 de juny. Les estacions a l hemisferi nord * Primavera. Els dies es van fent més llargs, i les nits, més curtes. Fins al 21 de juny, que és el dia més llarg de l any. 21 de març Equinocci de primavera Hivern. Els dies es van fent més llargs, i les nits, més curtes. Fins al 21 de març, en què el dia dura el mateix que la nit. 21 de juny Solstici d estiu 22 de desembre Solstici d hivern Estiu. Els dies es van fent més curts, i les nits, més llargues. Fins al 23 de setembre, en què la nit i el dia tenen la mateixa durada. 23 de setembre Equinocci de tardor Tardor. Els dies es van fent més curts, i les nits, més llargues. Fins al 22 de desembre, que és el dia més curt de l any. Les estacions a l hemisferi sud * Hivern. Els dies es van fent més llargs, i les nits, més curtes. Fins al 23 de setembre, en què la nit i el dia tenen la mateixa durada. 23 de setembre Equinocci de primavera Primavera. Els dies es van fent més llargs, i les nits, més curtes. Fins al 22 de desembre, que és el dia més llarg de l any. 21 de juny Solstici d hivern 22 de desembre Solstici d estiu Tardor. Els dies es van fent més curts, i les nits, més llargues. Fins al 21 de juny, que és el dia més curt de l any. * Les dates que s indiquen en aquests esquemes són aproximades. 21 de març Equinocci de tardor Estiu. Els dies es van fent més curts, i les nits, més llargues. Fins al 21 de març, en què el dia dura el mateix que la nit. 26

27 Un recorregut aparent Des de la superfície del nostre planeta sembla que el Sol gira al voltant de la Terra descrivint un arc al cel que comença a l alba i acaba al capvespre. El recorregut del Sol dura més temps a l estiu que no pas a l hivern; aquesta és la nostra manera de percebre que a l estiu la península Ibèrica passa més temps a la zona il luminada pel Sol que a la zona nocturna. També observem que a l estiu el Sol és més alt a l horitzó. Per això, l ombra d un pal al migdia és més petita a l estiu i més llarga a l hivern. Així apreciem que els raigs solars ens arriben més perpendiculars a l estiu que no pas a l hivern. La distribució dels raigs solars Si ens fixem en la península Ibèrica en els dos solsticis, podem apreciar dues circumstàncies molt diferents. Solstici d estiu Caminant per la península Ibèrica, al migdia el Sol es troba al sud, i la nostra ombra apunta cap al nord. A la dreta queda l est, per on surt el Sol, i a l esquerra, l oest. Solstici d hivern Els raigs solars hi arriben molt perpendicularment, i això fa que es concentrin en una zona petita i que escalfin més. D altra banda, escalfen durant més temps, ja que la península Ibèrica està més temps a la zona il luminada. Els raigs solars arriben oblíquament, es reparteixen per una zona més àmplia i han de travessar un gruix més gran de l atmosfera, per això escalfen menys. D altra banda, escalfen durant menys temps, ja que la península Ibèrica està menys temps a la zona il luminada. La situació és semblant al que passaria si poséssim un mapa de la península Ibèrica al terra d una habitació a les fosques i l il luminéssim amb una llanterna des de dues posicions semblants a les dels dos solsticis: una de perpendicular, que simularia l estiu, i una altra d inclinada, que simularia l hivern. 7. Si l eix de rotació fos perfectament perpendicular a l eclíptica, hi hauria estacions al nostre planeta? Raona la resposta. Simulació de l estiu. Simulació de l hivern. 8. Busca en els conceptes clau el significat del terme equinocci. 9. En l exemple de la península Ibèrica i la llanterna, el mapa s il lumina de la mateixa manera en les dues situacions? Raona la resposta. 27

28 4 La Terra i la Lluna La Lluna és el nostre satèl lit. Les fases i els eclipsis lunars són fenòmens originats per les dimensions relativament grans de la Lluna i per algunes particularitats dels moviments que fa. La Lluna sempre mostra la mateixa cara a la Terra. El punt marcat de color vermell es troba a la cara oculta de la Lluna, de manera que no es pot veure des de la Terra. Els moviments de la Lluna El nostre satèl lit té dos moviments propis: La rotació. La Lluna tarda gairebé 28 dies a fer un gir complet sobre si mateixa. La translació. La Lluna descriu una òrbita al voltant de la Terra, que està inclinada 5 9' respecte del pla de l eclíptica. Per fer una volta completa tarda exactament el mateix temps que per fer una rotació sencera, és a dir, quasi 28 dies. Aquest període s anomena mes lunar. Vistos per sobre del pol nord terrestre, aquests dos moviments es produeixen en sentit antihorari. La coincidència dels períodes de rotació i de translació fa que la Lluna sempre es mantingui amb la mateixa cara enfrontada a la Terra. Per això no se sabia quin aspecte tenia la cara oculta de la Lluna fins que el 1959 la nau soviètica Lluna 3 va sobrevolar la superfície del nostre satèl lit i en va obtenir les primeres fotografies. Les fases de la Lluna Lluna nova Quan el Sol, la Lluna i la Terra estan gairebé en línia recta, amb la Lluna situada al mig, des de la Terra veiem la part de la Lluna que està a l ombra, el seu costat nocturn. Quart minvant Quan la Lluna està a mig camí entre la fase de lluna plena i la de lluna nova, en veiem il luminat el costat esquerre. La Lluna té forma de C. Quart creixent Quan la Lluna està a mig camí entre la fase de lluna nova i la de lluna plena, en veiem il luminat el costat dret. La Lluna té forma de D. Lluna plena Quan el Sol, la Terra i la Lluna estan gairebé en línia recta, amb la Terra situada al mig, des del nostre planeta veiem la part il luminada de la Lluna. 28

29 Els eclipsis Un eclipsi és l ocultació, total o parcial, d un astre per un altre. Aquesta situació es produeix quan hi ha tres astres que es troben en línia. La Terra, el Sol i la Lluna poden donar lloc a dos tipus d eclipsis: Eclipsi de Sol. Es produeix quan la Lluna es troba entre el Sol i la Terra. En aquesta posició, la Lluna projecta la seva ombra sobre la Terra, i observem com el nostre satèl lit tapa el Sol. Eclipsi de Lluna. S origina quan la Terra es troba entre el Sol i la Lluna. En aquesta posició podem veure l ombra del nostre planeta projectada sobre la lluna plena. La inclinació del pla de l òrbita lunar fa que la Lluna, quan recorre la seva òrbita, travessi el pla de l eclíptica en dos punts, anomenats nodes. Nodes Eclipsi de Lluna Eclipsi de Sol Els eclipsis es produeixen únicament quan la Lluna està en un dels seus nodes i, a més, el Sol, la Terra i la Lluna formen una línia recta. Eclipsi de Sol Eclipsi de Lluna Les marees La Terra, el Sol i la Lluna s atreuen mútuament a causa de la força de la gravetat, sobretot quan estan situats en línia recta. La força gravitatòria de la Terra i la Lluna es pot apreciar als oceans, l aigua dels quals es desplaça per l atracció que hi exerceix la Lluna. El nivell de l aigua puja a la zona terrestre més propera a la Lluna i a la zona situada a la part oposada. En aquests punts on el nivell de l aigua puja, es produeix la marea alta, mentre que a les zones on l aigua és desplaçada i baixa de nivell, té lloc la marea baixa. Marea alta a Espanya Marea baixa a Mèxic Marea baixa a Espanya Marea alta a Mèxic Representació accentuada del desplaçament de l aigua a causa de l atracció de la Lluna i localització de les marees després d una rotació de la Terra de Explica què són els nodes de l òrbita lunar i per què només es pot produir un eclipsi quan la Lluna està en un dels seus nodes. 11. La Terra fa un gir complet sobre el seu eix cada 24 hores. Quantes marees altes i quantes marees baixes tindrà un punt de la costa en aquest temps? 12. Per què creus que no s ha de mirar directament el Sol ni tan sols durant un eclipsi? 29

30 5 Les capes de la Terra. La geosfera El planeta Terra és l únic que es coneix en què, a més d una esfera rocosa i d un embolcall gasós, hi ha aigua i éssers vius. La geosfera n és el component rocós; l atmosfera, l embolcall gasós; la hidrosfera, el component aquós, i la biosfera, el conjunt dels éssers vius. A la superfície tots aquests components interactuen intensament entre si. La geosfera La geosfera és la capa rocosa de la Terra. Té un radi de km, i està formada per tres capes: l escorça, el mantell i el nucli. 70 km G F Escorça continental Escorça oceànica Mantell Nucli intern Nucli extern km km km G F 10 km L escorça. És la capa terrestre más externa i està constituïda per roques. L escorça terrestre és de dos tipus: Escorça continental. Té un gruix aproximat de 70 km. Forma els continents. La roca que hi és més abundant és el granit. Escorça oceànica. Té un gruix d uns 10 km. Forma els fons oceànics. La roca més abundant és el basalt, que és una roca volcànica. L escorça oceànica s origina per la intensa activitat volcànica d unes serralades submarines, anomenades dorsals oceàniques. El mantell. Està situat sota l escorça i té un gruix aproximat de km. Està format per roques que es troben en estat sòlid a una temperatura d entre i C. S hi diferencien dues parts: el mantell superior, que té uns 700 km de gruix, i el mantell inferior. El nucli. Està situat sota el mantell. Està format per metalls, principalment per ferro, i es troba a una temperatura de més de C. Té dues parts diferenciades: El nucli extern. És líquid i està sotmès a corrents interiors molt violents. El nucli intern. És sòlid. La separació entre els dos nuclis es troba cap als km de profunditat. 13. Fes un dibuix esquemàtic amb l estructura en capes de la geosfera. Indica-hi el nom de les capes, la seva composició, la temperatura de cada capa i l estat en què es troba. Indica-hi també els dos tipus d escorça. 30

31 Plataforma continental Dorsal oceànica Escut Serralada Fossa oceànica Volcans submarins Plana abissal El relleu de la superfície terrestre En les imatges obtingudes des de l espai, veiem el nostre planeta d un color blavós per les extenses masses d aigua que hi ha a la superfície. Sobre aquest fons blau destaca el perfil dels continents. Si l aigua dels oceans es tornés totalment transparent, veuríem que la superfície terrestre presenta dos nivells ben diferenciats: Els continents. Tenen una altitud mitjana d uns 600 m sobre el nivell del mar. Hi destaquen tres formes de relleu: Les serralades. Són alineacions muntanyoses que assoleixen altituds molt grans, com la serralada de l Himàlaia a l Àsia o la dels Andes a l Amèrica del Sud. A l Estat espanyol hi ha algunes serralades, com ara els Pirineus, les Bètiques o la serralada Cantàbrica. Les grans planes. També anomenades escuts, són grans extensions pràcticament horitzontals, com la plana del riu Amazones a l Amèrica del Sud o la del Sàhara a l Àfrica. Les plataformes continentals. Van des de la línia de la costa fins a uns quilòmetres mar endins. Tenen una profunditat màxima d uns 300 m i, tot i que estan sota l aigua, formen la vora dels continents. Els fons oceànics. Tenen una profunditat mitjana d uns m per sota del nivell del mar. Hi destaquen els elements següents: Les serralades oceàniques. També s anomenen dorsals oceàniques, com la que s aixeca a l oceà Atlàntic en direcció nord-sud. Hi destaca una intensa activitat volcànica. Les fosses oceàniques. Són les zones més profundes dels oceans, com la fossa de les Mariannes, amb m de fondària, o la fossa del Japó, amb més de m de profunditat. Les planes abissals. Són les planes més extenses del planeta, situades a una fondària mitjana d uns o m. Els volcans submarins. Són enormes relleus aïllats. En alguns casos sobresurten de la superfície de l oceà i formen arxipèlags volcànics, com les illes Hawaii o les Canàries. Als continents es distingeixen les zones més àrides de color marró i les àrees amb vegetació de color verd. 14. En alguns llibres s estudien les plataformes continentals en els oceans, mentre que en d altres s inclouen en els continents. Esmenta una raó per incloure-les en els continents i una altra per estudiar-les en els oceans. 15. Quines formes del relleu dels fons oceànics estan relacionades amb l activitat volcànica? 31

32 6 Les altres capes: l atmosfera, la hidrosfera i la biosfera L atmosfera L atmosfera és la capa d aire que envolta la Terra. L aire és una mescla de gasos els components més importants de la qual són el nitrogen, que constitueix quasi les quatre cinquenes parts de la mescla, i l oxigen, que en forma una cinquena part. La presència d oxigen a l atmosfera permet l existència de vida. L aire també conté una petita proporció de diòxid de carboni (CO 2 ) i d altres gasos. La hidrosfera La hidrosfera és la capa formada per tota l aigua que hi ha a la Terra. L atmosfera de Venus està formada per diòxid de carboni, i té una capa de núvols d àcid sulfúric força espessa. A la Lluna i a Mercuri, com que són de dimensions petites, no hi ha atmosfera, ja que els gasos s escapen de la feble atracció gravitatòria que reben. Els oceans estan formats per aigua que conté una gran quantitat de sals dissoltes, i per això s anomena aigua salada. L aigua dels rius i dels llacs també conté sals dissoltes, però en poca quantitat, i per això s anomena aigua dolça. Les precipitacions són pràcticament aigua pura. La calor del Sol i la força de la gravetat posen en moviment l aigua que hi ha a la Terra. L aigua s evapora, forma precipitacions, circula per la superfície, s infiltra en el sòl i és utilitzada pels éssers vius. Tots aquests processos formen el cicle de l aigua. La biosfera La biosfera és el conjunt de tots els éssers vius que habiten a la Terra. La biosfera té una gran influència sobre les altres capes de la Terra: Sobre l escorça terrestre. Hi ha éssers vius que alteren les roques amb la seva activitat. Molts animals viuen dins del sòl, i els vegetals prenen del sòl les sals minerals que necessiten. Sobre l atmosfera. El nitrogen prové de l activitat que duen a terme uns microorganismes que viuen al sòl, i l oxigen es produeix en el procés de la fotosíntesi que duen a terme les plantes, les algues i alguns bacteris. A més, molts éssers vius evaporen molta aigua, i això proporciona humitat a l aire. Sobre la hidrosfera. Els éssers vius contenen una gran quantitat d aigua, les plantes prenen aigua del sòl, i molts organismes viuen en ambients aquàtics. Els coralls produeixen un exosquelet que pot donar lloc a grans acumulacions de materials rocosos. La gran barrera de corall, a Austràlia, és una formació orgànica tan gran que es pot veure des de l espai. 16. Defineix cada una de les diferents capes que formen la Terra i explica com influeix cadascuna sobre les altres tres. 32

33 7 Dos medis per a la biosfera Els éssers vius es distribueixen en un gran nombre d ambients, com ara els deserts, les selves, els mars o els llacs. Malgrat aquesta diversitat d ambients, únicament hi ha dos medis diferents: el medi aquàtic, envoltat d aigua, i el medi terrestre, envoltat d aire. Les característiques d aquests dos medis determinen la forma i el tipus d organismes que habiten en cadascun. El medi aquàtic El medi terrestre És el més extens. Les característiques més rellevants del medi aquàtic són les següents: Abundància d aigua. Això permet que els organismes que viuen en aquest medi puguin disposar en tot moment de l aigua que necessiten. Temperatures gairebé constants. Amb tot, hi ha petites variacions segons la fondària i la distància a la riba. Escassetat de llum amb la profunditat. Els organismes fotosintètics necessiten llum; per aquesta raó, a mesura que la llum disminueix, la presència d aquests organismes és escassa. Més densitat de l aigua. Com que els organismes tenen una gran capacitat per surar a l aigua, no els cal tenir sistemes de suport del cos. D altra banda, com que l aigua ofereix més resistència al moviment, els cossos dels animals tenen formes allargades, en forma de fus (forma hidrodinàmica). Escassetat d oxigen dissolt. Els organismes prenen l oxigen dissolt a l aigua per mitjà d estructures molt eficaces, com ara les brànquies dels peixos. És més reduït que el medi aquàtic. Les característiques més rellevants del medi terrestre són les següents: Escassetat d aigua. Els éssers han de desenvolupar a vegades mecanismes específics per obtenir-la, com ara les arrels de les plantes. Grans variacions de temperatura. Els éssers vius desenvolupen diversos mecanismes reguladors de la temperatura, com ara la suor o la letargia. Abundància de llum. L atmosfera afavoreix la propagació de la llum. De tota manera, la quantitat de llum disminueix a prop del sòl quan augmenta la coberta vegetal. Poca densitat de l aire. Per això molts animals es desplacen per terra, ja sigui caminant, corrent o saltant. Els organismes voladors han desenvolupat sistemes que fan que el seu cos sigui més lleuger, i això els facilita que es mantinguin a l aire. Abundància d oxigen. Els organismes terrestres han desenvolupat estructures internes complexes per obtenir l oxigen, com les tràquees dels insectes o els pulmons dels vertebrats. 17. A mesura que s arriba a profunditats més grans en el medi aquàtic, hi ha menys plantes i menys algues. A què és degut, aquest fet? Com afecta aquesta característica la distribució dels animals? 33

34 A FONS El calendari i els moviments de la Terra Dies, setmanes i mesos són divisions de l any que incloem en el nostre calendari. El sistema anual està basat en diversos fenòmens que es repeteixen periòdicament i que estan relacionats amb la posició de la Terra, el Sol i la Lluna, i amb els seus moviments. En el moviment de rotació, la Terra tarda 23 h, 56 min i 4 s (gairebé 24 h), a fer un gir complet sobre si mateixa; és a dir, un dia. En el moviment de translació tarda 365 dies, 6 h, 9 min i 10 s a fer una volta al voltant del Sol; aquest temps s anomena any sideral. El dia va ser la primera divisió temporal que es va establir, ja que es pot determinar fàcilment com el temps entre una albada i la següent. Calendaris antics Antigament, per mesurar el transcurs del temps s utilitzava el cicle de les fases de la Lluna, i es va establir el mes lunar com el temps entre una lluna plena i la següent. Els egipcis, en el tercer mil lenni ac, van establir un sistema solar, amb un any de 365 dies dividit en 12 mesos de 30 dies cada un i 5 dies complementaris. El curs de les estacions segons aquest sistema solar determinava els períodes importants en relació amb la sembra i la collita d aliments. Els pobles americans precolombins, com els maies, els asteques o els inques, utilitzaven calendaris amb anys de 18 mesos i mesos de 20 dies. La civilització grecoromana va acordar l any 45 ac utilitzar el calendari julià, anomenat així en honor de Juli Cèsar. Segons el calendari julià, els 365 dies de l any es dividien en 12 mesos, el primer dels quals era març. Els primers dies de cada mes s anomenaven calendes, d on prové el terme calendari. Cada quatre anys es doblava l últim dia de l any, el 23 de febrer, de manera que hi havia un any de 366 dies. Aquest dia s anomenava sexto calendas martii, i el dia addicional, bis-sexto calendas, d on prové el nom d any bixest. Amb aquest ajustament es va corregir una part del desfasament amb l any sideral. L any bixest també rep el nom d any de traspàs. 18. Explica la utilitat que tenen els anys de traspàs. D on prové el terme bixest? 19. Quants dies té un any estructurat en 12 mesos lunars? Diferents calendaris actuals El calendari julià encara mantenia un cert desfasament respecte de l any sideral. Per corregir-lo, el papa Gregori XII va fixar el 1582 un calendari que es va anomenar calendari gregorià, que és el que utilitzem actualment. Segons el calendari gregorià, l any consta de 365 dies agrupats en 12 mesos de 30 o 31 dies (llevat del mes de febrer, que en té 28). L any comença el gener, i cada quatre anys s hi afegeix un dia, el 29 de febrer, de manera que hi ha un any de traspàs. Els anys acabats en dos zeros no són de traspàs, tret dels que són divisibles per 400. Malgrat tot, aquest calendari acumula un error de 3 dies cada deu mil anys. Hi ha cultures que mantenen els seus calendaris tradicionals, amb inicis i mesures anuals propis: Elcalendari gregorià pren el naixement de Crist com a referència per numerar els anys; per aquesta raó també se l coneix com a calendari cristià. Elcalendari xinès pren com a referència el naixement del primer emperador de la dinastia Qin, Shi Huangdi (any 2697 ac del calendari gregorià). És un calendari lunar amb anys de 12 mesos i cada any s hi afegeix un mes més. Elcalendari hebreu pren com a referència el que se suposa que és l any de la creació del món (any 3761 ac del calendari gregorià), que estimen sumant totes les generacions de la Bíblia. Està estructurat en cicles de 19 anys: 12 anys de 12 mesos i 7 anys de 13 mesos (els mesos són de 29 i 30 dies, alternativament). El calendari musulmà pren com a referència l hègira, el dia que Mahoma va fugir de la Meca cap a Medina (20 de setembre de l any cristià 622). Està estructurat en cicles de 30 anys (19 anys de 354 dies i 11 anys de 355 dies). 34

35 Ciència a l abast Cerca d informació. Anàlisi d un text científic Una vegada s ha identificat un problema científic, un dels passos següents és buscar i aplegar-ne informació. En les revistes científiques, en els llibres de divulgació, a Internet i en els mateixos llibres de text, hi podem trobar molta informació. A continuació reproduïm un extracte d un article científic que parla sobre l activitat del volcà Etna a l illa de Sicília (Itàlia). La classe d activitat [volcànica] que preval a l Etna depèn del nivell de magma que hi ha a l interior dels seus conductes. La baixa pressió a la part superior de la columna magmàtica permet que els gasos dissolts (la majoria vapor d aigua i diòxid de carboni) es puguin escapar. Les bombolles resultants pugen per dins de la columna de magma i exploten a la superfície, expel lint fragments líquids i sòlids. Quan [...] la columna magmàtica està situada a molta profunditat dins del volcà, únicament arriben a la vora del cràter els gasos i les partícules fines de cendra. Quan es troba més a prop de la superfície, també es llancen fragments més grans (lapil li i bombes). En els casos poc freqüents en què la columna magmàtica mateixa arriba a la vora del cràter, el magma en procés de desgasificació es desborda pel cràter [...] i forma una colada de lava. TOM PFEIFFER, Futuro del Etna. Investigación y Ciencia, juny del 2003 (text adaptat) El procediment per analitzar un text com l anterior consta dels passos següents: 1. Llegim atentament el text sencer per saber quina és la idea general sobre la qual tracta. 2. Fem una segona lectura més detinguda, i hi subratllem les idees fonamentals relacionades amb el fenomen que s hi explica. 3. Anotem les paraules que no comprenem, i les busquem en un diccionari o una enciclopèdia. 4. Resumim la informació que buscàvem. Ho podem fer elaborant una taula de dades, una llista de conceptes o un text explicatiu breu. 20. Busca en un diccionari el significat d aquests termes: magma, lava, columna magmàtica, cendra volcànica, lapil li, bomba volcànica, expel lir i desgasificació. 21. Quins dos gasos són molt abundants en el magma i s expulsen durant una erupció? 22. Copia la taula següent i completa-la relacionant la profunditat a la qual es troba la columna de magma dins del volcà i el tipus de productes que són expel lits. Profunditat de la columna magmàtica A molta profunditat A prop de la superfície A la vora del cràter Productes expel lits pel volcà 35

36 Activitats 23. Fes un dibuix esquemàtic del planeta Terra vist des del pol nord. a) Dibuixa la llum del Sol il luminant la meitat del planeta. b) Pinta una fletxa que indiqui el sentit de gir de la Terra. c) On es fa de dia abans, a la costa mediterrània o a la costa atlàntica espanyola? 24. Fes un dibuix esquemàtic amb quatre posicions de la Terra en el recorregut de la seva òrbita. a) Indica-hi els solsticis i els equinoccis. b) Pinta amb quatre colors diferents la part de l òrbita corresponent a cada estació a l hemisferi nord. Fixa t, per exemple, que l estiu comença el dia del solstici d estiu i acaba en l equinocci de tardor. 25. Pots explicar per què a l estiu, a la península Ibèrica, al migdia el Sol es troba més alt sobre l horitzó que no pas a l hivern? Això passa alhora als dos hemisferis terrestres? 26. Quan a l hemisferi nord és estiu, a l hemisferi sud és hivern; i quan al nord és primavera, al sud és tardor. a) Quina estació serà a l hemisferi nord si al sud és estiu? I si al sud és primavera? b) Explica a què és degut aquest desfasament en les estacions. 27. Relaciona cada una d aquestes imatges de la Lluna amb la posició corresponent de la seva òrbita. A B C D 28. L eclíptica és un pla imaginari que passa pel centre de la Terra i pel centre del Sol. a) També passa pel centre de la Lluna? b) Passa només a vegades? Quantes vegades i quan? 29. Dibuixa la Lluna girant al voltant de la Terra i la llum del Sol que hi arriba des de l esquerra. Pinta-la en les quatre posicions corresponents a la lluna nova, al quart creixent, a la lluna plena i al quart minvant. Representa també la Lluna vista des de la Terra en cadascuna d aquestes posicions. 30. L existència de la cara oculta de la Lluna és deguda al fet que tarda el mateix a fer una volta al voltant de la Terra que a fer un gir sobre si mateixa: gairebé 28 dies. Com podries representar, amb l ajut d un company, el moviment de la Lluna al voltant de la Terra per comprovar que cada vegada que completa una volta a la Terra també ha fet un gir complet sobre ella mateixa? 31. Quines són les quatre capes que formen la Terra? Explica breument la composició de cadascuna. 32. Explica quines diferències importants hi ha entre l escorça continental i l escorça oceànica. 33. Utilitzant les dades de la unitat, calcula quin gruix tenen el mantell inferior i el nucli extern, i quin radi té el nucli intern. 34. Calcula quin és el desnivell mitjà que hi ha entre els oceans i els continents. Pren com a referència l altitud mitjana dels escuts continentals i de les planes abissals. E F G H 35. Identifica en aquest dibuix les formes de relleu següents: serralada, fossa oceànica, volcà submarí i plataforma continental. A B C 7 3 D

37 36. A la serralada Cantàbrica, a la província de Lleó, hi ha unes muntanyes formades per l acumulació d esculls de corall que hi van viure fa uns 400 milions d anys, quan aquella zona era el fons d un mar càlid. Escriu una explicació del perquè es trobaven els fòssils en aquell lloc. Com influeix la biosfera en la geosfera? 37. Els fons oceànics ocupen, aproximadament, el 70 % de la superfície de la Terra, mentre que els continents n ocupen el 30 %. Sabent que el radi de la Terra és de km i que la superfície d una esfera és el seu radi al quadrat multiplicat per 12,6 (superfície de l esfera 4 r 2 ), calcula quants quilòmetres quadrats ocupen els continents i quants els oceans. UNA ANÀLISI CIENTÍFICA La rigidesa del mantell terrestre Les roques són un símbol del que és sòlid i rígid; sabem que es poden trencar si es colpegen amb força, però ens costa concebre que una roca com el granit es pot deformar com si fos argila tova. De tota manera, així és com es comporten les roques a l interior del mantell terrestre a causa de les altíssimes pressions i temperatures que hi ha. En el mantell terrestre s originen corrents de roca fosa que pugen cap a la superfície travessant les roques de l escorça com si es tractés d un material plàstic i viscós. Alguns volcans, com els de Hawaii, expulsen aquestes roques foses provinents de zones profundes del mantell i formen extenses colades de lava. 38. Agrupa les sis paraules següents per parelles d antònims, de manera que cada parell expressi significats contraposats. Utilitza un diccionari per buscar les que no coneixes. Sòlid, plàstic, fluid, fràgil, rígid i tenaç. a) De les característiques esmentades, quines són les tres que es poden atribuir al vidre? b) Quines són les dues que es poden atribuir al fang de modelar? c) Quina és l única que es pot atribuir a un líquid com l aigua o la cera fosa? 39. Quins factors són els que fan que les roques, en el mantell terrestre, es comportin d una manera plàstica en comptes de rígida? 40. On es formen els corrents de roca fosa que poden arribar fins a la superfície terrestre? 41. Indica el lloc de la geosfera (la superfície o l interior del mantell) on es produeixen els fenòmens inclosos en aquesta taula. Fenomen Les roques tenen un comportament plàstic Les roques són sòlides i rígides Pugen corrents de roca fosa Es formen colades de lava Superfície terrestre/ interior del mantell 42. Quan les roques es fonen, tenen un comportament semblant al de la cera o al de la mel espessa. Quina lava et sembla que fluirà més, la que es troba a una temperatura molt alta o la que es troba a una temperatura més freda? Raona la resposta. 43. Pot entrar en erupció un volcà sota l aigua? Pots esmentar algun exemple d activitat volcànica submarina? 37

38 Resum Característiques especials Camp magnètic intens. Atmosfera amb nitrogen, oxigen i diòxid de carboni. Temperatura mitjana de 15 ºC. Aigua en forma sòlida, líquida i gasosa. Amb cicle de l aigua. Un satèl lit gran, la Lluna. Gran activitat geològica. Existència d éssers vius. Els moviments terrestres La rotació. Al voltant d un eix que està inclinat 23º 27' respecte de l eclíptica. Origen de la successió dels dies i les nits. La translació. Al voltant del Sol. Descriu una òrbita pràcticament circular que defineix l eclíptica. Els dos moviments i la inclinació de l eix produeixen la successió de les estacions: la primavera, l estiu, la tardor i l hivern. Amb diferències en la durada dels dies i les nits i en la inclinació de l arribada dels raigs solars. LA TERRA El seu satèl lit, la Lluna Els moviments de rotació i translació lunars duren exactament el mateix, gairebé 28 dies; per això sempre veiem la mateixa cara de la Lluna. Presenta diverses fases: la lluna nova, el quart creixent, la lluna plena i el quart minvant. Produeix eclipsis, que poden ser: De Sol: la Lluna ens tapa el Sol. De Lluna: la Terra projecta la seva ombra sobre la Lluna. L atracció lunar sobre les masses d aigua terrestres produeix les marees. Les capes terrestres La geosfera. És la capa rocosa. Està formada per: L escorça. És la capa més externa. Està formada per roques. A la superfície es formen relleus, que poden ser: continentals (serralades, planes i plataformes continentals) o oceànics (dorsals, fosses, planes i volcans). El mantell. És la capa intermèdia. Està formada per roques. Hi ha el mantell superior i el mantell inferior. El nucli. És la capa interna. Està formada per metalls, sobretot per ferro. Hi ha un nucli extern (líquid) i un nucli intern (sòlid). L atmosfera. És la capa gasosa, formada per una mescla de gasos (aire). La hidrosfera. És la capa aquosa, formada per aigua salada i aigua dolça. La biosfera. Són els éssers vius, que viuen en dos medis: aquàtic i terrestre. 44. Fes dos dibuixos, un dibuix explicatiu de les posicions relatives del Sol, la Terra i la Lluna durant un eclipsi de Sol i durant un eclipsi de Lluna, i un altre dibuix de les posicions relatives del Sol, la Lluna i la Terra que expliqui les fases lunars. 45. Escriu un resum amb els tipus d escorça terrestre que hi ha i les característiques corresponents a cada tipus. 46. Què són els solsticis i els equinoccis? Quants n hi ha al llarg de l any? Quina relació tenen amb el fet que l eix de rotació de la Terra estigui inclinat? 38

39 Aventura al centre de la Terra Va ser llavors que en Perry va fer que m interessés pel seu invent. Era un home vell que havia dedicat la major part de la seva llarga vida a perfeccionar una excavadora subterrània mecànica. En les estones de lleure estudiava paleontologia. Vaig revisar-ne els plànols, vaig escoltar els seus arguments, vaig inspeccionar el model muntat, i després, convençut, vaig posar a la seva disposició els fons suficients per construir una excavadora funcional de mida natural. No entraré en els detalls de la construcció de l aparell, que ara és a fora, al desert, a unes dues milles d aquí. Demà potser tindreu interès d anar-lo a veure. Es tracta, aproximadament, d un cilindre d acer de trenta metres de longitud, acoblat de tal manera que, si cal, pot girar i retorçar-se a través de la roca sòlida. En una punta hi ha un trepant potent impulsat per un motor que, segons en Perry, genera més potència per centímetre cúbic que els altres per metre cúbic. Recordo que solia afirmar que aquest invent, per si sol, ens podia fer enormement rics. Volíem donar-lo a conèixer públicament després del resultat exitós de la nostra primera prova secreta, però en Perry no va tornar mai d aquell viatge de prova, i jo acabo de tornar després de deu anys. [...] Vaig mirar el termòmetre. Marcava 43 graus. Mentre parlàvem, el gran talp de ferro havia foradat més d una milla de roca de l escorça terrestre. Continuem, doncs vaig dir. A aquest pas aviat haurà acabat tot. No vas insinuar mai que aquest aparell arribaria a una velocitat com aquesta, Perry. No ho sabies? No va dir. No vaig poder calcular amb exactitud la velocitat, perquè no tenia instruments per mesurar la immensa potència del meu generador. De tota manera, vaig estimar que devia avançar a uns cinc-cents metres per hora. I estem avançant a dotze quilòmetres per hora vaig dir, amb la mirada fixa en el comptaquilòmetres. Quin gruix té l escorça terrestre, Perry? li vaig demanar. Hi ha quasi tantes conjectures sobre aquest tema com geòlegs va dir. Alguns el calculen al voltant de quaranta-vuit quilòmetres, perquè n hi hauria prou amb la calor interna, que aproximadament augmenta a raó de mig grau cada vint o vint-i-cinc metres de profunditat, per fondre la substància més refractària a aquesta distància. Altres afirmen que, atesos els fenòmens de precessió i rotació, la Terra, COMPRENC EL QUE LLEGEIXO si no totalment sòlida, ha de tenir almenys una closca de com a mínim mil tres-cents o mil siscents quilòmetres de gruix. Aquí tens la resposta. Pots triar. EDGAR RICE BURROUGHS, Aventura en el centro de la Tierra. Editorial Intersea (text adaptat) 47. Descriu dues característiques de l aparell que va construir en Perry. 48. L excavadora anava a la velocitat que esperava el constructor? Per què? 49. Quin dels dos títols següents et sembla millor per al fragment: «L interessant invent d en Perry» o «Viatge a l interior de la Terra»? Per què? 50. La temperatura a 500 metres de profunditat és la mateixa que a metres? Per què? EL RACÓ DE LA LECTURA NO T HO PERDIS Llibres: El món perdut ARTHUR CONAN DOYLE. Edicions de La Magrana L expedició d uns científics a la recerca de criatures prehistòriques que s amaguen a l Amazònia. Viatge al centre de la Terra JULES VERNE. Editorial Barcanova Un grup d exploradors viatja a l interior del planeta. Revistes: Especial «Historia de la Tierra» Muy Interesante, primavera 2005, núm. 69. En la pantalla: Planeta Tierra. Suevia Films. Documentals sobre anys d història del nostre planeta. En la xarxa: Recursos didàctics bàsics sobre la Terra i el sistema solar. tierra.rediris.es/ Xarxa temàtica de ciències de la Terra d Espanya. Molta informació amb imatges, animacions i enllaços a altres pàgines sobre la Terra, i una mica sobre la Lluna (en anglès). 39

40 3 Els éssers vius PLA DE TREBALL En aquesta unitat Aprendràs les característiques que defineixen un ésser viu. Coneixeràs les principals substàncies químiques que componen els éssers vius. Coneixeràs l estructura de les cèl lules, els tipus de cèl lules que hi ha i quines funcions tenen. Distingiràs entre cèl lules animals i vegetals. Diferenciaràs els organismes unicel lulars dels pluricel lulars, i també els nivells d organització dels pluricel lulars. Estudiaràs les característiques dels cinc regnes d éssers vius. Coneixeràs què és una espècie i com s anomena científicament. Aprendràs els passos que cal seguir per utilitzar un microscopi i fer preparacions per observar-les amb aquest instrument. Panda gegant (Ailuropoda melanoleuca).

41 Panda petit (Ailurus fulgens). Actualment es coneixen i s han classificat més de dos milions d éssers vius diferents, i aquest nombre augmenta cada any. El 1896 es va fer una troballa molt valuosa a la Xina: un panda gegant. Des del primer moment, classificar aquest animal no va ser gens fàcil: primer es va classificar com un ós, però posteriorment es va començar a pensar que podia estar més relacionat amb el panda petit, un altre animal propi de la Xina, semblant als coatís i als anomenats óssos rentadors. Els dos pandes s assemblen pel que fa al comportament, tots dos s alimenten de bambú i comparteixen moltes característiques corporals. De tota manera, hi ha grans diferències entre els dos. Per tant, molts biòlegs van classificar el panda gegant en la mateixa família dels coatís, però d altres el van emparentar amb els úrsids (ós bru, ós gris, etc.). Modernes investigacions dutes a terme al final del segle XX han determinat que el panda gegant pertany a la família dels úrsids i que la semblança amb el panda petit es deu únicament a les adaptacions de les dues espècies al medi on viuen. RECORDA I RESPON 1. El panda gegant és un ésser viu. Quines característiques confirmen aquest fet? 2. Quin tipus d alimentació tenen el panda gegant i el panda petit? 3. Creus que el bambú és un ésser viu? Per què? 4. Per què creus que cal classificar els éssers vius? 5. Quin criteri creus que s utilitza actualment per classificar els éssers vius? Busca la resposta En quin regne classificaries l ós panda gegant? I el bambú?

42 1 Característiques dels éssers vius Els animals, les plantes, els fongs i els microorganismes, que no som capaços de veure a ull nu, són éssers vius. Tot i que hi ha una varietat enorme d éssers vius, tots comparteixen un seguit de característiques: Tots neixen i moren. Tenen una composició química semblant, que constitueix la matèria orgànica. Estan formats per una o diverses unitats microscòpiques anomenades cèl lules, que són les unitats més petites que tenen vida pròpia. Tots fan tres funcions exclusives dels éssers vius, les funcions vitals, que són la nutrició, la relació i la reproducció. Els animals i les plantes estan formats per cèl lules i tenen una composició molt semblant. Les plantes, però, són capaces d elaborar-se la matèria orgànica per mitjà de la fotosíntesi, mentre que els animals no ho poden fer, i per això s han d alimentar de matèria orgànica ja elaborada. La funció de nutrició La nutrició comprèn tots els processos per mitjà dels quals els éssers vius obtenen l energia i les substàncies que necessiten per viure. Segons la nutrició que tenen, hi ha dos tipus d éssers vius: Éssers autòtrofs. Són capaços de fabricar les substàncies orgàniques que necessiten a partir de substàncies senzilles que prenen del sòl i de l atmosfera, com l aigua, les sals minerals i el diòxid de carboni. Per fer-ho requereixen energia, que generalment obtenen de la llum del Sol, mitjançant un procés anomenat fotosíntesi. Son autòtrofs les plantes, les algues i alguns bacteris. Éssers heteròtrofs. Necessiten prendre la matèria orgànica ja elaborada, i per això s alimenten d altres éssers vius o de les seves restes. Són heteròtrofs els animals, els fongs i la major part dels microorganismes. La funció de relació La relació comprèn tots els processos per mitjà dels quals els éssers vius es relacionen entre si i amb el medi on viuen. Sense la relació els éssers vius serien incapaços de nodrir-se i de reproduir-se. Són exemples d aquesta funció el creixement de les plantes cap a la llum o la fugida d un animal davant la presència d un depredador. 1. Busca en els conceptes clau el significat dels termes següents: fotosíntesi, autòtrof, heteròtrof i zigot. 2. Amb quina de les funcions vitals relacionaries l obtenció de menjar? La funció de reproducció La reproducció inclou els processos per mitjà dels quals els éssers vius són capaços d originar nous individus. Les formes de reproducció són molt variades, però es poden agrupar en dos grans tipus: La reproducció asexual. Hi intervé un sol individu, a partir del qual s originen els descendents. Per exemple, les esponges produeixen unes gemmes que es desprenen i originen noves esponges. La reproducció sexual. Hi intervenen dos individus de sexes diferents, cadascun dels quals aporta una cèl lula sexual o gàmeta. Els dos gàmetes s uneixen per formar el zigot, que es desenvolupa i dóna lloc al nou individu. 42

43 La composició química dels éssers vius 2 Plantes Tots els éssers vius estan formats per les mateixes substàncies químiques, però les proporcions d aquestes substàncies varien en cada organisme. Aigua, 74 % En la constitució d aquestes substàncies intervenen, majoritàriament, els elements següents: el carboni (C), l hidrogen (H), l oxigen (O) i el nitrogen (N). Les substàncies que formen els éssers vius poden ser inorgàniques i orgàniques. Les substàncies inorgàniques Formen part tant dels éssers vius com de la matèria inerta. Generalment no tenen carboni en la composició. Les principals substàncies inorgàniques són les següents: L aigua. És la substància més abundant en tots els organismes. Per exemple, en les persones joves l aigua representa el 65 % del seu pes. Els organismes obtenen l aigua directament de l exterior o a partir d altres substàncies que la contenen en la seva composició. A l aigua es duen a terme les reaccions químiques i és el mitjà de transport de les altres substàncies. Les sals minerals. Tenen un gran nombre de funcions; per exemple, formen part de diferents estructures, com ara de les conquilles, els ossos i les dents; regulen moltes funcions de l organisme, etc. Les substàncies orgàniques Són exclusives dels éssers vius. Contenen carboni com a component majoritari. Les substàncies orgàniques que formen part dels éssers vius són les següents: Els glúcids, com la glucosa o la cel lulosa. Els éssers vius les utilitzen per obtenir energia i formar estructures. Els lípids, com els àcids grassos o el colesterol. S emmagatzemen com a substàncies de reserva energètica, formen estructures, etc. Les proteïnes, com l hemoglobina. Regulen funcions vitals, transporten substàncies, defensen el cos contra les infeccions, formen estructures, etc. Els àcids nucleics, com l ADN. Contenen la informació hereditària que es transmet d una generació a la següent, i intervenen en l elaboració de proteïnes. Les vitamines són substàncies molt variades; n hi ha que són lípids i d altres que són proteïnes. Es caracteritzen perquè no poden ser sintetitzades per l organisme, i per això s han d ingerir en la dieta. La manca parcial d alguna vitamina origina malalties diverses, i la manca total fins i tot pot provocar la mort de l ésser viu. Lípids, 0,8 % Glúcids, 19 % Lípids, 20 % Sals minerals, 3,2 % Animals Sals minerals, 3,4 % Proteïnes, 3,2 % Aigua, 60 % Proteïnes, 16 % La vitamina C és molt abundant en tots els cítrics. La manca d aquesta vitamina produeix escorbut. 3. Quines substàncies formen part únicament dels éssers vius? 4. Quines funcions tenen les sals minerals en els éssers vius? I els àcids nucleics? Glúcids, 0,6 % 43

44 3 La cèl lula Tots els éssers vius, des del més gran fins al més petit, estem formats per cèl lules. El 1665, Robert Hooke, mentre examinava amb el microscopi una làmina molt fina de suro, hi va observar uns forats petits que va anomenar cèl lules. Posteriorment, els científics Matthias J. Schleiden i Theodor Schwann, en el segle XIX, van establir la teoria cel lular, que té aquests principis: Tots els éssers vius estem formats per una o més cèl lules. La cèl lula és la unitat més petita dotada de vida pròpia. Té capacitat per nodrir-se, relacionar-se i reproduir-se. Tota cèl lula prové d una altra cèl lula. Robert Hooke va observar cèl lules per primer cop amb aquest microscopi, que arribava als 50 augments, construït per ell mateix. Les cèl lules són les unitats més petites dotades de vida pròpia. Són les unitats estructurals i funcionals de tots els éssers vius. Membrana plasmàtica Nucli Citoplasma El microscopi electrònic ens permet observar les estructures internes de les cèl lules a grans augments. Cèl lula vegetal vista a augments (el color és fals). L organització cel lular Un glòbul blanc de la sang, una neurona, una cèl lula d una fulla i un bacteri són cèl lules diferents, però totes comparteixen una organització comuna, en la qual destaquen les estructures següents: La membrana plasmàtica. És una capa prima que separa la cèl lula de l exterior, la protegeix i regula l entrada i la sortida de substàncies. El citoplasma. És el contingut de la cèl lula. Està constituït per un líquid viscós on hi ha unes estructures, anomenades orgànuls, que duen a terme diverses funcions cel lulars. El material genètic. És una substància que controla i regula el funcionament de la cèl lula. Correspon a l ADN, que conté la informació hereditària que passa d una cèl lula a la cèl lula filla. Segons la manera en què es troba el material genètic a l interior de la cèl lula, es diferencien dos tipus cel lulars: Les cèl lules eucariotes. El seu material genètic és a l interior d un compartiment, el nucli, que està delimitat per una membrana. Els animals, les plantes, els fongs i les algues tenen cèl lules eucariotes. Les cèl lules procariotes. El seu material genètic està dispers pel citoplasma, ja que no hi ha una membrana que l embolcalli. Són cèl lules més senzilles i generalment d una mida més petita que les eucariotes. Els bacteris són cèl lules procariotes. 5. Què significa que la cèl lula és la unitat estructural dels éssers vius? 6. Busca en els conceptes clau el significat d aquests termes: orgànul, eucariota i procariota. 44

45 4 Les cèl lules animals i vegetals Els animals i els vegetals tenen cèl lules eucariotes, però hi ha un seguit de característiques que les diferencien: La cèl lula vegetal té una paret rígida, anomenada paret cel lular, que envolta la membrana plasmàtica. Aquesta paret manté la forma de la cèl lula i li dóna resistència. Generalment, les cèl lules vegetals tenen una forma polièdrica, mentre que les cèl lules animals adopten formes més diverses: poden ser estrellades, esfèriques, cúbiques, etc. Les cèl lules vegetals tenen uns orgànuls exclusius, que reben el nom de cloroplasts, que s encarreguen de fer la fotosíntesi. El nucli de les cèl lules vegetals sol estar en un lateral, a causa de la presència d un vacúol que ocupa una gran part del volum cel lular. Les cèl lules animals també tenen vacúols, però són més petits. Cèl lula animal Cèl lula vegetal Membrana plasmàtica Nucli. Conté el material genètic. Citoplasma. Conté els orgànuls: mitocondris, vacúols Vacúols. Bosses envoltades d una membrana on s acumulen substàncies. Mitocondris. En aquests orgànuls s obté l energia dels nutrients. Paret cel lular. Paret gruixuda i rígida composta de cel lulosa. Cloroplasts. Contenen un pigment verd, anomenat clorofil la. En aquests orgànuls s elabora la matèria orgànica per mitjà de la fotosíntesi. 7. Quina estructura és la que manté la forma polièdrica en les cèl lules vegetals? 8. Quina funció tenen els mitocondris? 9. Quins orgànuls són exclusius de les cèl lules vegetals? 45

46 5 Els organismes unicel lulars i els pluricel lulars Segons el nombre de cèl lules que els formen, els éssers vius es poden classificar en dos grans grups: Els éssers unicel lulars. Estan formats per una sola cèl lula. De vegades s associen i formen colònies, en les quals cada cèl lula continua fent individualment totes les funcions vitals. Els bacteris són unicel lulars. Els éssers pluricel lulars. Estan constituïts per moltes cèl lules diferents, que s associen entre si i depenen les unes de les altres per poder viure. Cada tipus de cèl lula fa una funció determinada i totes juntes cooperen perquè l organisme en conjunt faci totes les seves funcions. Volvox, alga verda unicel lular que forma colònies constituïdes per moltes cèl lules. Els nivells d organització En els organismes pluricel lulars, les cèl lules s especialitzen en una determinada funció. Per això, adapten la seva forma i la seva estructura i s agrupen formant diferents nivells d organització: Els teixits. Estan formats per l agrupació de diverses cèl lules que fan la mateixa funció. Per exemple, les cèl lules musculars formen el teixit muscular, que té la funció de contreure s i relaxar-se. Els òrgans. Són agrupacions de diversos teixits que actuen coordinadament. Per exemple, un múscul és un òrgan, format per teixit muscular, nerviós, conjuntiu i sanguini. Els sistemes. Estan constituïts per diversos òrgans. Per exemple, el sistema muscular està format per tots els músculs del cos. Els aparells. Són agrupacions de diversos sistemes. Per exemple, l aparell locomotor està format pel sistema muscular i el sistema esquelètic, que té la funció de moure el cos i sostenir-lo. L aparell locomotor Cèl lula òssia Cèl lules musculars 10. Posa un exemple d un organisme unicel lular i un altre d un organisme pluricel lular. Teixit ossi Teixit muscular 11. Es pot considerar una colònia com un organisme pluricel lular? Per què? 12. Un nivell d organització no és únicament l agrupació d elements del nivell anterior. Quina altra característica ha de tenir? Òrgan: os Sistema esquelètic Sistema muscular Òrgan: múscul 46

47 6 La classificació dels éssers vius Hi ha una gran diversitat d éssers vius, que es diferencien els uns dels altres tant pel que fa a la mida com a la forma o a la manera d alimentar-se o de reproduir-se. Per poder estudiar la gran diversitat d éssers vius, cal identificar-los, agrupar-los i ordenar-los; és a dir, s han de classificar. La ciència que s ocupa d aquesta tasca s anomena taxonomia. La taxonomia estableix una classificació jeràrquica basada a agrupar els éssers vius, de manera que cada grup inclou subgrups més petits. Cada un d aquests grups o subgrups rep el nom de categoria taxonòmica o tàxon. El tàxon o grup més ampli és el regne. En cada regne s agrupen diversos subgrups, anomenats tipus; cada tipus inclou, al seu torn, diferents classes; cada classe, diversos ordres; cada ordre, famílies diverses; cada família, diversos gèneres, i cada gènere, diverses espècies. El sistema que s utilitza actualment per classificar els éssers vius el va idear, fa gairebé 300 anys, el naturalista suec Carl von Linné. REGNE Les categories taxonòmiques TIPUS TIPUS FAMÍLIA TIPUS GÈNERE CLASSE GÈNERE TIPUS ORDRE GÈNERE GÈNERE ORDRE Espècie ORDRE En els tàxons més amplis, com són els regnes, s agrupen molts individus, però tenen ben poques característiques en comú. Per contra, en els tàxons inferiors, com ara les espècies, el nombre d individus és menor, tot i que tenen moltes característiques en comú. Així, per exemple, el regne animal agrupa una gran quantitat d individus molt diferents, mentre que l espècie Panthera tigris inclou pocs individus però molt semblants. 13. Què és la taxonomia? 14. Escriu els noms dels tàxons per ordre, començant pel que agrupa un nombre més gran d individus. 15. En quina categoria taxonòmica agruparies diversos gèneres? 47

48 7 Els cinc regnes Actualment, tots els éssers vius, des del bacteri més petit fins a la balena més gran, es classifiquen en cinc regnes: el regne de les moneres, el dels protoctists, el dels fongs, el de les plantes i el dels animals. Regne de les moneres Regne dels protoctists Regne dels fongs Són organismes unicel lulars procariotes. N hi ha que tenen nutrició autòtrofa, i d altres, heteròtrofa. En aquest regne s inclouen els organismes més simples, com ara els bacteris. Són un grup molt variat. N hi ha d unicel lulars i de pluricel lulars. Tots són eucariotes i no tenen teixits. Alguns són autòtrofs i d altres heteròtrofs. Pertanyen a aquest regne els protozous i les algues. Poden ser unicel lulars o pluricel lulars. Tenen cèl lules eucariotes. No tenen teixits. Són heteròtrofs. Pertanyen a aquest regne els llevats, les floridures i els fongs que formen bolets. Regne de les plantes Regne dels animals Són organismes pluricel lulars eucariotes. Tenen teixits. Són autòtrofs. Aquest regne inclou les plantes sense flors (briòfits i pteridòfits) i les plantes amb flors (gimnospermes i angiospermes). Són organismes pluricel lulars eucariotes. Tenen teixits. Són heteròtrofs. Pertanyen a aquest regne els invertebrats i els vertebrats. 16. Quines característiques tenen en comú els organismes del regne dels animals i els del regne de les plantes? 17. Pel que fa a la nutrició, en què s assemblen els organismes del regne dels fongs i els del regne dels animals? 18. Quins regnes tenen organismes amb nutrició autòtrofa? 48

49 8 Les espècies Un fox-terrier, un pastor alemany i un dàlmata són gossos amb aspectes ben diferents, però tenen moltíssims trets comuns i es classifiquen dins d una mateixa espècie. Una espècie és un grup d individus semblants que es poden reproduir entre si i donar lloc a una descendència fèrtil. Ase Euga Pot passar que dues espècies s assemblin i, fins i tot, que siguin capaces de reproduir-se entre si. Per exemple, els cavalls i els ases són espècies diferents que es poden encreuar, però tenen una descendència estèril. Els individus d una mateixa espècie tenen aspectes molt semblants; de tota manera, hi pot haver diferències entre els mascles i les femelles, tal com passa en el cas dels lleons, dels paons, etc. Aquesta característica s anomena dimorfisme sexual. Mul De l encreuament entre un ase i una euga neix un mul, i entre un cavall i una burra, un mul somerí. Totes dues descendències són estèrils. El lleó i la lleona presenten dimorfisme sexual pel que fa a l aspecte extern. El paó mascle té un aspecte molt vistós per atreure les femelles. El nom comú i el nom científic de les espècies El seitó és una espècie que rep diversos noms comuns o vulgars, propis de cada llengua o de cada regió. En català també rep el nom d anxova; en castellà s anomena boquerón o anchoa; en basc, bokarte; en francès, anchois; en anglès, european anchovy; en portuguès, biqueirão... Tots aquests noms comuns per designar una espècie comporten problemes de comprensió i es presten a confusions. Carl von Linné, en el segle XVIII, va establir una manera universal per designar les espècies per mitjà d un nom científic. El sistema s anomena nomenclatura binomial, perquè utilitza dos noms, que s escriuen en llatí i en lletra cursiva. El primer nom correspon al gènere i la primera lletra s escriu amb majúscula, mentre que el segon nom s escriu amb minúscula. El conjunt dels dos noms correspon a l espècie. Per exemple, el nom científic de l animal que vulgarment es coneix amb el nom de seitó és Engraulis encrasicolus. 19. Per què cal utilitzar un nom científic per designar les espècies? 20. A quina espècie i a quin gènere pertany el linx ibèric (Lynx pardinus)? 21. Són de la mateixa espècie un gat domèstic (Felis catus) i un gat salvatge (Felis silvestris)? I del mateix gènere? 22. Quin significat creus que té el nom científic del gos (Canis familiaris)? 49

50 9 La biodiversitat Si mirem per la finestra o anem a un parc o al bosc podem veure que ni tots els arbres, ni tots els ocells, ni la resta d organismes són iguals, sinó que n hi ha una gran diversitat. S anomena diversitat biològica o biodiversitat la varietat de formes de vida que viuen a la Terra o que hi han viscut. Les adaptacions han permès als éssers vius colonitzar hàbitats ben diversos. El linx ibèric (Lynx pardinus) és una espècie endèmica de la península Ibèrica que està en perill d extinció. Avui dia hi ha un gran nombre d espècies diferents, però aquestes espècies no han existit sempre i no s han mantingut igual al llarg de la història de la vida. La biodiversitat actual és el resultat d un lent procés anomenat evolució, que va començar quan van aparèixer les primeres formes de vida i que continua actualment. En el transcurs de l evolució, les espècies van canviant i van donant lloc a espècies noves com a resultat, principalment, d un procés de selecció natural, per mitjà del qual s adapten als canvis que es produeixen en el medi ambient. Actualment no se sap amb certesa el nombre total d espècies diferents que hi ha a la Terra. La comunitat científica considera que n hi pot haver més de 30 milions, tot i que tan sols se n coneixen i se n han classificat poc més de dos milions. La biodiversitat no està repartida de la mateixa manera a tot el món. Els hàbitats amb més diversitat són els boscos tropicals i els esculls coral lins, on es calcula que hi viuen més de la meitat de les espècies del planeta. La península Ibèrica és el lloc d Europa amb més diversitat biològica gràcies al lloc on està situada, les diferències climàtiques i la gran varietat d hàbitats que comprèn. De totes les espècies que viuen a la Península, un gran nombre són endèmiques, és a dir, només es troben aquí. La pèrdua de la biodiversitat Cada dia que passa s extingeixen espècies senceres d éssers vius. Aquesta desaparició ha augmentat els últims anys, sobretot per les causes següents: La destrucció i la fragmentació d hàbitats, sobretot de boscos i ecosistemes aquàtics, a causa dels incendis forestals, la desforestació per obtenir-ne fusta, la construcció de vies de comunicació i preses, etc. Les contaminacions de l aigua, del sòl i de l atmosfera, produïdes pel desenvolupament agrari, industrial i urbà. Un dels efectes més greus que provoca la contaminació és el canvi climàtic. La caça i la pesca incontrolades. En principi, aquestes activitats no han de ser necessàriament nocives, però sí quan són abusives, perquè no respecten les lleis i exterminen espècies amenaçades. La introducció d espècies exòtiques fora de la seva àrea de distribució i l aparició d espècies invasores, introduïdes de manera més o menys voluntària, en un medi sense competidors naturals posen en perill les espècies autòctones. La venda de determinades mascotes, el col leccionisme d animals i el comerç il legal d espècies protegides són un gran risc per la pèrdua de la biodiversitat que poden comportar. 50

51 La necessitat de conservar la biodiversitat Tot i que algunes espècies desapareixen per causes naturals, hi ha un gran nombre de raons per evitar-ne la desaparició per causes no naturals, entre les quals destaquen les següents: Raons ètiques. És indispensable respectar la diversitat de formes de vida i evitar les accions que posin en perill els éssers vius per preservar els recursos de les generacions futures. Raons comercials. La biodiversitat proporciona recursos que es poden arribar a esgotar. Molts materials que necessitem habitualment, com la fusta, el paper, els aliments, etc., s obtenen d organismes vius. Els nostres aliments provenen d espècies vegetals domesticades, com ara el blat o el blat de moro, o d espècies animals, com les vaques, les ovelles, etc. Molts invertebrats, o els productes que se n deriven, es consumeixen directament, com els crancs, els pops, la mel, etc. Fins i tot els insectes serveixen d aliment en altres països. Moltes plantes que encara no s han descobert podrien ser útils per desenvolupar noves varietats de conreu. Algunes substàncies produïdes per éssers vius es fan servir per curar o per prevenir malalties, com ara els antibiòtics obtinguts d alguns fongs. Actualment, gairebé la meitat dels fàrmacs que s utilitzen provenen de plantes, però hi ha espècies desconegudes que podrien ser vitals per lluitar contra malalties com el càncer o la sida. La major part dels materials que utilitzem per fer els vestits tenen un origen animal (pells, llana, etc.) o vegetal (cotó, lli, etc.). Altres materials, com ara el suro, els olis, les fibres, el paper o la resina, són font de primeres matèries per a la indústria. Raons estètiques o recreatives. Les plantes i els animals salvatges són una font d admiració per a moltes persones, tenen un valor estètic molt elevat i són objecte de plaer. D una altra banda, fan possible l obtenció d ingressos del turisme, la caça controlada, els safaris fotogràfics, etc. Raons científiques. Mantenir la biodiversitat permet conèixer més bé el funcionament dels ecosistemes i el paper que tenen els diferents éssers vius en cadascun d ells. Conservar la biodiversitat no és una tasca senzilla, ja que en alguns països topa amb interessos econòmics considerables. El problema és especialment preocupant en alguns països en vies de desenvolupament, on, per exemple, l explotació de les selves tropicals comporta una font important d ingressos, malgrat l extinció massiva d espècies que implica. Algunes de les mesures que s adopten actualment per evitar la pèrdua de la biodiversitat són les següents: La creació d espais naturals protegits, com ara els parcs nacionals, que permeten la conservació d hàbitats singulars i la seva biodiversitat. La reproducció d espècies en perill d extinció en llocs controlats, com ara jardins botànics, parcs nacionals o zoològics. L elaboració de llistes d espècies amenaçades i en perill d extinció per poder-hi aplicar mesures de protecció. Cada dia que passa desapareixen espècies que no hem arribat a conèixer. Això significa que podem estar perdent noves medicines, nous aliments, noves fonts d energia, etc. Perquè les espècies sobrevisquin cal protegir els seus hàbitats naturals, com per exemple establint llocs protegits com els parcs nacionals. 23. Què s entén per biodiversitat? 24. Creus que la biodiversitat a la Terra és la mateixa a totes les zones del planeta? Com creus que varia? 25. Què és una espècie endèmica? És el mateix que una espècie en perill d extinció? 51

52 A FONS El microscopi Ocular El microscopi és un instrument format per un sistema de lents que permet veure objectes molt petits que no podem veure a ull nu. L objecte que es vol observar es posa damunt d un vidre, Revòlver que rep el nom de portaobjectes, i es tapa amb un altre vidre més prim i petit, el cobreobjectes. Els tres elements junts constitueixen una preparació. La preparació s observa per transparència. Per això cal Objectius que els materials que s observen siguin molt fins. Pinces Una part de les lents és als objectius, que es troben al revòlver. Quan el revòlver gira, es poden intercanviar Platina els objectius per observar la preparació amb diferents augments. Condensador Ús i enfocament Una vegada tenim a punt la preparació, la posem a la platina. Situem l objectiu de menys augment al revòlver i, per mitjà del cargol macromètric, l acostem a la preparació mirant des de fora. Després, mirant per l ocular, fem retrocedir l objectiu fins que aconseguim veure l enfocat. A continuació, afinem l enfocament amb el cargol micromètric. La imatge que es veu amb el microscopi, apareix invertida. Ho podem comprovar observant un trosset de paper on prèviament hem fet un dibuix molt petit. Si el movem, veurem que els seus moviments també es veuen invertits. A continuació girem el revòlver per col locar l objectiu següent i afinem l enfocament amb el cargol micromètric. Per apreciar la capacitat d augment d un microscopi, podem observar un tros de paper mil limetrat; també podem observar un regle de plàstic graduat, la punta d un pèl, sal, sucre, etc. Per calcular els augments amb què estem observant una preparació, multipliquem el nombre que figura a l ocular pel nombre que s indica a l objectiu que estem fent servir. Si a l ocular posa 5 i a l objectiu s indica 20, estem observant la preparació a 100 augments. Suport Portaobjectes Cobreobjectes Cargol macromètric Cargol micromètric Diafragma Font d il luminació 26. Per què els objectes que observem amb un microscopi han de ser molt fins? 27. Com es calculen els augments amb què estem observant una preparació? Amb quins augments veiem una preparació si posem l objectiu de 15 i un ocular de 8? 28. Observa les dues imatges de la dreta d un tros de paper mil limetrat, obtingudes amb dos objectius diferents. Si s ha fet servir un ocular de 10, quants augments té l objectiu utilitzat en cada cas? 40 augments 80 augments 52

53 Ciència a l abast Formulació d hipòtesis. Les cèl lules i l ús del microscopi Una hipòtesi és una proposició que es pren com a base per fer un raonament. Les hipòtesis científiques s han de poder sotmetre a l experimentació i a l observació, i això permetrà saber si són vàlides o no. Les hipòtesis se solen formular de manera que mostrin la relació que hi ha entre dos o més fets. Per exemple, sabem que les cèl lules vegetals tenen una paret cel lular de cel lulosa, una substància força rígida que les manté unides i els dóna una forma polièdrica. Podem formular la hipòtesi següent: «Si quan observem cèl lules amb un microscopi veiem que tenen forma polièdrica i que estan unides entre si per una capa gruixuda i fàcilment observable, aleshores és que són cèl lules vegetals». Fem una preparació de cèl lules vegetals 1. Obtenim les cèl lules. Agafem una capa d una ceba i traiem amb cura un fragment petit de la pell de la cara interna L estenem sobre el portaobjectes i el tenyim amb verd de metilè o un altre tint. També el podem tenyir, tot i que no és tan eficaç, amb tintura de iode. 3. Deixem que el tint actuï durant cinc minuts i rentem l excés de tint tirant-hi a sobre unes quantes gotes d aigua Col loquem el cobreobjectes, observem la preparació i dibuixem el que veiem amb diferents augments. Fem una preparació de cèl lules animals 1. Obtenim les cèl lules. Amb un bastonet de cotó ben net, freguem suaument la cara interior de la galta Estenem sobre el portaobjectes les cèl lules que hem obtingut i hi afegim una gota d aigua. 3. Tenyim les cèl lules amb verd de metilè o un altre tint. Aquesta preparació no s ha de rentar, perquè les cèl lules, com que no estan adherides, es perdrien. 4. Col loquem el cobreobjectes, observem la preparació i dibuixem el que hi observem, com en el cas anterior. Comprovem si la hipòtesi és correcta. Veiem que, efectivament, les cèl lules vegetals presenten una forma polièdrica, mentre que les cèl lules animals tenen forma irregular i no estan unides Fes dibuixos del que has observat amb diferents augments. No t oblidis d indicar quants augments té cada dibuix. 30. Imagina t que la hipòtesi proposada fos falsa. Quin resultat podria posar de manifest la falsedat de la nostra proposició? 31. Considera la hipòtesi següent que podem aplicar a l observació d un objecte que nosaltres desconeixem: «Si és un ésser viu, aleshores estarà format per cèl lules». Pels coneixements que tenim, aquesta hipòtesi és correcta? Ens serviria per diferenciar un ésser viu de la matèria inerta? Com faries l observació per aplicar aquesta proposició al reconeixement d aquest objecte desconegut? 53

54 Activitats 32. Observa els dibuixos següents i indica quins representen éssers vius i quins no. Explica quines característiques de cada un confirmen la teva decisió. A 33. Dels éssers vius següents, indica quins tenen nutrició autòtrofa i quins la tenen heteròtrofa. A E B F B C G H D C 37. En la taula següent es mostra el contingut d aigua en les persones segons l edat. Edat Fetus (3 mesos) Nounat Persona jove Persona gran Percentatge d aigua 94 % 71 % 65 % 55 % a) El fetus humà té més aigua que l individu adult. Creus que això té alguna relació amb l activitat que es desenvolupa a l interior de l organisme? Raona la resposta. b) Per què una persona gran té menys quantitat d aigua que una persona jove? 38. Observa l esquema següent d una cèl lula i fes les activitats. B C D A D E F E G F 34. Indica quina funció vital es duu a terme en cadascun d aquests casos. a) Bacteri anant cap a l aliment. b) Vaca menjant herba en un prat. c) Llavor germinant. d) Conill fugint davant la presència d un llop. e) Paó mascle festejant una femella. 35. Indica diferents raons per les quals creus que els éssers vius necessitem aigua per sobreviure. 36. Copia la taula següent i completa-la indicant la funció que tenen les diferents biomolècules orgàniques en els éssers vius. Biomolècula Glúcids Lípids Proteïnes Àcids nucleics Funció que duu a terme a) Raona si es tracta d una cèl lula eucariota o procariota. b) És una cèl lula animal o vegetal? Per què? c) Escriu el nom de les estructures indicades. d) Quina és la funció de cadascuna de les estructures anteriors? 39. Determina si les descripcions següents pertanyen a una cèl lula animal, a una cèl lula vegetal o a totes dues. a) Tenen mitocondris. b) Sovint tenen un gran vacúol que ocupa una gran part del citoplasma. c) Tenen una membrana plasmàtica. d) Tenen una estructura rígida situada per fora de la membrana plasmàtica. e) Tenen nucli. 40. Ordena els elements següents segons el nivell d organització, del més gran al més petit. Teixit ossi, cor, glòbul vermell, múscul abductor, sistema muscular, aparell locomotor. 54

55 41. Copia la taula següent i completa-la amb les característiques corresponents a cada regne. 44. Els ocells d aquestes quatre fotografies s anomenen comunament voltors. Moneres Protoctists Fongs Plantes Animals Nombre de cèl lules Tipus de cèl lula Nutrició Trencalòs (Gypaetus barbatus). Voltor negre (Aegypius monachus). 42. En quin criteri ens basem per afirmar que un dòberman i un chihuahua pertanyen a la mateixa espècie? 43. Indica si les afirmacions següents són certes o falses. Justifica la resposta en el cas de les falses. a) Espècies diferents poden pertànyer al mateix gènere. b) La categoria taxonòmica més àmplia és l espècie. c) Una classe inclou diferents tipus. d) Les espècies semblants s agrupen en gèneres. e) Dos organismes del mateix regne tenen més característiques en comú que dos del mateix tipus. Voltor comú (Gyps fulvus). Voltor torgos (Torgos tracheliotus). a) Tots són de la mateixa espècie? b) Indica a quin gènere pertany cadascun. c) Indica el nom comú i el nom científic de cadascun. d) Sabent que tots els voltors pertanyen a la família dels accipítrids, quines categories taxonòmiques tenen en comú tots els voltors? UNA ANÀLISI CIENTÍFICA Les colònies de diatomees Les diatomees són organismes unicel lulars microscòpics que de vegades s agrupen per formar colònies. Les colònies s originen a partir d una sola cèl lula que es divideix successivament. Cada cèl lula de la colònia té vida independent i es compon d una membrana, d un nucli i de citoplasma. Aquests organismes tenen clorofil la i altres pigments que els donen un color marró daurat, i també una coberta molt rígida formada per substàncies diverses. Les diatomees contribueixen a la síntesi de matèria orgànica i d oxigen al planeta, procés que duen a terme mitjançant la fotosíntesi. Es reprodueixen, generalment, per bipartició; en el procés de reproducció, la coberta se separa i cadascuna de les parts s autocompleta. 45. Explica amb diferents arguments per què les diatomees són éssers vius. 46. Quin tipus d organització cel lular tenen les diatomees? Es poden observar a ull nu? Raona la resposta. 47. Quin paper tenen les diatomees en la natura? 48. Quin tipus de nutrició tenen les diatomees? 49. Les cèl lules de les diatomees, s assemblen més a les dels animals o a les de les plantes? Explica el perquè. A quin regne pertanyen? 55

56 Resum Característiques comunes Neixen i moren. Tenen una composició química semblant. Estan formats per cèl lules. Fan tres funcions vitals: la nutrició, la relació i la reproducció. Composició Estan formats per substàncies de dos tipus: Inorgàniques. No són exclusives dels éssers vius. Són l aigua i les sals minerals. Orgàniques. Són exclusives dels éssers vius. Són els glúcids, els lípids, les proteïnes i els àcids nucleics. ELS ÉSSERS VIUS Les cèl lules Estan formades per: Membrana plasmàtica. Envolta la cèl lula. Citoplasma. És el contingut intern. Té orgànuls (mitocondris, cloroplasts, etc.). Material genètic. Controla les funcions cel lulars. N hi ha de diversos tipus: Procariotes. Sense nucli definit. Eucariotes. Amb nucli. Les cèl lules eucariotes animals i les vegetals són diferents. Segons el nombre de cèl lules, els organismes poden ser: Unicel lulars. Estan formats per una sola cèl lula. Pluricel lulars. Estan formats per moltes cèl lules que s agrupen en teixits, òrgans, sistemes i aparells. Classificació i biodiversitat Es classifiquen en tàxons, que són: el regne, el tipus, la classe, l ordre, la família, el gènere i l espècie. Hi ha cinc regnes: Moneres. Són unicel lulars, procariotes i tenen nutrició autòtrofa o heteròtrofa. Protoctists. Són unicel lulars o pluricel lulars, eucariotes, sense teixits i tenen nutrició autòtrofa o heteròtrofa. Fongs. Són unicel lulars o pluricel lulars, eucariotes, sense teixits i tenen nutrició heteròtrofa. Plantes. Són pluricel lulars, eucariotes, amb teixits i tenen nutrició autòtrofa. Animals. Són pluricel lulars, eucariotes, amb teixits i tenen nutrició heteròtrofa. 50. Fes una classificació dels éssers vius segons la manera en què es nodreixen. 51. Dibuixa una cèl lula animal i una cèl lula vegetal. Retola el nom de tots els components que tenen i indica la funció que fa cadascun. 52. Redacta un resum sobre la importància de conservar la biodiversitat. 56

57 La biodiversitat de les praderies A la Guaiana hi ha tres classes diferents d óssos formiguers. Hi ha el formiguer gegant, amb una gran cua peluda, que fa gairebé dos metres de llarg; després hi ha el tamàndua, d una mida semblant a la d un pequinès; i, per acabar, hi ha el formiguer pigmeu, que tan sols mesura uns 20 centímetres. Doncs resulta que aquests tres óssos formiguers viuen en tipus de terrenys completament diferents, i encara que de vegades els trobes en territoris dels altres, per regla general s aferren al terreny que els va millor. L ós formiguer gegant s estima més viure a les praderies de la meitat nord de la Guaiana, mentre que els altres dos, com que són arboris, habiten a les zones de bosc. El tamàndua fins i tot es pot trobar en comarques semiconreades, però per trobar el pigmeu t has d endinsar en les profundes selves verges. De manera que l endemà, ben d hora, el meu amic Francesc i jo vam muntar a cavall i vam sortir a buscar l ós formiguer. Els prats daurats, amb matolls escampats d arbusts minúsculs, brillaven sota els raigs del sol i s estenien en totes les direccions cap a les línies de muntanyes d un color blau verdós clar que cobria l horitzó llunyà. Vam cavalcar durant unes quantes hores sense veure cap forma de vida, tret d una parella de menuts falcons traçant cercles al cel blau damunt nostre. Ara bé, jo sabia que les praderies tenien la corresponent quantitat de vida animal, i em va sorprendre força que no ens topéssim amb més animalons en el camí. Ben aviat en vaig descobrir el motiu, perquè la cavalcada ens va fer passar per una gran fondalada ovalada al fons de la qual hi havia un llac ben plàcid ple de jacints d aigua i envoltat de plantes exuberants i arbres petits. Semblava que tot revivia de sobte. L aire era ple del brunzit de les libèl lules i entre els cascos dels nostres cavalls s esquitllaven llangardaixos de colors vius; parats damunt les branques seques dels arbres i inclinats sobre l aigua aguaitaven els blauets, i entre els joncs i els arbusts de la riba del llac piulaven i aleteja- ven bandades d ocells molt menuts. En passar vaig veure a la riba oposada deu cigonyes jabirú, cada una d un metre llarg d altura, que contemplaven fixament els seus llargs becs amb expressió solemne. Quan vam deixar enrere el llac i vam entrar de nou als prats, tot es va amortir un altre cop, i tan sols se sentien els cascos dels nostres cavalls que colpejaven regularment l herba alta. GERALD DURRELL, El nuevo Noé. Ed. Alfaguara (text adaptat) COMPRENC EL QUE LLEGEIXO 53. On viu normalment l ós formiguer gegant? I el pigmeu? 54. Per què no es van trobar més animals els protagonistes del relat durant el viatge? Ós formiguer gegant (a dalt) i ós formiguer pigmeu (a baix). 55. Per què creus que hem titulat aquest fragment «La biodiversitat de les praderies»? 56. Creus que l autor del text descriu bé el paisatge on passa la història? Per què? EL RACÓ DE LA LECTURA NO T HO PERDIS Llibres: El naturalista amateur GERALD DURRELL. Ed. H. Blume Per «descobrir» la natura. Un llibre indispensable per a futurs naturalistes. El paquet parlant GERALD DURRELL. Editorial Alfaguara-Grup Promotor Sobre animals mitològics. El mundo de los animales DESMOND MORRIS. Editorial Siruela Descripció de les característiques de molts animals, alguns dels quals estan a punt d extingir-se. En la pantalla: Sèrie La vida a prueba DAVID ATTENBOROUGH. BBC Detalls molt interessants de la conducta animal. En la xarxa: Pàgina del Museu d Història Natural de Londres amb molta informació sobre la natura (en anglès). Pàgina de la Convenció sobre el Comerç Internacional d Espècies Amenaçades de Fauna i Flora Silvestres. 57

58 4 Els animals vertebrats PLA DE TREBALL En aquesta unitat Coneixeràs les característiques comunes a tots els animals. Aprendràs a diferenciar els animals vertebrats dels invertebrats. Reconeixeràs les característiques principals de cada grup de vertebrats, les seves funcions vitals i les adaptacions al medi on viuen. Coneixeràs la classificació de la nostra espècie i el seu origen. Aprendràs els passos que cal seguir per fer un esquema científic. Museu d Història Natural de Londres, inaugurat l any 1881.

59 Ornitorinc (Ornithorhynchus anatinus). L ornitorinc és un animal força peculiar que viu als rius d Austràlia. Té la pell coberta de pèl, una cua semblant a la d un castor, esperons com els galls, potes i bec com els d un ànec, i dents. A més a més, pon ous i té mamelles amb les quals alimenta les cries. L any 1799 va arribar per primera vegada a Europa la pell d un ornitorinc. Quan el conservador del Museu d Història Natural britànic, el doctor Shaw, la va rebre, es va pensar que es tractava d una falsificació i va intentar separar la pell del bec. Actualment encara es conserva aquesta pell amb les marques de les tisores. El fet d arribar a pensar que es podia tractar d un frau va derivar de l observació de les característiques de l ornitorinc, que no permetien classificar-lo dins de cap dels grups d animals que aleshores es coneixien. RECORDA I RESPON 1. Des del primer moment, i sense cap mena de dubte, l ornitorinc es va considerar un animal. Quines característiques fan que un organisme s inclogui dins d aquest regne? 2. Quines característiques d un ornitorinc no es donen simultàniament en altres animals? 3. De quin grup o grups d animals són característics els trets següents? a) Pell coberta de pèl. b) Presència de bec. c) Reproducció per mitjà d ous. d) Alimentació de les cries amb llet secretada per mamelles. Busca la resposta L ornitorinc és un ocell o un mamífer?

60 1 El regne dels animals Els pòlips són animals aquàtics que viuen fixats al sòl. Quan veiem un gos, una papallona, un peix o una aranya, de seguida els identifiquem com animals. Però l aspecte d un pòlip o el d una esponja ens podria fer pensar que són plantes. Tots els animals comparteixen un seguit de característiques comunes: Són pluricel lulars. Estan formats per moltes cèl lules que s especialitzen a fer una funció concreta. Tenen cèl lules eucariotes (amb nucli) sense paret cel lular. Tenen nutrició heteròtrofa. Tots els animals s alimenten d altres éssers vius o de restes d éssers vius. Segons l origen de l aliment, poden ser carnívors (si l aliment és d origen animal), herbívors (si és d origen vegetal) o omnívors (si és tant d origen animal com vegetal). Tenen una gran sensibilitat. Presenten una gran capacitat per detectar els canvis que es produeixen en el medi. Aquesta informació la reben a través dels òrgans dels sentits. Tenen capacitat de desplaçament. La majoria es poden desplaçar, i això els permet buscar-se l aliment, fugir d un perill, etc. El regne dels animals agrupa organismes pluricel lulars, eucariotes, amb nutrició heteròtrofa, una gran sensibilitat i capacitat de desplaçament. 1. Què significa que una cèl lula és eucariota? Vertebrats i invertebrats Una característica que permet classificar els animals en dos grups és la presència de columna vertebral. Segons aquesta característica hi ha: Animals vertebrats. Són els que tenen una columna vertebral que forma part d un esquelet intern o endosquelet. Animals invertebrats. No tenen columna vertebral. N hi ha que no tenen esquelet, com els cucs i les meduses, i d altres que tenen un esquelet extern (exosquelet), com els insectes i els crustacis. 2. Tots els animals són capaços de desplaçar-se? Posa dos exemples d animals que viuen fixats a un substrat. 3. Busca en els conceptes clau el significat dels termes següents: herbívor, carnívor i omnívor. 4. Quina diferència hi ha entre un endosquelet i un exosquelet? La girafa és un vertebrat amb una llarga columna vertebral. L escorpí és un invertebrat amb esquelet extern. 60

61 2 Característiques dels vertebrats Un gos, un salmó, una balena, un canari o una granota són animals vertebrats. Tots tenen un eix intern, anomenat columna vertebral, que està format per peces articulades anomenades vèrtebres. Els vertebrats es classifiquen en quatre grups: els mamífers, els ocells, els rèptils, els amfibis i els peixos. Tots els grups comparteixen les característiques següents: Tenen un esquelet intern o endosquelet, del qual forma part la columna vertebral. Tenen el cos dividit en tres parts: el cap, el tronc i la cua, tot i que alguns no tenen cua. Tenen extremitats articulades, que poden tenir forma de potes, ales o aletes. En alguns casos, com per exemple les serps, no tenen extremitats. Tenen un sistema nerviós molt desenvolupat, que els permet tenir un comportament complex. L element principal d aquest sistema és l encèfal, que es troba al cap, protegit pel crani. Al cap també es concentren la major part dels òrgans dels sentits. Presenten simetria bilateral. El seu cos es pot dividir en dues meitats idèntiques per mitjà d un únic pla. Cap Encèfal Columna vertebral Tronc Extremitats Cua Els vertebrats tenen endosquelet, el cos dividit en cap, tronc i cua, tenen extremitats articulades, un sistema nerviós molt desenvolupat i simetria bilateral. A FONS Meitats simètriques Si observem externament un vertebrat, veurem que es pot dividir en dues meitats, dreta i esquerra, cada una de les quals correspon a la imatge en un mirall de l altra. És a dir, són meitats simètriques. Pla de simetria Aquest tipus de divisió tan sols es pot fer mitjançant un pla i, per tant, només hi ha dues meitats simètriques. Això s anomena simetria bilateral. Però aquesta simetria tan sols és externa, ja que la distribució dels òrgans a l interior del cos no és simètrica. En el regne dels animals hi ha altres tipus de simetria. Per exemple, alguns invertebrats, com l estrella de mar, es poden dividir en meitats simètriques per mitjà de diversos plans diferents. Aquest tipus de simetria s anomena radial. Mentre que en els invertebrats podem trobar diversos tipus diferents de simetria (bilateral, radial o, fins i tot, no presentar simetria, com és el cas de les esponges), tots els vertebrats presenten únicament simetria bilateral. Quants plans de simetria té una estrella de mar? Plans de simetria 61

62 3 Els mamífers Un elefant, un ratolí i un gos són mamífers. La majoria són terrestres, tot i que n hi ha que són marins, com els dofins, i fins i tot hi ha un tipus de mamífer que vola, que és el ratpenat. Com és el cos dels mamífers Les principals característiques dels mamífers són les següents: El cap està unit al tronc pel coll i la columna vertebral es prolonga en la cua. Són els únics vertebrats que tenen orelles. Tenen quatre extremitats adaptades al tipus de locomoció. En els terrestres tenen forma de pota; en els aquàtics, forma d aleta, i en el ratpenat, les anteriors són ales. Coll Tenen el cos cobert de pèl, que els serveix d aïllant tèrmic. A la boca tenen llavis i dents. Les dents són diferents depenent del tipus d alimentació. Tenen nombroses glàndules, com per exemple les glàndules sudorípares o les que secreten greix. Però les més característiques són les glàndules mamàries, que produeixen llet. Cua Columna vertebral Orelles Potes Com són les funcions dels mamífers Els mamífers són capaços de mantenir la temperatura del cos constant i independent del medi que els envolta. Aquest tipus d animals s anomenen homeoterms. Respiren per pulmons, i això fa que els marins hagin de pujar a la superfície per respirar. Tenen una alimentació molt variada. Hi ha mamífers carnívors, insectívors, herbívors, granívors, etc. Tenen fecundació interna i les cries es desenvolupen al ventre de la mare; és a dir, són vivípars. Després del part, les cries s alimenten amb llet materna. Tres grups de mamífers Monotremes. Com l ornitorinc. Són ovípars. Tenen bec però no tenen dents. Marsupials. Com el cangur. Es desenvolupen a la bossa marsupial. Placentaris. Com el gat. Es desenvolupen al ventre matern. 62

63 L ésser humà Les persones som mamífers. El desenvolupament de la intel ligència i la nostra capacitat per modificar el medi segons les nostres necessitats fan que siguem capaços de viure en qualsevol zona del planeta. Les característiques més destacades de la nostra espècie són aquestes: No tenim cua i el cap s uneix al tronc pel coll. Tenim quatre extremitats. Les superiors són els braços. Les inferiors són les cames i tenen com a funció principal el desplaçament. Adoptem una postura dreta única en el regne animal i caminem recolzats sobre les dues cames, és a dir, som bípedes. Tenim poc pèl al cos. Tenim moltes glàndules sudorípares. La funció principal d aquestes glàndules és refrigerar el cos quan la temperatura és elevada. Les dones desenvolupen glàndules mamàries. Després dels parts, aquestes glàndules produeixen llet amb la qual s alimenten els nadons. Els nadons són molt indefensos. Al contrari que alguns altres mamífers, quan neixem necessitem que tinguin cura de nosaltres. Tenim el cervell molt més desenvolupat que la resta de mamífers, tant pel que fa a la mida com a la complexitat. Ens comuniquem per mitjà de diferents llenguatges. La nostra comunicació és més complexa que la d altres animals. 5. Quina característica dels mamífers dóna nom al grup? Tot i que tenim una gran diversitat de trets, totes les persones pertanyem a la mateixa espècie, Homo sapiens. 6. Busca en els conceptes clau el significat del terme bípede. 7. Les persones sordmudes no utilitzen el llenguatge parlat. Esmenta altres tipus de llenguatge que fem servir les persones. 63

64 Ala 4 Els ocells Columna vertebral Un canari, un mussol, un ànec i una àguila són ocells. Els ocells són vertebrats terrestres, tot i que alguns, com els pingüins, passen una gran part del temps a l aigua. La majoria tenen la capacitat de volar, però també n hi ha que no volen, com els estruços. Com és el cos dels ocells Les principals característiques comunes a tots els ocells són aquestes: Tenen el cos aerodinàmic, adaptat a volar. El cap està unit al cos pel coll, que en alguns ocells és molt llarg, com per exemple en el cas de les cigonyes. Tenen quatre extremitats. Les del darrere tenen forma de pota, estan cobertes d escates i, en la majoria dels ocells, tenen quatre dits. Les del davant tenen forma d ales. Tenen el cos cobert de plomes. Cada ploma està formada per un eix o raquis, que s uneix al cos pel canó i del qual surten barbes a tots dos costats. Els ossos són buits. Això fa que tinguin un cos molt lleuger per facilitar el vol. L estern rep el nom de barca i està molt desenvolupat per subjectar els forts músculs que mouen les ales. Tenen el bec corni i no tenen dents. Potes Barbes Barca Raquis Coll Bec Canó 08. Quina diferència hi ha entre la reproducció ovípara dels rèptils i la dels ocells? 09. Quines característiques dels ocells els permeten volar? 10. Busca en els conceptes clau el significat de corni. Com són les funcions dels ocells Els ocells, igual que els mamífers, tenen la capacitat de regular la temperatura corporal. Són animals homeoterms. Respiren per pulmons, que estan connectats a unes cavitats plenes d aire anomenades sacs aeris. Aquests sacs afavoreixen la respiració i els ajuden a mantenir-se volant. Els ocells són ovípars; és a dir, es reprodueixen per mitjà d ous, que han de covar fins que neix el pollet. Tenen fecundació interna. L alimentació dels ocells és variada i en depèn la forma del bec. Aligot. Bec corbat i fort. Caça preses i n esquinça la carn. Oreneta. Bec curt i de gran obertura. Captura insectes mentre vola. Bernat. Bec llarg i punxegut. Pesca peixos en aigües poc fondes. Ànec. Bec pla i ample. Filtra l aigua i en reté l aliment. Gall. Bec curt i fort. S alimenta de gra que ha de trencar. 64

65 5 Els rèptils Una serp, un cocodril, una sargantana i una tortuga són rèptils. Són vertebrats terrestres, tot i que hi ha tortugues que són marines, i que els cocodrils i algunes serps passen una gran part del temps a l aigua. Com és el cos dels rèptils Encara que hi ha una gran varietat de formes, les principals característiques dels rèptils són les següents: Tenen quatre extremitats en forma de pota que surten del tronc lateralment, característica que fa que s hagin d arrossegar per caminar. Les serps no tenen extremitats. Tenen el cos cobert d escates dures i unides entre si, característica que els protegeix de la dessecació. Els llangardaixos i les serps, quan creixen, muden de pell i es desprenen de l anterior, procés que rep el nom d exuviació. Les tortugues tenen, a més a més, una closca. Com són les funcions dels rèptils Els rèptils són animals que no es poden regular la temperatura corporal, i això fa que aquesta depengui de la del medi. Els animals d aquest tipus s anomenen poiquiloterms. Respiren per pulmons. La majoria són carnívors. Tenen dents amb les quals capturen les preses, tot i que les tortugues tenen un bec corni. Moltes serps tenen ullals connectats a glàndules que produeixen verí. Són ovípars amb fecundació interna. Els ous estan protegits per una coberta dura (closca) que evita que es deshidratin, i els progenitors no els coven. Algunes serps són ovovivípares; és a dir, l ou es desenvolupa a l interior de la femella. Columna vertebral Potes Pell amb escates Els rèptils neixen d ous que no coven. Quatre grups de rèptils Ofidis. Serps terrestres i aquàtiques. Saures. Sargantanes, llangardaixos, camaleons i dragons. Quelonis. Tortugues terrestres i aquàtiques. Crocodilians. Cocodrils i caimans. 65

66 6 Els amfibis Cua Una granota, un gripau, un tritó i una salamandra són amfibis. Tots són terrestres, encara que les primeres etapes de la vida les passen a l aigua i d adults viuen en zones humides. Pell humida Potes Columna vertebral Com és el cos dels amfibis Les característiques principals dels amfibis, en estat adult, són aquestes: Tenen quatre extremitats en forma de pota. En les granotes, les posteriors estan molt desenvolupades, i això els permet fer salts força grans. Tenen la pell humida, fina i nua. En alguns casos, tenen glàndules amb verí. Les granotes i els gripaus no tenen cua en estat adult i s anomenen anurs. En canvi, les salamandres i els tritons, tenen cua i reben el nom d urodels. 11. Quin tipus de fecundació tenen les granotes, externa o interna? 12. Fes una taula amb totes les diferències que hi ha entre un capgròs i una granota adulta. 13. Busca en els conceptes clau el terme metamorfosi. Com són les funcions dels amfibis Els amfibis són poiquiloterms, i per això no poden viure en llocs freds. Els adults respiren per pulmons i també a través de la pell, i per aquesta raó la pell sempre ha d estar humida. Les larves, anomenades capgrossos, són aquàtiques i respiren per brànquies. La major part dels amfibis són carnívors quan són adults. Els capgrossos, però, són herbívors. La majoria són ovípars i ponen els ous a l aigua. Algunes espècies, com la salamandra, són ovovivípares. Els anurs tenen fecundació externa, mentre que els urodels la tenen interna. Els amfibis són els únics vertebrats que presenten metamorfosi, és a dir, un conjunt de transformacions que es produeixen des que surten de l ou fins que són adults. A FONS De capgròs a granota: la metamorfosi La femella pon els ous a l aigua i el mascle els fecunda. De cada ou surt un capgròs de vida aquàtica, amb brànquies i cua. Es desenvolupen les potes i desapareixen gradualment la cua i les brànquies. La granota adulta és de vida terrestre, té quatre potes i pulmons. 66

67 7 Els peixos Escates Una truita, un tauró i una tonyina són peixos. Tots els peixos són aquàtics. N hi ha de marins i d altres que viuen en aigües dolces. Línia lateral Aleta dorsal Com és el cos dels peixos En els peixos destaquen les característiques corporals següents: Aleta caudal Són fusiformes. És a dir, el cos dels peixos és ample a la zona central i s estreny cap als extrems. Les seves extremitats són aletes. El nombre, el tipus i la disposició de les aletes és diferent en cada espècie, tot i que la majoria tenen aletes dorsals, pectorals, ventrals i una aleta caudal. Tenen el cos cobert d escates, que munten les unes sobre les altres com les teules d una teulada. En els taurons, la pell està coberta de petits denticles. Presenten una línia lateral, un òrgan sensorial que detecta les vibracions del medi. Molts tenen una bufeta natatòria, un òrgan en forma de sac que poden omplir d aire per controlar la fondària on es troben. Com són les funcions dels peixos Els peixos no es poden regular la temperatura, són poiquiloterms. Respiren per mitjà de brànquies, captant l oxigen que hi ha dissolt a l aigua. Les brànquies són estructures laminars que estan al darrere de la boca protegides per l opercle. Hi ha peixos que no tenen opercle, com els taurons. Gairebé tots són carnívors. Són ovípars, amb fecundació externa. Alguns, com la majoria dels taurons, tenen fecundació interna i són ovovivípars. Dos grups de peixos Columna vertebral Aleta ventral Aleta pectoral Opercle 14. Quina de les aletes d un peix s encarrega, principalment, de propulsar l animal? 15. Fes una relació de les principals diferències que hi ha entre els peixos condrictis i els peixos osteïctis. Posa uns quants exemples de cada grup. Condrictis. Com el tauró. No tenen bufeta natatòria. Tenen l esquelet cartilaginós, la boca en posició ventral i la pell coberta de denticles. Gairebé tots són marins i grans depredadors. Osteïctis. Com els barbs. Tenen bufeta natatòria, l esquelet ossi, la boca en posició frontal i la pell coberta d escates. Viuen en tots els ambients aquàtics. 67

68 A FONS Classificació de l espècie humana Les persones pertanyem al regne dels animals. Tenim una columna vertebral i l esquelet intern, per això ens trobem dins del tipus dels cordats, en el qual s inclouen els vertebrats. Som vivípars i quan naixem ens alimentem de llet materna, per això pertanyem a la classe dels mamífers. Som de l ordre dels primats, que es caracteritzen perquè tenen mans i peus amb cinc dits, ulls en posició davantera i mamelles al pit però no a l abdomen. Pertanyem a la família dels homínids, grans primats, sense cua. En aquesta família també es troben el goril la, el ximpanzé i l orangutan. Actualment som els únics representants del gènere Homo. I pertanyem a l espècie Homo sapiens. Origen de l espècie humana Regne: animals Tipus: cordats Classe: mamífers Ordre: primats Família: homínids Gènere: Homo Espècie: Homo sapiens Milions d anys Avui dia Australopithecus Els Australopithecus eren homínids d estatura petita (d entre 1 i 1,5 m). Caminaven drets i tenien el cervell força petit. Es van extingir fa poc més d un milió d anys. L Homo habilis és el primer representant del gènere Homo. Era semblant a l australopitec i també caminava dret. Fabricava eines de pedra. Va viure fa entre 2,5 i 1,8 milions d anys. Homo habilis Homo erectus L Homo erectus tenia la postura dreta i el cervell força més gran. Fabricava eines més elaborades. Va desaparèixer fa uns anys. L Homo antecessor se l considera el predecessor del neandertal i de l Homo sapiens actual. Dominava el foc. Va viure fa uns anys i les seves restes s han trobat a la serra d Atapuerca (Burgos). L Homo neanderthalensis era força semblant als humans actuals, tot i que tenia un cervell més gran. Es va extingir fa uns anys. L Homo sapiens va aparèixer fa anys. El primer fòssil es va trobar a França al jaciment de Cròs Manhon (en francès Cro-Magnon), i per això es coneix com l home de Cromanyó. Homo antecessor Homo neanderthalensis Homo sapiens 16. Alguns investigadors consideren el neandertal com una subespècie de l Homo sapiens. Així diferencien entre l Homo sapiens neanderthalensis i l Homo sapiens sapiens. Recorda la definició d espècie i respon: per què creus que fan aquesta classificació? 68

69 Ciència a l abast Execució d un esquema científic En moltes investigacions, quan es fa una observació d algun element real, com ara un paisatge, un ésser viu, un òrgan, etc., és molt freqüent elaborar un esquema científic de l element observat. Els esquemes científics són dibuixos que representen de manera esquemàtica la realitat. En general, no cal que siguin perfectes artísticament, però han de complir algunes condicions, com ara les següents: Han de ser realistes. El dibuix ha de mostrar al més fidelment possible l element observat. Han de mantenir les proporcions reals. Han de ser fidels al color. Tot i que no és del tot imprescindible, si es pinten s ha de fer amb els colors reals. Han d incloure els noms de les parts principals de l element observat. Per fer un esquema de l anatomia externa d un peix, com per exemple d una truita, hem de seguir una sèrie de passos. 3. Sobre la silueta inicial, completem els altres elements que constitueixen l animal (aletes, opercle, ull...). 1. Col loquem el peix en una safata i en una posició en què puguem observar tots els elements que ens interessa representar. 4. Si ens interessa, pintem l esquema, però ho hem de fer de manera que sigui molt fidel al model natural. 2. Observem la forma i la mida del peix. En dibuixem la silueta i alguns dels elements més destacats (aletes principals, cua...). 5. Hi afegim els noms de les parts dibuixades. Cap Línia lateral Aletes dorsals Aleta caudal Ull Opercle Aleta pectoral Aleta ventral Aleta anal 17. Observa com són les escates de la truita i fes un esquema científic de la forma que tenen i com estan disposades. 69

70 Activitats 18. De les característiques següents, quines són pròpies del regne dels animals? a) Tenen cèl lules eucariotes. b) Tenen nutrició heteròtrofa. c) Presenten un esquelet intern. d) Tenen quatre extremitats. 19. Què són les vèrtebres? On estan situades i què formen? 20. Tots els vertebrats presenten el que s anomena simetria bilateral. Explica en què consisteix aquesta característica. Tots els animals tenen aquest tipus de simetria? La simetria també és interna o només externa? Coneixes algun vertebrat que no presenti simetria bilateral? 21. La balena blava és un mamífer marí que pot passar molt de temps sota l aigua. 23. Copia l esquema de la ploma següent i escriu el nom de les parts que hi ha indicades. A B 24. Els rèptils són vertebrats poiquiloterms. a) Explica aquesta característica. b) Quina diferència hi ha entre els animals poiquiloterms i els homeoterms? c) Quins grups de vertebrats són poiquiloterms i quins homeoterms? 25. Els ratpenats són els únics mamífers capaços de volar. Compara l estructura de l ala d un ratpenat amb la d un ocell. C Quines diferències i quines semblances trobes entre les dues? a) Les balenes han de pujar a la superfície cada cert temps. Per què? b) Investiga què és el raig d aigua que surt pel llom. c) Per què creus que els mamífers marins no tenen pavellons de l orella? 26. A quin grup de rèptils pertany cadascun d aquests animals? A B 22. Relaciona cada tipus d alimentació amb un dels ocells de les il lustracions. a) Esquinça carn. b) Busca insectes a l aigua. c) Menja gra. d) Busca insectes perforant fusta. A B C D C D 27. Quins avantatges li proporciona a un amfibi la capacitat de poder respirar per pulmons i a través de la pell? 70

71 28. En aquests quatre esquemes es representen les diverses fases de la metamorfosi d una granota. A B C D 30. En les fotografies següents pots observar un peix, un mamífer i un ocell. Fes una llista de les adaptacions que presenten i que estan relacionades amb el fet de viure en el medi aquàtic. a) Ordena-les temporalment. b) Quines fases tenen respiració branquial? c) Quines diferències hi ha entre l alimentació d un capgròs i la d una granota adulta? d) Descriu els canvis que es produeixen al llarg de la metamorfosi. 29. Els rèptils i els peixos tenen el cos cobert d escates. Quines diferències hi ha entre les escates d un rèptil i les d un peix? A C B UNA ANÀLISI CIENTÍFICA Ous d ocells i ous de rèptils Els ocells i els rèptils són vertebrats terrestres. Els dos grups són ovípars, es reprodueixen per mitjà d ous proveïts d una closca dura, dins dels quals es desenvolupen les noves cries. 31. Quina és la funció de la closca? 32. La closca està formada per un material coriaci dur, però és porosa. Quina funció té aquesta porositat? a) Permetre que l embrió pugui veure l exterior. b) Permetre l intercanvi de gasos amb l exterior. c) Permetre que l ou pugui augmentar de mida. 33. Els ocells coven els ous fins que neixen els pollets. Per contra, els rèptils no els coven. Quina deu ser la causa d aquesta diferència? 34. En el dibuix de dalt a la dreta es representa un ou. És d un ocell o d un rèptil? 35. Quines característiques d un vertebrat pots reconèixer en la formació de la cria del dibuix? Closca 36. A l interior de l ou hi ha un sac amb vitel (substància nutritiva). Quina funció té? 37. A més del sac vitel lí, dins dels ous hi ha un altre sac associat a l embrió. Amb quina de les funcions següents creus que pot estar relacionat aquest sac? a) Acumular les substàncies de rebuig. b) Proporcionar escalfor a l embrió. c) Deixar espai per permetre que l embrió es mogui. 38. Amb quina funció dels éssers vius estan relacionats aquests dos sacs? Sac amb vitel 71

72 Resum ELS ANIMALS Mamífers Són pluricel lulars, eucariotes, amb cèl lules especialitzades. Tenen nutrició heteròtrofa, una gran sensibilitat i capacitat de desplaçar-se. Poden ser: Vertebrats. Tenen columna vertebral. Es classifiquen en: mamífers, ocells, rèptils, amfibis i peixos. Invertebrats. No tenen columna vertebral. Les extremitats tenen forma de potes, excepte les dels aquàtics, que són aletes, i les dels ratpenats, que són ales. Tenen el cos cobert de pèl. Tenen glàndules mamàries. Són homeoterms. Respiren per pulmons. Són vivípars. Tenen una alimentació molt variada. ELS VERTEBRATS Ocells Rèptils Amfibis Tenen forma aerodinàmica. Les extremitats posteriors tenen forma de potes, i les anteriors són ales. Tenen la pell coberta de plomes. Tenen els ossos buits i un bec corni. Són homeoterms. Respiren per pulmons. Són ovípars. Tenen una alimentació molt variada. Les extremitats tenen forma de potes, tret de les serps, que no en tenen. Tenen la pell coberta d escates soldades. Són poiquiloterms. Respiren per pulmons. Són ovípars. La majoria són carnívors. Les extremitats tenen forma de potes. Tenen la pell humida i nua. Són poiquiloterms. Els adults respiren per pulmons i a través de la pell; les larves respiren per brànquies. Són ovípars. Presenten metamorfosi. D adults són carnívors. Peixos Són fusiformes. Les extremitats tenen forma d aletes. N hi ha que tenen l esquelet ossi i d altres que el tenen cartilaginós. Tenen la pell coberta d escates o de denticles. Són poiquiloterms. Respiren per brànquies. Són ovípars, però també n hi ha d ovovivípars. La majoria són carnívors. 39. A més de tenir columna vertebral, quines altres característiques són pròpies dels vertebrats? 40. Copia la taula següent i completa-la amb les característiques de cada un dels cinc grups d animals vertebrats. Forma de les extremitats Recobriment de la pell Homeoterm/ poiquiloterm Tipus de respiració Tipus d alimentació Tipus de reproducció Mamífers Ocells Rèptils Amfibis Peixos 72

73 Viure entre ximpanzés Quan dos ximpanzés se saluden quan es retroben després d haver estat un temps separats, la seva conducta és tan sorprenent com la de dues persones en una situació idèntica. Els ximpanzés es poden inclinar o ajupir, donar-se les mans, fer-se petons, abraçarse, tocar-se o donar cops amb el palmell gairebé a qualsevol part del cos, especialment al cap, a la cara i als genitals. Un mascle pot acaronar el sotabarba d una femella o d una cria. Els éssers humans, en moltes cultures, també fan un o diversos gestos molt semblants a aquests. [...] La salutació entre dos ximpanzés sol ser més expressiva quan els implicats són bons amics, fins i tot encara que hagin estat lluny l un de l altre durant uns quants dies. [...] Els gestos dels ximpanzés no són solament submisos o tranquil litzadors. Molts dels seus jocs s assemblen extraordinàriament als dels infants. Quan els ximpanzés fan pessigolles amb els dits, ho fan d una manera gairebé idèntica a la nostra, com també són idèntics alguns gestos i algunes actituds d amenaça. [...] De fet, si d una banda observem tot el ventall de postures i gestos dels ximpanzés, i d una altra els dels humans, trobem en molts casos semblances sorprenents. Sembla com si els uns i els altres haguessin evolucionat, en aquest sentit, de manera notablement paral lela, o bé que nosaltres i els ximpanzés vam tenir un mateix avantpassat, en la nit dels temps. Un avantpassat que, a més, es comunicava amb els seus semblants amb petons i abraçades, es tocaven, es donaven copets i s agafaven les mans. JANE GOODALL, En la senda del hombre. Salvat Editores (text adaptat) La doctora Jane Goodall va néixer a Londres l any Quan tenia vint-i-sis anys va començar a investigar els ximpanzés salvatges a la Reserva de Caça de Gombe Stream (Tanzània), i es va pensar que la investigació tan sols duraria uns mesos. Tres dècades més tard encara hi era. Ha estat guardonada amb nombrosos premis, com la Hubbard Medal de la Natio- nal Geographic Society o el títol de Dama de l Imperi britànic. El 2002, l ONU la va nomenar Missatgera de la Pau i el 2003 va rebre el premi Príncep d Astúries. Ha creat diverses fundacions dedicades a la formació de centres de conservació a les COMPRENC EL QUE LLEGEIXO 41. Quan és més efusiva la salutació entre els ximpanzés? escoles. Dirigeix una cadena de santuaris, on es cuiden els ximpanzés confiscats als caçadors furtius i als comerciants il legals. Gràcies a la seva tasca, la Reserva de Caça de Gombe Stream s ha convertit en un centre d investigació protegit com a parc nacional. 42. Què va sorprendre Jane Goodall mentre observava com se saludaven els ximpanzés entre ells? 43. Quines semblances troba Jane Goodall entre els ximpanzés i els humans? 44. Què vol dir l autora del text quan escriu «nosaltres i els ximpanzés vam tenir un mateix avantpassat»? En què es basa per establir aquesta afirmació? EL RACÓ DE LA LECTURA NO T HO PERDIS Llibres: Sobrevivir: la gran lección del reino animal VITUS B. DRÖSCHER. Editorial Planeta Explicacions amenes de molts comportaments i moltes estratègies dels animals en la lluita per la supervivència. El clan: els nens de la prehistòria PETER DICKINSON. Edicions Salamandra Novel la sobre com van viure els humans fa anys a l Àfrica. Gorilas en la niebla DIAN FOSSEY. Salvat Editores Llibre autobiogràfic en què l autora explica les seves experiències amb els goril les de muntanya. En la pantalla: Nòmades del vent. Documental sobre ocells migratoris. El oso. La vida d un cadell d ós adoptat per un ós adult. El viaje del emperador. Documental sobre pingüins. Ballenas, un viaje inolvidable. Documental sobre la vida de la balena blava i d altres cetacis. En la xarxa: biodiver.bio.ub.es/biocat Banc de dades de biodiversitat de Catalunya. Fitxes d animals característics de la fauna ibèrica, classificats per grups. 73

74 5 Els animals invertebrats Il lustració de Vint mil llegües de viatge submarí. PLA DE TREBALL En aquesta unitat Aprendràs a reconèixer els animals invertebrats, i els sabràs distingir dels vertebrats. Reconeixeràs les característiques principals de cada grup d invertebrats. Associaràs les diferents funcions vitals dels invertebrats amb les adaptacions al medi on viuen. Comprovaràs la utilitat d un model experimental per explicar observacions de la natura. Calamar gegant (Architeuthis dux).

75 Des de fa milers d anys, els mariners noruecs han explicat històries que atemorien els mariners d arreu del món sobre l existència de Kraken, un calamar gegant. Fins i tot el reconegut escriptor francès Jules Verne, en l obra Vint mil llegües de viatge submarí, narra la lluita que van mantenir els mariners del vaixell Nautilus amb un calamar d enormes dimensions. De tota manera, la troballa a les costes d alguns exemplars de calamars gegants morts ha posat en evidència que aquests animals no són part d una llegenda, sinó que, ben al contrari, existeixen realment. Tan sols els últims anys, equips d investigadors de diferents països han aconseguit fotografiar exemplars de calamars gegants en el seu hàbitat natural. El calamar gegant és l invertebrat més gran que es coneix. Pot arribar a fer 20 metres de longitud i tenir una massa de quilograms. Els seus tentacles assoleixen els 16 metres de longitud. Habita a les profunditats marines, entre els 400 i els metres. RECORDA I RESPON 1. Quines característiques fan que el calamar gegant es consideri un invertebrat? 2. Creus que tots els invertebrats són perjudicials per als éssers humans? En coneixes algunes espècies que siguin beneficioses? Quina utilitat tenen? 3. De quin grup o grups d invertebrats són característics els trets següents? a) Cos tou amb nombrosos porus. b) Cos allargat i dividit en anells. c) Cos tou i generalment cobert per una conquilla. d) Esquelet extern i peces articulades. Busca la resposta A quin grup d invertebrats pertanyen els calamars gegants?

76 1 Els porífers i els celenterats Antigament es pensava que els porífers i la majoria dels celenterats actuals eren plantes, perquè sempre es trobaven fixats a un substrat rocós o arenós i per l aspecte que alguns presenten. Els porífers i els celenterats són animals d una organització molt senzilla, ja que no tenen ni òrgans ni aparells. Òscul Cavitat atrial Canals Porus Els porífers s alimenten per mitjà d un procés de filtració. L aigua, carregada de nutrients, entra pels porus i, després de deixar les substàncies nutritives, torna a sortir per l òscul. Els porífers Les esponges constitueixen el grup dels porífers. La majoria són marines, però també n hi ha que són d aigua dolça. El cos de les esponges té forma de sac i està perforat per nombrosos porus, que es comuniquen per mitjà de canals. A l interior hi ha una cavitat atrial, o cavitat general, que comunica amb l exterior per un orifici anomenat òscul. Tenen una gran capacitat de regeneració, ja que un tros d esponja és capaç d originar una esponja completa. Els celenterats Les anemones, els coralls i les meduses són celenterats. Són animals aquàtics, gairebé tots marins, tot i que les hidres viuen en aigua dolça. Presenten simetria radial, és a dir, el seu cos es pot dividir per diversos plans de simetria. Tenen el cos tou, amb una única obertura envoltada de tentacles. L obertura comunica amb la cavitat gastrovascular, que funciona com un estómac. Els tentacles tenen vesícules amb substàncies urticants que tenen com a funció paralitzar i capturar les preses. Els celenterats són carnívors. Poden presentar dues formes d organització corporal molt diferents: Forma de pòlip. Tenen forma de sac tubular, amb l obertura a l extrem superior del cos. Viuen fixats al fons del mar individualment, com les actínies, o agrupats en colònies, com els coralls. Forma de medusa. Tenen forma de paraigua amb l obertura a l extrem inferior. Viuen nedant activament o surant a l aigua. Meduses 1. A quina característica del cos d una esponja fa referència el nom de porífer? 2. En què es diferencien un pòlip i una medusa? En què s assemblen? Pòlips 76

77 2 Els cucs El cuc de terra, la tènia i la sangonera són cucs. El terme cuc inclou animals que tenen simetria bilateral, el cos tou i sense esquelet. Els platihelmints Són els cucs més senzills. Tenen el cos pla, prim, tou, dividit en segments i sense òrgans de locomoció. Alguns, com la planària, són aquàtics o de medis humits. Altres, com la tènia, són paràsits, tant de les persones com d altres animals. No tenen aparell digestiu ni aparell respiratori. Són hermafrodites, és a dir, el cos té òrgans masculins i femenins. Es poden autofecundar i produeixen milers d ous. La tènia és un platihelmint paràsit que viu a l intestí de les persones. Absorbeix els nutrients directament de l hoste. Els nematodes La triquina i els cucs intestinals són nematodes. Tenen el cos cilíndric, tou, no està dividit en anells i els extrems acaben en punta. La majoria són de vida lliure, i habiten en ambients aquàtics i en ambients terrestres. Alguns són paràsits i produeixen malalties als animals i a les plantes. No tenen òrgans respiratoris. Els anèl lids El cuc de terra i la sangonera són anèl lids. Tenen el cos tou, cilíndric i dividit en anells. Tots els anells són semblants i tenen els mateixos òrgans. Aquesta repetició d anells al cos s anomena metameria. Tret de les sangoneres, a la part inferior de cada anell tenen uns apèndixs rígids molt petits, anomenats quetes, que contribueixen a la locomoció. Alguns, com els cucs de terra, tenen un engruiximent, anomenat clitel, que intervé en la reproducció. La majoria són aquàtics, molts són paràsits i alguns són terrestres, com el cuc de terra. Els terrestres respiren a través de la pell, i els aquàtics, per mitjà de brànquies. Hi ha espècies que són hermafrodites i altres amb els sexes separats. Gairebé tots són capaços de regenerar un individu complet a partir d un fragment del seu cos. 3. Quines diferències hi ha entre els tres grups de cucs? 4. Busca en els conceptes clau el significat de platihelmint i anèl lid. 5. Els anèl lids terrestres sempre mantenen la pell humida. Quina relació pot tenir aquesta característica amb el tipus de respiració? Tub digestiu Anells Clitel Paret del cos Quetes Cap 77

78 Estómac Conquilla Massa visceral Pulmó Ulls Ano Peu Boca 3 Els mol luscs Ràdula El calamar, el musclo, l ostra i el llimac són mol luscs. La majoria són aquàtics, tant marins com d aigua dolça, però també n hi ha que viuen en ambients terrestres i molt humits, com el caragol bover. El caragol és un mol lusc terrestre amb una conquilla enrotllada en espiral. El llimac és un mol lusc terrestre que no té conquilla. Com és el cos dels mol luscs Les principals característiques comunes a tots els mol luscs són aquestes: Tenen simetria bilateral. Tenen el cos tou i dividit en tres regions: el cap, la massa visceral i el peu. Al cap hi tenen els òrgans sensorials i la boca. La massa visceral conté gairebé tots els altres òrgans de l animal. El peu és musculós i el fan servir per nedar, reptar o excavar, segons el tipus de mol lusc. Alguns, com els caragols terrestres, secreten un moc que els facilita el desplaçament. Tenen el cos cobert per una fina membrana, anomenada mantell, que en la majoria dels grups de mol luscs produeix cap a l exterior una conquilla amb funció protectora. La conquilla pot estar formada per una o dues peces, anomenades valves. Algunes espècies no tenen conquilla, com els pops i els llimacs, i en d altres s ha reduït molt o és interna, com les sípies. Com són les funcions dels mol luscs Els mol luscs aquàtics respiren per mitjà de brànquies, mentre que els terrestres respiren mitjançant un pulmó. Tenen una alimentació molt variada. Alguns són carnívors i s alimenten d altres animals, i n hi ha que són herbívors i s alimenten de vegetals. Tots tenen un aparell digestiu ben desenvolupat. Hi ha mol luscs hermafrodites i també n hi ha que tenen els sexes separats. La fecundació pot ser interna o externa, i la majoria són ovípars. En moltes espècies l embrió que surt de l ou es transforma directament en adult, mentre que en moltes altres de l ou en surt una larva, que experimenta un procés de metamorfosi per transformar-se en un individu adult. Els mol luscs es classifiquen en gasteròpodes, bivalves i cefalòpodes. 78

79 Els gasteròpodes El caragol terrestre, el llimac i la pagellida són gasteròpodes. Poden ser terrestres, com el caragol, o aquàtics, com la pagellida. Tenen un cap ben desenvolupat amb quatre tentacles; en els dos tentacles més grans hi tenen els ulls. El peu és musculós i el fan servir per reptar. A la boca tenen una espècie de llengua amb dents petites, anomenada ràdula, que utilitzen per alimentar-se. Gairebé tots tenen una conquilla enrotllada en espiral que protegeix la massa visceral. Únicament els llimacs no tenen conquilla. Els gasteròpodes marins respiren a través de brànquies, i els terrestres, mitjançant un pulmó. La majoria són herbívors, tot i que n hi ha alguns que són carnívors i esquincen les preses amb la ràdula. Els bivalves El musclo, la cloïssa, l escopinya i la navalla són bivalves, nom que prové de les dues valves que formen la conquilla. Les valves estan articulades i es tanquen per l acció d uns músculs molt potents. Tots els bivalves són aquàtics, i la majoria, marins. No tenen un cap diferenciat. Tenen el peu petit, en forma de destral, i és excavador, característica que permet a l animal enterrar-se a la sorra. Respiren a través de brànquies i s alimenten filtrant l aigua, de la qual retenen l aliment. El musclo és un bivalve que viu fixat a les roques per mitjà d unes secrecions filamentoses. Gairebé tots els bivalves són marins, però també n hi ha que viuen als rius, als bassals o als llacs. Els cefalòpodes El pop, el nàutil, la sípia i el calamar són cefalòpodes. Tots els cefalòpodes són marins. Tenen el cap ben desenvolupat, amb ulls grossos. El peu s ha transformat en tentacles, que envolten la boca. La majoria no té conquilla, com els pops. Altres, com les sípies, tenen una petita conquilla interna. Respiren a través de brànquies. Són carnívors i, mitjançant els tentacles, que estan proveïts de ventoses, subjecten les preses. En cas de perill, el pop desprèn tinta com a estratègia de defensa. El nàutil és l únic cefalòpode que té una conquilla protectora. 6. Quines funcions té el peu dels mol luscs? 7. Quines són les parts principals del cos d un mol lusc? 8. Busca en els conceptes clau el significat d aquests termes: gasteròpode, bivalve i cefalòpode. 9. A quin grup de mol luscs pertanyen les ostres? Per què? 79

80 Ales Tòrax Cap Antenes Ocels Ull compost Abdomen Potes Peces bucals 4 Els artròpodes Un escorpí, un cranc, un milpeus i un escarabat són artròpodes. Constitueixen el grup més nombrós d animals. Actualment es coneixen més d un milió d espècies diferents d artròpodes. Viuen en tots els medis: terrestres, marins i d aigua dolça. Presenten una gran varietat d adaptacions a diferents maneres de viure. La vespa és un artròpode que pertany a la classe dels insectes. 10. Busca en els conceptes clau l origen del terme artròpode. 11. Quina funció té l exosquelet dels artròpodes? 12. Per què els artròpodes han de mudar la coberta externa? Com s anomena aquest procés? Com és el cos dels artròpodes Les principals característiques comunes a tots els artròpodes són les següents: Presenten simetria bilateral. Tenen el cos cobert per un esquelet extern o exosquelet, format per peces articulades i compost d una substància anomenada quitina. L exosquelet, a més de protegir-los dels depredadors, evita la dessecació del cos, característica que els ha permès adaptar-se a tots els hàbitats terrestres. Tenen apèndixs articulats, com potes, antenes, ales o peces bucals. El nombre de potes i d ales varia d uns grups a uns altres. La majoria tenen el cos dividit en tres zones: el cap, el tòrax i l abdomen. Alguns tenen el cap i el tòrax fusionats, formant el cefalotòrax. Al cap hi tenen les antenes, els ulls i les peces bucals. Els òrgans dels sentits estan molt desenvolupats. Els ulls poden ser simples, anomenats ocels, o compostos. Com són les funcions dels artròpodes Tenen una alimenació molt variada i relacionada amb la seva manera de viure. Hi ha artròpodes carnívors, herbívors, carronyaires, etc. La majoria dels artròpodes tenen sexes separats, i els mascles i les femelles són diferents. Són ovípars i la fecundació sol ser interna. En alguns artròpodes, de l ou neix una larva, que després d un procés de metamorfosi es converteix en un individu adult. Per créixer s han de desprendre de l esquelet extern i n han de formar un de nou. Aquest procés rep el nom de muda. Les mudes se succeeixen diverses vegades al llarg de la vida de l animal. Es classifiquen en: insectes, aràcnids, crustacis i miriàpodes. 80

81 Els insectes Un saltamartí, un escarabat, una papallona i una mosca són insectes. És el grup d artròpodes més nombrós. Els insectes han desenvolupat adaptacions molt diverses i han ocupat tots els ambients. Al cap hi solen tenir un parell d ulls compostos, dos o tres ocels i un parell d antenes amb funció olfactiva i tàctil. L estructura de la boca és molt variable, i depèn del tipus d alimentació de l animal. Aparells bucals d insectes Boca mastegadora (formiga). Boca xucladora (papallona). Boca mastegadora i llepadora (abella). Boca picadora i xucladora (mosquit). El tòrax presenta tres parells de potes articulades i generalment un o dos parells d ales. La forma de les potes depèn del tipus de vida de l insecte. L abdomen està segmentat i no té apèndixs. La respiració es duu a terme per mitjà d uns tubs ramificats anomenats tràquees, que s obren a l exterior a través d uns orificis petits situats sobretot a l abdomen, encara que també n hi pot haver al tòrax. Presenten sexes separats, i moltes vegades els mascles són molt diferents de les femelles. Tenen fecundació interna i són ovípars. De l ou neix una larva que experimenta metamorfosi, en la qual poden passar per una única fase larvària o per dues fases, la de larva i la de nimfa, com en el cas de les papallones. 13. Per què creus que els insectes també s anomenen hexàpodes? 14. Com respiren els insectes? A FONS Metamorfosi de la papallona monarca. De cada ou que ha post la femella, neix una larva, anomenada eruga. L eruga, després d un període de creixement i maduració, passa per una fase de nimfa, en la qual s embolcalla dins d un capoll, que rep el nom de crisàlide, i experimenta un seguit de canvis fins que es converteix en una papallona. 81

82 Abdomen Cefalotòrax Els aràcnids Una aranya, un escorpí i un àcar són aràcnids. Gairebé tots són terrestres i solen viure en zones seques i càlides. Tenen el cos dividit en dues regions: el cefalotòrax i l abdomen. Al cefalotòrax tenen dos quelícers, que els serveixen per menjar, dos pedipalps, amb funció defensiva i tàctil, i quatre parells de potes. Respiren per mitjà de tràquees. La major part són carnívors, i estan proveïts d ungles, garfis i glàndules verinoses per capturar les preses. Tenen els sexes separats. N hi ha que són ovípars, altres són vivípars i també n hi ha d ovovivípars, i en cap cas presenten metamorfosi. Quelícer Potes Pedipalp Els crustacis Un llamàntol, una gamba, una cabra i un percebe són crustacis. Gairebé tots són marins, però també n hi ha d aigua dolça, com el cranc de riu, i alguns que són terrestres, com el porquet de Sant Antoni. Tenen el cos dividit en el cap, el tòrax i l abdomen, tot i que en molts casos el cap i el tòrax estan units formant el cefalotòrax. Al cap hi tenen dos parells d antenes, unes més llargues que les altres, un parell d ulls i mandíbules mastegadores. Al tòrax tenen, generalment, cinc parells de potes. L abdomen està segmentat. Respiren per mitjà de brànquies, situades a la base de les potes, o a través de la superfície del cos. Tenen una alimentació molt variada; fonamentalment són carnívors, però també n hi ha alguns que són filtradors i altres que són paràsits. La majoria tenen sexes separats. Són ovípars, i presenten metamorfosi amb més o menys fases larvàries per arribar a l estat adult. Antenes Cefalotòrax Abdomen El primer parell de potes dels crancs acaba en forma de pinces, que fan servir per defensar-se. 15. Què són els quelícers dels aràcnids i quina utilitat tenen? 16. Busca en els conceptes clau el significat de miriàpode. 17. A quin grup d artròpodes pertanyen els escorpins i les paparres? 18. Quina és la principal diferència que hi ha entre els centpeus i els milpeus? Els miriàpodes Els centpeus, com l escolopendra, i els milpeus són miriàpodes. Són artròpodes terrestres que viuen en llocs foscos i humits. Tenen el cos allargat i format pel cap i el tronc, amb un nombre variable de segments iguals. A cada segment poden tenir un parell de potes, com en el cas dels centpeus, o dos parells de potes, com tenen els milpeus. Al cap tenen un parell d antenes, ulls simples i una boca amb mandíbules mastegadores. El milpeus és un miriàpode que s enrotlla com a mecanisme defensiu. Respiren per mitjà de tràquees. Tenen una alimentació molt variada: alguns són carnívors, com els centpeus, mentre que d altres són herbívors, com els milpeus. Tenen sexes separats. Són ovípars i no presenten metamorfosi. 82

83 5 Els equinoderms Una garota, una estrella de mar i una holotúria són equinoderms. Viuen al fons del mar, on es mantenen fixats als diversos tipus de substrat o s hi desplacen molt lentament. Com és el cos dels equinoderms Les principals característiques dels equinoderms són les següents: Tenen simetria radial, tot i que en les larves és bilateral. Tenen el cos de forma arrodonida, com les garotes; cilíndrica, com les holotúries, o estrellada, com les estrelles de mar. Presenten un esquelet intern format per petites plaques situades sota la pell i que poden estar lliures, articulades o, fins i tot, soldades entre si. No tenen un cap diferenciat, i la boca sol estar situada a la part inferior del cos. Com són les funcions dels equinoderms Els equinoderms es desplacen per mitjà d un aparell exclusiu d aquest grup d animals, l aparell ambulacral. Consisteix en un sistema de tubs interns, plens d aigua, que formen els anomenats peus ambulacrals, acabats en ventoses. Respiren a través de la pell, i per fer-ho utilitzen l aparell ambulacral. N hi ha que tenen brànquies poc desenvolupades. Són animals carnívors, i s alimenten, bàsicament, de petits crustacis i de mol luscs. Normalment presenten sexes separats, tot i que hi ha algunes espècies hermafrodites. Tenen fecundació externa. Dels ous neixen unes larves nedadores que, després de la metamorfosi, es converteixen en adults. Alguns, com l estrella de mar, tenen una gran capacitat regeneradora que els permet tornar a formar els braços perduts, i fins i tot arribar a originar tot l animal a partir d un braç que inclogui part del disc central. L estrella de mar és un equinoderm amb cinc braços. Braç Aparell ambulacral 19. Busca en els conceptes clau el significat del terme equinoderm. 20. Què és l aparell ambulacral? Quina funció fa? Peus ambulacrals Cinc grups d equinoderms Equinoïdeus. Garotes o eriçons de mar. Asteroïdeus. Estrelles de mar. Ofiuroïdeus. Falses estrelles. Holoturioïdeus. Cogombres de mar. Crinoïdeus. Clavellines o lliris de mar. 83

84 A FONS Tipus d insectes Dins del regne animal, els insectes constitueixen el grup amb el nombre d espècies i d individus més nombrós. Es coneixen prop d un milió d espècies diferents d insectes. La varietat de mides i de formes que presenten és deguda, principalment, a les adaptacions als diversos ambients on viuen. Tota aquesta varietat fa que els insectes es classifiquin en diversos grups, entre els quals destaquen els següents: Himenòpters. Formigues, abelles, etc. Tenen dos parells d ales membranoses, tot i que alguns no en tenen. L aparell bucal està adaptat per llepar, mossegar i xuclar líquids. Viuen en societats organitzades. Dípters. Mosques i mosquits. Tenen un parell d ales membranoses. Les posteriors estan reduïdes a òrgans que mantenen l equilibri quan volen, anomenats balancins. L aparell bucal és xuclador. Coleòpters. Escarabats. Tenen dos parells d ales. Les anteriors són gruixudes, dures i opaques, i les posteriors, membranoses, i les tenen plegades sota les primeres quan estan en repòs. L aparell bucal és mossegador i mastegador. Dermàpters. Estisoretes. Tenen les ales anteriors molt curtes i les posteriors molt grosses i membranoses, plegades sota les primeres en estat de repòs. L aparell bucal és mastegador. Ortòpters. Saltamartins i grills. Tenen dos parells d ales, les anteriors endurides i les posteriors plegades sota les primeres. L aparell bucal és mastegador. Heteròpters. Xinxes. Tenen dos parells d ales. Les anteriors tenen una part engruixida i les posteriors són membranoses. La boca està adaptada per perforar i per xuclar. Lepidòpters. Papallones i arnes. Tenen dos parells d ales membranoses amb escates. L aparell bucal és xuclador, i està enrotllat en estat de repòs. Odonats. Libèl lules. Tenen dos parells d ales estretes, grosses i membranoses. L aparell bucal és mastegador. Sifonàpters. Puces. No tenen ales. Les potes estan adaptades per fer salts. La boca és xucladora i està adaptada per perforar la pell. 84

85 Ciència a l abast Elaboració i observació d un model experimental Els insectes tenen un esquelet extern format per quitina, que al seu torn està recoberta per una capa prima de cera o de greix que la impermeabilitza. Aquesta impermeabilització és d una importància vital, especialment per als insectes que viuen en contacte amb l aigua, com el sabater (Gerris lacustris). Aparentment, podríem dir que el sabater no s enfonsa a l aigua perquè és un animal molt lleuger, però la realitat és que, per a un animal de la mida d un sabater, l aigua és molt perillosa, ja que si l insecte s arribés a mullar no es podria desenganxar de l aigua. Un model ens permetrà observar la diferència que hi ha entre un sabater amb les potes impermeabilitzades i un altre amb les potes sense impermeabilitzar. Els sabaters són insectes que caminen sobre l aigua sense enfonsar-s hi. Preparem els models per observar el comportament que tenen 1. Retallem dues figures iguals de cartolina, com les de la fotografia de la dreta, que representaran els dos insectes. El cos ha de ser un rectangle de 4 6 cm, i les potes han de tenir una longitud d uns 5 cm. A continuació, dobleguem les potes perquè l insecte se sostingui a sobre. 2. Amb una espelma, cobrim amb cera les potes d un dels dos insectes fins a la meitat de l altura de l animal, mentre que les de l altre insecte les deixem sense encerar. 3. Posem els dos models de sabater amb les potes recolzades sobre l aigua i esperem uns deu minuts. Hem d anotar el comportament dels dos insectes abans de posar-los sobre l aigua, al principi d estar sobre l aigua, al cap de dos minuts i un cop passats deu minuts. Figura amb cera Figura sense cera Observem i anotem el comportament dels models Es manté sobre les potes Sura al principi Sura després de dos minuts Sura després de deu minuts Model amb les potes sense encerar Model amb les potes encerades Interpretem les diferències observades És fàcil comprovar la diferència entre un insecte i l altre. La cera impermeabilitza el paper, de la mateixa manera que impermeabilitza el cos dels insectes. 21. Què els podria passar als insectes com els sabaters si perdessin la capa impermeabilitzant? 22. Quin factor permet als sabaters recolzar-se sobre l aigua i caminar-hi per sobre? 23. Les aranyes poden recórrer la tela que han elaborat sense quedar-s hi enganxades. El que has observat en el model experimental, et permet elaborar alguna hipòtesi per explicar aquest fet? 85

86 Activitats 24. Copia el dibuix d aquesta esponja i indica-hi per mitjà de fletxes el recorregut que fa el corrent d aigua des que hi entra fins que en surt. 29. Les fotografies següents són d un anèl lid i d una eruga. A B a) Identifica quin és cadascun. b) En què s assemblen i en què es diferencien? 25. En el dibuix següent es poden observar diversos porífers i celenterats. 30. La tènia o solitària és un cuc platihelmint en forma de cinta que pot arribar a fer quatre metres de longitud. A la part anterior del cos presenta una protuberància anomenada escòlex o cap, proveïda de quatre ventoses i d una corona de garfis punxeguts. A continuació té una porció prima, anomenada coll, i també nombrosos segments, la mida i l edat dels quals augmenten a mesura que ens allunyem de l escòlex. Ventosa Coll Escòlex a) Identifica-hi els animals de cada grup. b) Dels celenterats identificats, indica quins tenen forma de pòlip i quins de medusa. 26. Algunes anemones viuen fixades en conquilles ocupades per bernats ermitans. La relació que s estableix és beneficiosa per a les dues espècies. Podries explicar per què? 27. Identifica a quin grup d invertebrats pertanyen els animals representats. A B C D Segments a) Per a què utilitza la tènia les ventoses i els garfis? b) Investiga com es reprodueix la tènia i com és el seu cicle vital. 31. Identifica a quin grup de mol luscs pertanyen els animals d aquestes fotografies. Garfis A B E F G H 28. Els anèl lids són un grup d invertebrats que tan sols poden viure en medis aquàtics o terrestres molt humits. Justifica a què creus que és degut aquest fet. C D 86

87 32. Els musclos, les cloïsses i les ostres són bivalves, també coneguts amb el nom de pelecípodes. a) Busca en els conceptes clau el significat de pelecípode i explica per què s anomenen així. b) En què es diferencien els bivalves dels gasteròpodes? 33. El nàutil és un mol lusc que s allotja en una conquilla enrotllada en espiral. L interior de la conquilla està dividit en compartiments plens de gas que li serveixen per surar. L animal habita únicament en l última cambra. Cambra on habita l animal a) En quin grup de mol luscs s inclou el nàutil? Per què? b) Quina és la principal diferència entre un nàutil i un pop? 34. Indica a quins grups d artròpodes corresponen aquestes descripcions. a) Tenen dos parells d antenes. b) Tenen quatre parells de potes. c) Presenten tres parells de potes articulades. d) Tenen el cos dividit en cap i tronc. 35. A quin grup d artròpodes pertany el porquet de Sant Antoni? Quines característiques et permeten incloure l en aquest grup? És aquàtic o terrestre? 36. El dibuix següent representa una estrella de mar. a) Copia l i indica-hi les parts següents: braços, aparell ambulacral i peus ambulacrals. b) De què s alimenten les estrelles de mar? Quins mecanismes utilitzen per fer-ho? UNA ANÀLISI CIENTÍFICA Les societats d insectes Reina Abellot Obrera Les abelles són insectes socials que viuen en comunitats de més de individus. Hi ha tres tipus d abelles: la reina, una en cada rusc, que té la funció de pondre ous; els abellots, encarregats de fecundar la reina, i les obreres, que són la majoria i les que construeixen les cel les del rusc, cuiden les larves, recullen el nèctar i el pol len, elaboren la mel, etc. 37. Quins dels animals següents també es consideren insectes socials? a) Tèrmits, formigues i vespes. b) Papallones, arnes i escarabats. c) Xinxes, polls i puces. d) Llagostes, pugons i escarabats de cuina o paneroles. 38. Quines característiques dels artròpodes pots reconèixer en les abelles? Raspall plomós 39. En les obreres, el tercer parell de potes és com una mena de raspall plomós. Quina finalitat creus que pot tenir aquesta estructura? 40. En un rusc, aproximadament el 99 % de les abelles són obreres. a) Si el rusc està format per abelles, quantes d aquestes seran obreres? b) Quants abellots hi haurà? Quin percentatge representen? 41. Quin paper duen a terme dins del rusc les tres classes d abelles que el formen? N hi ha cap que sigui més necessària que les altres? 87

88 Resum Porífers Tenen el cos en forma de sac i perforat per nombrosos porus. Són animals filtradors que viuen fixats al substrat. No tenen ni òrgans ni aparells. Tenen una gran capacitat de regeneració. Celenterats Tenen el cos tou i amb tentacles. Poden presentar dues formes: la de pòlip (fixat al substrat) i la de medusa (vida lliure). Són carnívors. ELS INVERTEBRATS Cucs Mol luscs Artròpodes Tenen el cos tou i sense esquelet. Poden ser: Platihelmints. Tenen el cos pla dividit en segments. Nematodes. Tenen el cos cilíndric i sense divisions. Anèl lids. Tenen el cos cilíndric dividit en anells. Tenen el cos tou i dividit en tres parts: el cap, la massa visceral i el peu. Molts tenen conquilla. Tenen una alimentació molt variada. Respiren per brànquies (aquàtics) o per pulmons (terrestres). Alguns presenten metamorfosi. Tenen un esquelet extern de quitina i potes articulades. El cos està segmentat i dividit en tres parts: el cap, el tòrax i l abdomen. Tenen una alimentació molt variada. Respiren a través de tràquees (terrestres) i de brànquies (aquàtics). Experimenten mudes, i alguns, metamorfosi. Equinoderms Tenen un esquelet intern format per plaques, situat a sota de la pell. Respiren a través de la pell, utilitzant l aparell ambulacral, i alguns a través de brànquies. Són carnívors. Presenten metamorfosi. 42. Fes un esquema amb la classificació dels mol luscs, els artròpodes i els equinoderms, i inclou les característiques més importants de cadascun. 43. Indica quin tipus de respiració tenen aquests grups d invertebrats. a) Equinoderms. b) Platihelmints. c) Bivalves. d) Insectes. e) Crustacis. 44. Quins invertebrats poden presentar metamorfosi? 45. Quin grup d invertebrats presenta un sistema de locomoció únic? Com s anomena aquest sistema? En quina altra funció intervé? 88

89 Les trampes de les aranyes Un cop acabat el raïm, vaig girar-me de panxa a terra, vaig agafar-me la barbeta amb les mans i vaig examinar el marge del darrere. Un llagost verd i petit, de cara llarga i melangiosa, contreia nerviosament les potes posteriors. Damunt d un bri de molsa hi havia aclofat un fràgil cargol que semblava que rumiés tot esperant el rou del vespre. Un àcar de color roig de pruna, de la mida d una punta de llumí, que semblava un caçador panxut, bregava per avançar entre la selva de molsa. Era un món microscòpic ple de vida, un món fascinador. Mentre observava l àcar que avançava lentament, vaig adonar-me d una cosa molt curiosa. A la superfície verda i apelfada de la molsa hi havia escampades unes marques circulars molt tènues, cada una de la mida d un xíling. Eren tan tènues que només les veies si les miraves des de certs angles. Em recordaven la lluna plena darrere d una boira espessa. Eren cercles gairebé invisibles, però semblava que es moguessin, canviaven de forma. Vaig rumiar debades què podia haver-les fetes. Eren massa irregulars, massa escampades, no ho podien ser, les empremtes de cap bèstia, i què hauria pogut pujar un marge gairebé vertical d una manera tan estranya? A més, no semblaven empremtes. Vaig burxar el caire d un d aquests cercles amb un bri d herba. No es va moure gens. Vaig començar a pensar que aquelles marques es devien haver produït [...] només de créixer la molsa. Vaig tornar a burxar, amb més energia, i tot d una el cor em va fer un salt. Va ser com si el bri d herba hagués trobat un ressort ocult, perquè tot el cercle va aixecar-se com una escotilla. M ho vaig mirar bé i vaig veure, molt sorprès, que de fet sí que ho era, una escotilla recoberta de seda i amb el caire destrament bisellat que encaixava perfectament a la boca del clotet tapissat de seda que amagava. El caire de l escotilla estava enganxat a la boca del túnel mitjançant una solapeta de seda que feia de frontissa. Vaig contemplar encantat aquesta magnífica peça d artesania i no sabia gens què ho podia haver fet. GERALD DURRELL, La meva família i altres animals. Editorial Empúries Gerald Durrell va néixer el 1925, a l Índia, tot i que va viure fins al 1939 a l illa grega de Corfú, on es va interessar molt per la zoologia. Amb vint anys va entrar a formar part del Zoo de Whipsnade com a estudiant i cuidador d animals. Des de llavors va dedicar tota COMPRENC EL QUE LLEGEIXO la vida als animals. Va organitzar expedicions i va viatjar per tot el món recol lectant espècies animals. Va complir un somni que tenia de petit quan va fundar el Zoo de l illa de Jersey, que va dirigir des del Cinc anys després va crear la Fundació Jersey per a la Preservació de la Fauna Salvatge. Ha escrit molts llibres sobre els seus viatges i sobre com va cuidar els animals exòtics que va trobar i recollectar. 46. Què va cridar l atenció del protagonista del relat mentre observava l àcar? Què es va preguntar? 47. Què era massa irregular i desordenat? Per què no podien ser les empremtes d un animal? 48. Com són les trampes de les aranyes que es descriuen en el text? 49. Per a què creus que les aranyes utilitzen les trampes? EL RACÓ DE LA LECTURA NO T HO PERDIS Llibres: Las hormigas BERNARD WERBER. Editorial Plaza & Janés El mascle 327 presencia l estranya mort de les seves companyes i busca algun aliat que l ajudi. Insectos que viven en familia MARIE FARRÉ. Ediciones Altea Mostra les característiques de les societats formades per alguns insectes (abelles, formigues i tèrmits). Me pregunto por qué las arañas tejen telas AMANDA O'NEILL. Editorial Everest Respostes divertides a preguntes complicades sobre el món dels insectes. En la pantalla: Mars de corall. BBC (TV3) L espectacle dels esculls de corall. Microcosmos Documental sobre els petits habitants del camp. En la xarxa: Pàgina molt completa sobre els insectes. Destaca la secció de macrofotografies amb comentaris sobre un gran nombre d espècies (en anglès). Pàgina dedicada als invertebrats del sòl. 89

90 6 Les plantes i els fongs PLA DE TREBALL En aquesta unitat Coneixeràs les característiques pròpies del regne de les plantes i com es classifiquen. Reconeixeràs els diferents òrgans d una planta, i també la forma i la funció que tenen. Coneixeràs els tipus de nutrició i de reproducció de les plantes. Coneixeràs les característiques pròpies del regne dels fongs i els grups que el formen. Aprendràs els passos que cal fer per elaborar una classificació científica. Bosc de sequoies (Sequoia sempervivens).

91 Les sequoies vermelles són els éssers vius més grans del planeta. Poden tenir més de 100 metres d altura i viuen milers d anys. La sequoia més voluminosa que es coneix s anomena General Sherman i es troba al Parc Nacional de les Sequoies de Califòrnia. Aquest arbre és viu des de fa més de anys, té una altura de gairebé 90 metres i el seu tronc és tan gran que disset persones, estirant els braços, amb prou feines el podrien envoltar. La General Sherman no és un cas excepcional, ja que en el passat hi havia sequoies més grans. En alguns d aquests arbres s han arribat a fer túnels dins dels troncs pels quals poden passar fins i tot vehicles. Una altra sequoia famosa és la General Grant. Té anys i fa gairebé 82 metres d altura. Es tracta del segon arbre amb més volum del planeta, i és famós perquè l any 1977 es va enviar una fotografia seva fora del sistema solar a bord de dues naus espacials, les Voyager 1 i 2. Juntament amb aquesta fotografia, també se n van incloure d altres representatives del nostre planeta i un disc amb músiques diverses i salutacions en totes les llengües de la Terra. General Sherman RECORDA I RESPON 1. L objectiu de les dues naus Voyager va ser portar informació sobre com és el nostre planeta a altres possibles formes de vida extraterrestres. Recordes el nom d alguna altra nau que portés aquest tipus d informació? 2. Quines característiques de les sequoies permeten que les classifiquem en el regne de les plantes? 3. En què es diferencien les plantes dels animals? 4. Saps com es reprodueixen les sequoies? Totes les plantes es reprodueixen igual? 5. Per què creus que les plantes són tan importants en la natura? Busca la resposta A quin grup de plantes pertanyen les sequoies?

92 1 El regne de les plantes Tots els éssers vius depenem de les plantes per alimentar-nos, ja que són les principals productores de matèria orgànica a partir de matèria inorgànica. Una molsa, una falguera, una margarida i un avet pertanyen al regne de les plantes. Entre les seves característiques destaquen les següents: Són pluricel lulars. Estan formades per moltes cèl lules que s organitzen en teixits. Tenen cèl lules eucariotes. Presenten un autèntic nucli i tenen una paret de cel lulosa que les envolta. Contenen cloroplasts, en els quals hi ha la clorofil la, un pigment de color verd gràcies al qual fan la fotosíntesi. Tenen nutrició autòtrofa. Mitjançant la fotosíntesi les plantes són capaces de fabricar la matèria orgànica que necessiten. No tenen la capacitat de desplaçar-se pròpia dels animals, sinó que viuen fixades al sòl. De tota manera, sí que són capaces de fer determinats moviments, com ara tancar i obrir les flors o les fulles. El regne de les plantes agrupa éssers pluricel lulars, eucariotes, amb nutrició autòtrofa i sense capacitat de desplaçament. 1. Quines diferències hi ha entre les plantes i els animals? 2. Què és la clorofil la? 3. Busca en els conceptes clau els termes flor i llavor. Plantes sense flors Classificació de les plantes Les plantes es poden classificar segons la presència o absència de flors: Plantes sense flors. En aquest grup s inclouen plantes senzilles que no tenen ni flors ni llavors. Al seu torn, es classifiquen en: Briòfits. Són les molses i les hepàtiques. Es caracteritzen perquè són plantes petites que no tenen vasos conductors. Pteridòfits. Són les falgueres i els equisets. Tenen una mida més gran que la dels briòfits i vasos conductors. Plantes amb flors. Són plantes amb flors i llavors. S hi inclouen: Gimnospermes. La llavor no es troba dins d un fruit. Angiospermes. La llavor es troba dins d un fruit. Plantes amb flors Briòfits. Pteridòfits. Gimnospermes. Angiospermes. 92

93 2 Les plantes sense flors Les molses, les hepàtiques, les falgueres i els equisets són plantes que no tenen ni flors ni fruits. Es reprodueixen per mitjà d unes cèl lules especials molt resistents anomenades espores. Els briòfits Les molses i les hepàtiques són plantes de mida petita, que tan sols sobresurten uns pocs centímetres del sòl. Depenen de l aigua per reproduir-se, i per això es desenvolupen en llocs humits i ombrívols. Les característiques més destacades de les molses i les hepàtiques són les següents: No tenen vasos conductors, i això fa que hagin d absorbir l aigua per tota la superfície del cos. No tenen arrel, ni tija, ni fulles autèntiques. Se subjecten al sòl per mitjà d uns pèls molt petits anomenats rizoides. Dels rizoides surten uns filaments anomenats cauloides, en els quals es disposen nombroses làmines molt primes semblants a fulles petites que reben el nom de fil loides. En determinades èpoques formen espores en unes càpsules al final d un filament que surt del cauloide. Quan les espores estan madures, la càpsula s obre i allibera les espores, que, dispersades pel vent, cauen a terra, germinen i formen noves molses. Càpsula Filament Fil loide Cauloide Rizoide Espores Els pteridòfits Les falgueres són plantes més grosses que les molses. Fins i tot n hi ha alguns exemplars que poden arribar a fer diversos metres d altura. Com en el cas de les molses, les falgueres també depenen de l aigua per reproduir-se. Viuen en llocs frescos, humits i amb molta ombra, com ara boscos, o a prop de cursos d aigua. Les principals característiques de les falgueres són les següents: Tenen vasos conductors, que s encarreguen de distribuir les substàncies per tota la planta. Tenen arrel, tija i fulles. La tija, anomenada rizoma, és curta, subterrània i es disposa horitzontalment. Del rizoma surten unes fulles grans, molt dividides, anomenades frondes. Petites arrels creixen al llarg del rizoma i serveixen per absorbir aigua i fixar la planta al sòl. Les espores es formen a la part posterior de les frondes, en unes agrupacions en forma de bony petites i de color marró, anomenades sorus, que estan formades per esporangis. Arrel Rizoma Frondes 4. Per on absorbeixen aigua les molses? Sorus Espores 5. On es localitzen les espores de les molses? I les espores de les falgueres? Esporangi 93

94 Flors masculines 3 Les plantes amb flors Pi pinyer (Pinus pinea). Fulles Flors femenines El paisatge dels camps i dels boscos està dominat per plantes amb flors. Són plantes que poden tenir mides molt diverses, des de les petites llenties d aigua fins a les grans sequoies. Totes es reprodueixen per mitjà de llavors i es poden classificar en dos grans grups, segons si tenen la llavor protegida per un fruit o no. Les gimnospermes El pi, l avet, el xiprer, la sequoia i el cedre són gimnospermes. La majoria són arbres grans i formen boscos extensos a l hemisferi nord. Les principals característiques de les gimnospermes són les següents: Generalment són de fulla perenne; és a dir, conserven les fulles durant tot l any. Les fulles són dures i fortes, i solen tenir forma d agulla, com per exemple el pi, o forma d escata, com el xiprer. Les llavors no estan protegides per cap fruit. Tenen flors petites i poc vistoses. Les flors s agrupen formant inflorescències o conus. Cada individu té dos tipus de flors, les flors masculines i les flors femenines, situades en llocs diferents de la planta. El grup més nombrós de les gimnospermes és el de les coníferes, com per exemple el pi i el xiprer. Les flors o cons masculins d aquestes plantes s agrupen als extrems de les branques més joves i contenen sacs de pol len. Les flors o cons femenins són força més grans i s anomenen pinyes. A l interior de les pinyes es formen els pinyons, que són les llavors d aquestes plantes. Flors Alzina carrasca (Quercus ilex rotundifolia) Fruit Fulles Les angiospermes L olivera, l alzina, la tulipa i el blat són angiospermes. Hi ha espècies de mides molt diferents i viuen en tots els ambients, fins i tot en fons marins. Les principals característiques de les angiospermes són aquestes: Moltes espècies són de fulla caduca; és a dir, durant l hivern perden totes les fulles, i això els permet suportar més bé el fred. Les fulles tenen formes i mides molt variades. Tenen llavors tancades dins d un fruit, i això fa que estiguin més protegides i que es puguin escampar fàcilment. Tenen flors de colors vius, característica que atrau animals que faciliten la pol linització. Generalment, les flors són hermafrodites. 6. Busca en els conceptes clau el significat dels termes gimnospermes i angiospermes. 7. Fes una taula amb les principals diferències entre les gimnospermes i les angiospermes. 94

95 4 Les fulles, la tija i l arrel Revers Anvers Les diferents cèl lules de les plantes s associen per formar teixits, i els teixits s agrupen per formar òrgans. En una planta es distingeixen tres parts fonamentals: les fulles, la tija i l arrel. Limbe Pecíol Nervis Les fulles Gemma apical Les fulles són, generalment, de color verd i tenen una forma laminar. A les fulles es duu a terme la fotosíntesi, es produeix l intercanvi de gasos amb el medi i s elimina l excés d aigua, en forma de vapor, per mitjà d un procés que rep el nom de transpiració. La part ampla de la fulla s anomena limbe. La cara superior del limbe s anomena anvers, i la inferior, revers. Al revers hi ha els nervis o nervadures, que són els relleus dels vasos conductors del limbe. La part que uneix el limbe amb la tija rep el nom de pecíol. Al revers hi ha uns porus petits, anomenats estomes, a través dels quals entren i surten gasos, incloent-hi el vapor d aigua. Fulles Estomes Nus La tija La tija és la part aèria de la planta, tot i que algunes plantes la tenen subterrània. Les funcions de la tija són mantenir la planta dreta, servir de suport a la resta d estructures de la planta, transportar substàncies i, de vegades, emmagatzemar aigua i reserves alimentàries, com en els tubercles de la patata. Al llarg de la tija hi sol haver uns petits engruiximents, anomenats nusos, on s insereixen les fulles i les branques. Les zones de la tija que estan situades entre dos nusos reben el nom d entrenusos. La tija creix en longitud per les gemmes terminals apicals. Al llarg de la tija hi ha altres gemmes, anomenades gemmes axil lars, d on surten les branques. Arrel Pèls absorbents Tija Caliptra L arrel L arrel és la part de la planta que, generalment, es troba sota terra. Té les funcions de fixar la planta al sòl, absorbir aigua i sals minerals i, de vegades, acumular substàncies de reserva, com en la pastanaga. L arrel típica d una planta sol tenir una estructura ramificada, amb una arrel principal de la qual surten arrels secundàries. Les zones apicals finals acaben en una mena de caputxa, anomenada caliptra, que protegeix l extrem de l arrel del fregament amb el sòl. La superfície de les arrels presenta un gran nombre de pèls absorbents, a través dels quals entren l aigua i les sals minerals a la planta. 08. Quina funció duen a terme els pèls absorbents de l arrel? 09. On es produeix el creixement en longitud de la tija? 10. Què són els estomes i per a què serveixen? 95

96 5 La nutrició de les plantes Diòxid de carboni Oxigen Vapor d aigua Llum solar Pujada de la saba bruta Aigua i sals minerals Distribució de la saba elaborada Les plantes tenen nutrició autòtrofa; és a dir, elaboren matèria orgànica, amb la qual es nodreixen. En la nutrició intervenen l arrel, la tija i les fulles, i consta de les fases següents: Absorció. Les plantes prenen aigua i sals minerals del sòl a través dels pèls absorbents de les arrels. La mescla d aigua i sals minerals que es produeix a l interior de la planta s anomena saba bruta. Transport. La saba bruta puja des de l arrel fins a les fulles a través dels vasos conductors que recorren la tija. Evaporació de l excés d aigua. L excés d aigua que ha pres la planta s elimina, en forma de vapor, a través dels estomes. Aquest procés de transpiració afavoreix la pujada de la saba bruta fins a les fulles. Fotosíntesi. Per mitjà d aquest procés la planta transforma la saba bruta en saba elaborada, que és una mescla de substàncies orgàniques, principalment glúcids. Per dur a terme la fotosíntesi, la planta requereix l energia lluminosa del Sol, que és captada per la clorofil la que es troba als cloroplasts de les cèl lules. A més, necessita diòxid de carboni, que obté de l aire a través dels estomes. En la fotosíntesi es desprèn oxigen, que s expulsa a l atmosfera a través dels estomes. Un cop produïda, la saba elaborada surt de les fulles pels vasos conductors de la tija i es reparteix per totes les cèl lules de la planta. Respiració. Les plantes, com tots els altres éssers vius, també respiren. Aquest procés té lloc als mitocondris de les cèl lules. En la respiració, les substàncies orgàniques es degraden i alliberen energia útil per a la cèl lula. En aquest procés es requereix oxigen i es desprèn diòxid de carboni i aigua, que s expulsen fora de la planta a través dels estomes. 11. Explica les diferències entre la saba bruta i la saba elaborada. 12. Les plantes poden viure en un sòl sense sals minerals? Raona la resposta. 13. És cert que les plantes tan sols respiren de nit? Per què creus que es diu això? Oxigen Diòxid de carboni F F Respiració Fotosíntesi Diòxid de carboni Oxigen De dia, les plantes respiren i fan la fotosíntesi. Per això prenen de l aire diòxid de carboni i oxigen, i també expulsen aquests dos gasos. F F Oxigen F Respiració Diòxid de carboni De nit, les plantes continuen respirant, però no fan la fotosíntesi. Per això tan sols prenen oxigen i expulsen diòxid de carboni. F 96

97 6 La relació en les plantes Les plantes són capaces de rebre informació del medi i de respondrehi. Però no es poden desplaçar, i per això la resposta es produeix movent alguna de les estructures del seu cos o creixent en una direcció determinada. D aquesta manera, les respostes poden ser de dos tipus: Respostes temporals. La planta recupera la posició inicial que tenia quan s atura el canvi ambiental. Per exemple, algunes plantes carnívores tanquen les fulles quan s hi posa un insecte. Respostes definitives. Es basen en el creixement. Per exemple, quan es col loca una planta horitzontalment, la tija creix corbant-se cap a la llum, mentre que l arrel creix en direcció a l interior de la terra. Les plantes carnívores tanquen les fulles per atrapar insectes. Es tracta d un moviment temporal. Les adaptacions de les plantes Les plantes presenten adaptacions a les condicions del medi on viuen. Quan les condicions són extremes, poden perdre algunes de les seves estructures característiques i desenvolupar-ne de noves. Molts arbres, com el faig o el castanyer, són de fulla caduca i, per tant, perden les fulles durant la tardor i l hivern. Això els permet sobreviure en les èpoques desfavorables. Moltes plantes que viuen en llocs humits, com la selva de l Amazònia, tenen fulles grosses i acabades en punta, característica que facilita a la planta que elimini l excés d aigua. L olivera té fulles petites i dures amb pèls al revers, característica que evita que la planta perdi aigua. Són de color gris verdós, que reflecteix la llum solar i evita que la planta se sobreescalfi. Els cactus viuen en llocs secs i calorosos. Emmagatzemen aigua a les tiges. Les fulles dels cactus són espines, això els evita que perdin aigua amb la transpiració, alhora que els serveixen de defensa. El nenúfar és una planta que sura a l aigua. Presenta estructures impermeables, i l arrel i la tija estan atrofiades, ja que no necessiten fer la funció de sostenir la planta. La posidònia és una planta que viu al fons del mar. No té tija i les fulles són molt llargues, fet que li dóna un aspecte que recorda el d una alga, encara que, en realitat, és un vegetal. 97

98 7 La reproducció de les plantes La violeta africana és capaç de generar una planta completa a partir d una sola fulla. Les plantes, com els altres éssers vius, es reprodueixen i donen lloc a nous individus semblants als progenitors. Es poden reproduir per mitjà de dues formes diferents: Reproducció asexual. Hi intervé un sol individu que origina una nova planta a partir d un fragment seu. Per exemple, si plantem un tros (esqueix) d un gerani, d aquest tros creixerà una nova planta. Reproducció sexual. Generalment hi intervenen dos individus, cada un dels quals aporta una cèl lula reproductora o gàmeta. Els dos gàmetes s uneixen i, posteriorment, es forma una nova planta amb caràcters dels dos progenitors. La flor Corol la (pètals) En la flor es troben els òrgans reproductors d algunes plantes. A l interior de la flor es formen els gàmetes i hi té lloc la fecundació. Una flor consta de les parts següents: El peduncle. És la part que uneix la flor a la tija. A vegades és gairebé inexistent. El calze. Està format per unes fulles verdes i petites anomenades sèpals, que són a la base i protegeixen la flor fins que s obre. La corol la. Està formada per unes fulles de colors, els pètals. Els estams. Són els òrgans reproductors masculins. Estan formats per una part prima i allargada, anomenada filament, i un engruiximent final, que rep el nom d antera. A les anteres hi ha els grans de pol len, dins dels quals es troben els gàmetes masculins. El pistil. És l òrgan reproductor femení. Està constituït per una o diverses estructures en forma d ampolla. La part superior rep el nom d estigma, el coll s anomena estil, i la base és l ovari, que conté els gàmetes femenins, anomenats oosferes. Grans de pol len Antera Filament Peduncle Estam Calze (sèpals) Pistil Estigma Estil Ovari Oosferes La pol linització La pol linització és el transport del gra de pol len des de l antera d una flor fins a l estigma d una altra. Animals com ara les abelles s emporten els grans de pol len enganxats al cos, i així els passen d unes flors a les altres. El transport de pol len es pot dur a terme pel vent o per animals. El transport dut a terme pel vent exigeix que la planta produeixi nombrosos grans de pol len, amb la finalitat d assegurar que algun gra arribi a una altra flor. És típic de les flors poc vistoses, com les dels pins o dels avets. En el transport dut a terme per animals, com ara insectes, ocells i ratpenats, l arribada del gra de pol len a una altra flor és molt més segura. Per això, les plantes necessiten produir menys quantitat de pol len. És típic de flors amb pètals vistosos i olors agradables, com ara les roses i les orquídies. 98

99 La fecundació i la formació de la llavor i del fruit Quan el gra de pol len arriba a l estigma, desenvolupa un tub pol línic que arriba fins a una oosfera de l ovari. A l interior de l ovari es produeix la fecundació, que és la unió del gàmeta masculí i del gàmeta femení. L oosfera fecundada es converteix en la llavor, que conté l embrió de la futura planta i les seves reserves alimentàries. A continuació, el calze i la corol la s assequen i cauen. L ovari comença a créixer per formar el fruit, que té com a funció protegir la llavor i facilitar que es dispersi. La dispersió i la germinació de la llavor Quan els fruits o les llavors estan madurs, se separen de la planta i es dispersen. La dispersió evita que les plantes creixin juntes i competeixin per l espai, els nutrients i la llum. La dispersió és duta a terme pel vent, per animals o per l aigua. En unes condicions d humitat i de temperatura favorables, les llavors germinen. Durant la germinació, la llavor s infla i es trenca, i l embrió creix fins que es desenvolupa una nova planta. La reproducció de les plantes consta de les etapes següents: la pol linització, la fecundació, la formació de la llavor i del fruit, la dispersió i la germinació. Carnosos Secs Tipus de fruits Amb cobertes suculentes. Amb cobertes eixutes. El cicle vital d una planta Arbre florit. Els insectes participen en la pol linització portant els grans de pol len d unes flors a les altres. Després de la dispersió, la llavor germina. Llavor Fruit Formació de la llavor i del fruit. Gra de pol len Tub pol línic Oosfera A l interior de l ovari es produeix la fecundació. 14. Quina funció duen a terme els sèpals? I els pètals? 15. Quines parts de la flor intervenen en la reproducció? 16. Com es pot dur a terme el desplaçament del pol len d una flor a una altra? Com es diu aquest procés? 17. Quina és la funció principal del fruit? 18. Per què cal que les llavors s allunyin de la planta de la qual provenen? 99

100 8 El regne dels fongs Bolet Espores Miceli Hifes Els fongs viuen, generalment, en el medi terrestre, en llocs humits i protegits de la llum solar. Les principals característiques comunes a tots els fongs són les següents: Poden ser unicel lulars o pluricel lulars. Els pluricel lulars no formen teixits diferenciats. Tenen cèl lules eucariotes. Presenten un nucli autèntic i una paret cel lular rígida, molt semblant a la de les plantes, però sense cel lulosa. Tenen nutrició heteròtrofa. Segons la manera d obtenir la matèria orgànica, poden ser de dos tipus: sapròfits, si s alimenten de matèria orgànica en descomposició; o paràsits, si s alimenten a costa d un altre ésser viu, al qual li poden causar malalties diverses. Tenen el cos format per hifes, uns filaments microscòpics molt ramificats. El conjunt d hifes s anomena miceli, i es troba enterrat en el substrat. Es reprodueixen per mitjà d espores. Quan les espores es desprenen de l organisme, originen noves hifes, que formen nous individus. 19. Per què els fongs no s inclouen en el regne de les plantes? 20. Quins són els llocs que propicien que s hi formin bolets? 21. Per què no s han de menjar bolets collits al bosc que no els hagin agafat persones expertes? 22. És el mateix un bolet que un fong? Per què? Classificació dels fongs Hi ha una gran varietat de fongs, que es poden classificar en tres grups: Els llevats. Són unicel lulars. Alguns són paràsits i poden produir malalties; altres tenen una gran importància per a les persones, ja que es fan servir en l elaboració d aliments com el pa, la cervesa o el vi. Les floridures. Són pluricel lulars. Algunes són paràsites i altres viuen sobre éssers vius, dels quals s alimenten i fan que es descomponguin. En podem trobar sobre els aliments, com ara la floridura del pa. Els fongs que formen bolets. Són pluricel lulars. Viuen en llocs humits, protegits de la llum solar i amb abundant matèria orgànica en descomposició. Alguns són comestibles, com el xampinyó, i n hi ha de verinosos, com la farinera borda. Els bolets són les estructures on es produeixen les espores; generalment són aeris, com en el cas dels rovellons, però també poden ser subterranis, com les tòfones. Llevat. Floridura del pa. Bolet. 100

101 Ciència a l abast Observació, mostreig i classificació. Estudi de fulles La natura ens ofereix sovint una varietat enorme de formes i de colors. Per exemple, en el cas de les fulles de les plantes hi ha una gran diversitat de tipus i de formes. 1. Fem el mostreig. Recollim el nombre més gran possible d exemplars de fulles diferents. Per no fer malbé les plantes, únicament agafem fulles caigudes o calquem la forma de les fulles sense arrencar-les fent servir un suport rígid per posar-lo sota la fulla, un paper i un llapis. 2. Establim els criteris per fer una classificació. Aquests criteris han de ser discriminatoris i objectius; és a dir, ens han de permetre separar en dos grups, clarament diferents, tots els exemplars, de manera que la classificació no depengui de la interpretació personal. Una vegada separats en dos grups, escollim nous criteris que ens permetin dividir cada grup en uns altres dos grups nous. Repetim aquest procés fins que tots els exemplars d un grup siguin iguals i no es puguin separar en grups diferents. 3. Elaborem una clau de classificació. Els criteris seleccionats ens serviran per elaborar una clau amb la qual puguem classificar nous exemplars. La classificació i la clau estaran ben elaborades si permeten que qualsevol persona pugui classificar de manera inequívoca un exemplar nou dins d un dels grups. La comunitat científica busca criteris per establir una classificació amb la qual es pugui estudiar aquesta gran variabilitat. Nosaltres seguirem els passos per establir una classificació de les fulles. Vora llisa Amb forma d acícula Grup A Fulles simples Amb nervis no paral lels Vora no llisa Sense forma d acícula En nombre parell Amb nervis paral lels Grup B Fulles compostes En nombre imparell Clau de classificació de fulles 1. Amb forma d acícula Grup A Sense forma d acícula Vés a 2 2. Nervis paral lels Grup B Nervis no paral lels Vés a 3 3. Fulles simples Vés a 4 Fulles compostes Vés a 5 4. Vora llisa Grup C Vora no llisa Grup D Grup C Grup D Grup E Grup F 23. Classifica aquestes dues fulles amb l ajut de la clau que hem elaborat. A B 5. En nombre parell Grup E En nombre imparell Grup F 101

102 Activitats 24. Una planta es pot desplaçar? I moure s? Justifica les respostes amb exemples. 25. Observa les fotografies següents i respon les preguntes. A B C a) En quin medi viuen? c) Quina nutrició tenen? b) Quin color hi predomina? d) Són unicel lulars A què és degut? o pluricel lulars? 26. Les plantes són organismes autòtrofs gràcies a la capacitat que tenen de fer la fotosíntesi. L arrel d una planta pot fer la fotosíntesi? Raona la resposta. 27. Indica la part de la planta que menges d aquests aliments. a) Coliflor c) Pastanaga e) Carxofa b) Enciam d) Mongeta tendra f) Pebrot 30. Si posem un test en una finestra, observem que la tija creix en direcció a la llum. Aquest moviment, és temporal o definitiu? 31. Els cactus tenen fulles molt petites i en forma d espines. Quins avantatges creus que pot representar aquesta característica per als cactus? Quines altres característiques els permeten sobreviure al desert? 32. Ordena les etapes que tenen lloc en la nutrició d una planta. a) El diòxid de carboni entra a la planta a través dels estomes. b) La saba bruta puja des de l arrel fins a les fulles. c) Es desprèn oxigen i es forma la saba elaborada. d) L arrel absorbeix l aigua i les sals minerals del sòl, i es forma la saba bruta. e) La saba elaborada és transportada a totes les parts de la planta. f) Les cèl lules de les parts verdes del vegetal fan la fotosíntesi. 33. Copia l esquema següent de la flor i identifica-hi les parts que la componen. 28. En aquests dibuixos es mostren els intercanvis de gasos que es produeixen en una fulla en diferents moments del dia: a l alba, al migdia i a la nit. A B C O 2 O 2 O 2 CO 2 CO 2 CO 2 a) A quin moment del dia correspon cada dibuix? b) Les plantes respiren durant tot el dia? Fan la fotosíntesi? Raona la resposta. 29. Si introduïm el peduncle d un clavell blanc en un vas ple de tinta vermella, al cap d una estona observarem que els pètals del clavell es tenyeixen de color vermell. a) Per què es tenyeixen els pètals d aquest color? b) Quin mecanisme facilita que el líquid pugi per la tija del clavell? O 2 CO 2 O 2 CO De les característiques següents, indica quines són pròpies de flors pol linitzades per insectes i quines de flors pol linitzades pel vent. a) Produeixen nèctar. No produeixen nèctar. b) Flors grosses. Flors petites. c) Pètals verds o de poc color. Pètals de colors vius. d) Produeixen molt pol len. Produeixen poc pol len. e) Flors amb olor. Flors sense olor. 35. Per què creus que els cons masculins dels pins estan situats a les puntes de les branques? 102

103 36. El paper que utilitzem s elabora amb cel lulosa dels arbres, raó per la qual cal talar-los per poder-ne obtenir la primera matèria. a) Quines opcions hi ha per evitar la tala excessiva de boscos? b) Què és el reciclatge? c) Quines accions hem de fer els ciutadans per facilitar el reciclatge de paper? d) A més de facilitar el reciclatge, proposa algunes altres mesures que tinguin com a objectiu l estalvi i la reutilització del paper. e) A més del paper, quins altres materials es poden reciclar? 37. Al tronc d un arbre tallat podem observar diversos anells concèntrics. Cada any es formen dos anells, un de color clar i un altre de color més fosc. La zona clara correspon a la primavera, quan l arbre creix més de pressa, i la zona fosca correspon a la tardor, quan l arbre creix menys. Per saber l edat d un arbre, només cal comptar cada parell d anells clars i foscos. Observa la fotografia d aquest tronc tallat i dedueix l edat que tenia l arbre quan el van tallar. UNA ANÀLISI CIENTÍFICA La nutrició de les plantes Al començament del segle XVII, el científic Jan Baptista van Helmont va fer un experiment per comprovar com s alimentaven les plantes. Va posar en un test 90 kg de terra, que prèviament havia fet assecar en un forn. Hi va plantar un salze petit que pesava 2 kg. Va regar el salze periòdicament amb aigua de pluja, sense afegir-hi cap mena d adob. Fins i tot va arribar a protegir la planta amb una coberta perquè no s embrutés de pols. Durant cinc anys va observar el creixement de la planta. Un cop passats els cinc anys, va treure l arbre del test i en va comprovar la massa en una balança. La massa de l arbre era de 77 kg. També va treure la terra del test i després d assecar-la en un forn la va pesar i va comprovar que tenia una massa de 89,9 kg. 38. Van Helmont desconeixia que les plantes, per créixer, necessiten energia. D on obté la planta aquesta energia? 39. Quanta massa va guanyar el salze al cap de cinc anys? 40. En un primer moment, Van Helmont va afirmar que si l arbre havia augmentat de massa era perquè havia extret de la terra la matèria necessària per créixer. Creus que anava ben encaminat? 90 kg 2 kg 77 kg 41. A quina conclusió final creus que va arribar Van Helmont sobre el creixement de la planta? a) La massa guanyada per l arbre provenia de l adob subministrat a la terra. b) L aigua subministrada a la terra havia estat l única responsable del creixement de la planta. c) L aigua i l adob subministrats eren la causa del creixement de la planta. d) La falta de pols va permetre el creixement de la planta. 42. Quina explicació pot tenir la diferència de massa de la terra al cap dels cinc anys? 43. Quins òrgans tenen les plantes per absorbir aigua i matèria inorgànica de la terra? 89,5 kg 103

104 Resum Són pluricel lulars, eucariotes i tenen nutrició autòtrofa. No tenen capacitat de desplaçament, però poden fer moviments. Funcions Nutrició. Comprèn aquestes etapes: l absorció de nutrients, el transport de nutrients, la transpiració, la fotosíntesi i la respiració. Relació. Són les respostes als canvis del medi. Les respostes poden ser temporals o definitives. Reproducció. Pot ser asexual (hi intervé un sol individu) o sexual (hi intervenen dos gàmetes). LES PLANTES Plantes sense flors Plantes amb flors Briòfits (molses i hepàtiques). Són plantes petites sense vasos conductors. No tenen arrel, ni tija, ni fulles. Pteridòfits (falgueres i equisets). Tenen vasos conductors. Tenen arrel, tija i fulles (frondes). Gimnospermes. Tenen llavors que no estan protegides en un fruit. Tenen flors petites i poc vistoses. Angiospermes. Tenen llavors protegides dins d un fruit. Tenen flors de colors vius. S hi distingeixen les parts següents: Les fulles. Fan la fotosíntesi. Tenen estomes, a través dels quals es produeix l intercanvi de gasos. A les fulles té lloc la transpiració. La tija. Manté la planta dreta i serveix de suport a la resta d estructures. L arrel. Fixa la planta al sòl i té com a funció absorbir l aigua i les sals minerals. La flor. Conté els òrgans reproductors de les plantes. Consta de les parts següents: peduncle, calze, corol la, estams (òrgans reproductors masculins) i pistil (òrgan reproductor femení). ELS FONGS Són organismes unicel lulars o pluricel lulars, amb cèl lules eucariotes. Tenen nutrició heteròtrofa. Tenen el cos format per hifes que s agrupen en micelis. Es classifiquen en els tres grups següents: Els llevats. Són unicel lulars. Es fan servir per elaborar pa, vi, cervesa... Les floridures. Són pluricel lulars. Apareixen sobre matèria orgànica en descomposició. Els fongs amb bolets. Són pluricel lulars. Alguns són comestibles, i altres, verinosos. 44. Fes una taula amb els quatre grups de plantes i les principals característiques de cadascun. 45. En quina part del resum inclouries la llavor i el fruit? 46. Quines etapes comprèn la reproducció sexual de les plantes amb flors? Fes-ne un esquema explicatiu. 47. Classifica els fongs en tres grups i enumera les característiques de cadascun. 48. Copia aquesta taula comparativa entre molses i falgueres i completa-la. Molses Falgueres Tenen vasos conductors Tenen espores Formen llavors Tenen teixits Tenen flors 104

105 El trífid, un arbre estrany No era vapor. Era un núvol de llavors que flotaven, de tan lleugeres com eren, fins i tot en aquell aire rarificat. Milions de llavors de trífid, lliures per volar arreu on els vents les arrosseguessin... Potser van passar setmanes, o mesos, abans que caiguessin en terra, moltes d elles a milers de quilòmetres de llur lloc d origen. [...] Jo vaig ser dels primers habitants d Anglaterra que van tenir ocasió de conèixer un trífid. Perquè en el jardí de casa en va néixer un. [...] Encara em sembla que el veig, el meu pare, examinant el nostre trífid, tot astorat, quan la planta devia tenir cosa d un any. Gairebé en tot, era una còpia exacta d un trífid totalment desenvolupat, només que a aquelles altures encara no tenia nom, i, d altra banda, no n havíem vist mai cap exemple adult. El meu pare [...] inspeccionà la tija recta que sorgia d una mena de tronc llenyós. Posà una certa atenció, encuriosida si no gaire penetrant, en els tres petits bastons pelats que creixien a la base de la tija. Palpà curosament les fulles de la planta, com si el tacte pogués revelar-li alguna cosa sobre la seva identitat. Mirà després a l interior de la mena d embut que coronava la tija, sense deixar de bufar reflexivament dins el seu bigoti. Recordo la primera vegada que m aixecà en braços perquè pogués mirar, dins aquella mena de copa cònica, el verticil estretament embolcallat. Semblava una mica la gemma terminal d una falguera, situada a uns cinc o sis centímetres per damunt una massa viscosa que omplia la base de la copa. No vaig tocar-ho, però vaig endevinar que aquella massa era apelagosa perquè hi vaig veure mosques i d altres petits insectes que es debatien per a desferse n. [...] La planta, en aquell època, devia tenir cosa d un metre i mig d altura. Devia haver-n hi moltes d altres que creixien pacíficament i inofensivament arreu del món sense que ningú no en fes cas o hi donés massa importància; almenys, això semblava, perquè si els experts en botànica o en biologia se n preocupaven, el públic en general no sabia res de llurs investigacions. Així, la del nostre jardí continuava creixent, com milers d altres creixien a d altres llocs. Va ser temps després que el primer trífid retirà les arrels de terra i caminà. [...] La gent se sorprengué desagradablement en saber que l espècie era carnívora, i que les mosques i els altres insectes que eren atrapats en el calze de la planta eren literalment digerits per la substància apelagosa que contenia. Els qui vivíem en zones temperades no ignoràvem l existència de plantes insectívores, però no estàvem avesas a veure-les fora COMPRENC EL QUE LLEGEIXO dels hivernacles [...]. Però el descobriment que el verticil que encapçalava la tija del trífid podia descabdellar ràpidament un fibló d uns tres metres de llargada, capaç de descarregar verí a bastament per a matar un home si el feria directament a la pell, era realment alarmant. JOHN WYNDHAM, El dia dels trífids. Edicions de La Magrana 49. Quin mecanisme utilitzen els trífids per capturar petits insectes? Què en fan d aquests insectes? 50. Quina característica dels trífids destacaries com a irreal, és a dir, no present en el regne vegetal? 51. Quina característica dels trífids va espantar més la gent? EL RACÓ DE LA LECTURA NO T HO PERDIS Llibres: No baixis al soterrani ROBERT LAWRENCE STINE. Ediciones B El doctor Brewer duu a terme experiments amb plantes al soterrani de casa seva. Esas perversas plantas NICK ARNOLD. Editorial Molino Les plantes tenen secrets espantosos. En la pantalla: Fotosíntesi i Botànica (cicle vital d una planta). Fundació Serveis de Cultura Popular. Vídeos de cinc capítols cada un. La vida privada de las plantas DAVID ATTENBOROUGH. BBC (inclou versió catalana). En la xarxa: Molta informació i enllaços sobre el món de les plantes. 105

106 7 Els éssers vius més senzills PLA DE TREBALL En aquesta unitat Identificaràs les característiques principals dels organismes que formen part del regne dels protoctists. Coneixeràs l estructura dels bacteris, i també la manera en què duen a terme les funcions vitals. Reconeixeràs l estructura general dels virus, i també el cicle d infecció. Analitzaràs les causes per les quals determinats microorganismes poden ser beneficiosos o perjudicials per a la biosfera i per a les persones. Coneixeràs algunes malalties infeccioses, com es contagien i el tipus de microorganisme que les causa. Entendràs com funcionen les vacunes i els antibiòtics, i valoraràs la importància de fer-ne un ús controlat. Aprendràs els passos que cal seguir per prendre mostres i poder observar microorganismes amb un microscopi. Microorganismes vistos amb un microscopi òptic.

107 Microscopi simple d Antoni van Leeuwenhoek. Hi ha un gran nombre d éssers vius tan petits que no som capaços de veure ls a ull nu. Parlem dels microorganismes. Aquests éssers vius els va descobrir al final del segle XVII Antoni van Leeuwenhoek, un comerciant de teles holandès. Leeuwenhoek no tenia cap formació científica, però sí una gran curiositat que l empenyia a examinar tot el que podia a través d un microscopi molt senzill que ell mateix havia construït. Mentre observava aigua de pluja, de mar, de riu, saliva, neu, vinagre i moltes altres matèries, va veure una cosa que el va sorprendre molt: hi havia tot un món de petits éssers vius invisibles fins aleshores, i els va donar el nom d animàlculs. Amb aquestes observacions, Leeuwenhoek va descobrir una gran varietat de microorganismes, i també que eren molt abundants i que es trobaven pertot arreu. De manera que va escriure el següent: «Què passaria si es digués a la gent, en el futur, que a la capa que cobreix les dents de la boca d una persona hi ha més animals que persones en tot un regne?». RECORDA I RESPON 1. Per què no es coneixia l existència dels microorganismes abans que els veiés Van Leeuwenhoek? 2. En quins llocs diries que podem trobar microorganismes? 3. Quines característiques fan que un ésser viu es consideri un microorganisme? 4. A quin regne pertanyen els bacteris? 5. Coneixes alguna malaltia causada per un microorganisme? Busca la resposta Tots els microorganismes són perjudicials per a les persones?

108 1 El regne dels protoctists Dins d aquest regne s inclou un gran nombre d organismes, generalment de mida petita, sovint microscòpics, d estructura senzilla i molt diferents entre si, tant pel que fa a la manera de viure com a l organització cel lular que tenen. El regne dels protoctists comprèn organismes unicel lulars i pluricel lulars, amb cèl lules eucariotes, sense teixits ni òrgans. Pertanyen a aquest regne els protozous i les algues. 1. Quin tipus de cèl lules tenen els organismes del regne dels protoctists? 2. Esmenta tres estructures que els protozous utilitzen per moure s. Els protozous Els protozous són organismes microscòpics de formes i mides variables, les cèl lules dels quals s assemblen a les dels animals. Presenten les característiques següents: Són unicel lulars. L única cèl lula que tenen és capaç de fer totes les funcions vitals. Són heteròtrofs. S alimenten de bacteris, de restes orgàniques i d altres organismes microscòpics. Viuen en medis aquàtics, tant d aigua dolça com salada. La majoria són de vida lliure, però n hi ha que són paràsits que viuen a l interior d altres éssers vius i els poden produir malalties. Els protozous que viuen surant a la superfície de l aigua formen part del zooplàncton, que serveix d aliment a molts animals marins. Segons la manera de desplaçar-se, els protozous es classifiquen en quatre grups: els flagel lats, els ciliats, els rizòpodes i els esporozous. Quatre grups de protozous Flagel Flagel lats. Es mouen per mitjà de flagels. N hi ha de vida lliure i altres que són paràsits. El tripanosoma causa la malaltia de la son. Cilis Ciliats. Es mouen per mitjà de cilis. N hi ha de vida lliure i també de paràsits. El parameci té dos nuclis i forma de sabatilla. Pseudòpodes Rizòpodes. Es desplacen per mitjà de prolongacions del citoplasma anomenades pseudòpodes. N hi ha de paràsits i de vida lliure, com l ameba. Esporozous. Són immòbils perquè no tenen estructures de locomoció. Tots són paràsits. El plasmodi causa la malària. 108

109 Les algues Les algues són un grup d éssers vius molt divers. Tenen cèl lules molt semblants a les de les plantes, ja que tenen cloroplasts i paret cel lular. Poden ser unicel lulars o pluricel lulars. Les unicel lulars poden formar colònies, tot i que cada cèl lula és capaç ella mateixa de fer totes les funcions vitals. En les algues pluricel lulars, totes les cèl lules presenten la mateixa aparença i duen a terme les mateixes funcions, i per aquesta raó no formen ni teixits autèntics ni òrgans. Són autòtrofes. Es produeixen la matèria orgànica. Tenen clorofil la i altres pigments que són capaços de captar la llum solar per dur a terme la fotosíntesi. Segons el tipus de pigment que tenen, es poden classificar en tres grups: les algues verdes, les algues brunes i les algues vermelles. Són aquàtiques, tant marines com d aigua dolça. Algunes poden viure a l escorça dels arbres i a les roques. Les algues unicel lulars, com les diatomees, que suren a la superfície de l aigua formen part del fitoplàncton. Les algues tenen un paper molt important en la natura, ja que serveixen d aliment a molts animals. Les persones les utilitzem en la nostra alimentació, directament o per preparar gelats, batuts, etc. També les fem servir amb finalitats industrials, com ara en l elaboració de medicaments, adobs i altres productes químics. Les diatomees són algues unicel lulars que tenen una coberta de sílice formada per dues valves que encaixen. Tres grups d algues Algues verdes. El pigment més abundant d aquestes algues és la clorofil la, que els dóna el color verd. Poden ser unicel lulars, com l euglena, o pluricel lulars, com l ulva (enciam de mar). Viuen tant en aigües marines com continentals. Es troben sobre la superfície de l aigua, arrossegades pels corrents o sobre les roques. Algues brunes. Tenen un pigment groguenc que domina sobre la clorofil la, i això els dóna el color bru. Són marines. Se solen trobar a les costes rocoses i són visibles en la marea baixa. N hi ha que viuen surant a l aigua. Poden ser unicel lulars, com les diatomees, o pluricel lulars, com els sargassos. Algues vermelles. A més de la clorofil la, tenen un pigment vermell capaç de captar la llum que arriba a les zones profundes dels oceans, on viuen. Generalment, es troben en aigües tranquil les i càlides. Poden ser unicel lulars o pluricel lulars, com la coral lina, que forma part dels esculls de corall. 3. Les algues tenen teixits autèntics? Per què? 4. Busca en els conceptes clau els termes zooplàncton i fitoplàncton. 109

110 2 El regne de les moneres Càpsula bacteriana Paret cel lular bacteriana Flagel Material genètic Citoplasma Membrana cel lular El regne de les moneres comprèn microorganismes unicel lulars i amb cèl lules procariotes, és a dir, sense nucli diferenciat. Pertanyen a aquest regne els bacteris. Hi ha bacteris a tots els llocs del planeta, fins i tot a les zones on no hi pot viure cap altre ésser viu. Hi ha bacteris al sòl, a l aigua, a l aire, a l interior d altres éssers vius, etc. Poden viure a diversos graus sota zero i fins i tot a temperatures de més de 100 C. Solen viure aïllats, però de vegades s agrupen per formar colònies, en les quals cada individu conserva la independència. Actualment es pensa que els primers éssers vius que van habitar a la Terra, fa més de milions d anys, eren bacteris. L estructura dels bacteris Els bacteris tenen una estructura molt senzilla, ja que no tenen nucli ni tampoc la majoria dels orgànuls cel lulars. Una cèl lula bacteriana típica està formada pels elements següents: La membrana cel lular. És semblant a la de la cèl lula eucariota. Regula l entrada i la sortida de substàncies a través seu. La paret cel lular bacteriana. És l embolcall rígid que envolta la membrana cel lular. Dóna forma al bacteri i el protegeix. La càpsula bacteriana. Molts bacteris tenen una càpsula més o menys gruixuda envoltant la paret cel lular. Serveix de protecció i d aïllament a determinats bacteris que provoquen malalties. El citoplasma. Ocupa l interior cel lular. És on s elaboren les substàncies necessàries perquè el bacteri pugui fer les funcions vitals. El material genètic. Es troba dispers pel citoplasma, controla i regula el funcionament de la cèl lula. Al contrari que en les cèl lules eucariotes, no està envoltat per cap membrana. Flagels. Són prolongacions filamentoses que es troben en determinats bacteris i que els serveixen per desplaçar-se. Quatre tipus morfològics de bacteris Coc. Forma arrodonida. Bacil. Forma allargada. Vibrió. Forma de coma. Espiril. Forma espiral. 110

111 La nutrició dels bacteris La majoria dels bacteris són heteròtrofs, és a dir, s alimenten de substàncies orgàniques provinents d altres éssers vius. Segons la manera de viure, hi ha tres grups de bacteris: Bacteris paràsits. Obtenen l aliment d altres éssers vius, els quals perjudiquen. Els bacteris paràsits poden produir malalties, com ara la tuberculosi o el còlera. Bacteris sapròfits. Viuen sobre matèria orgànica morta o en descomposició. Són descomponedors, és a dir, transformen les substàncies orgàniques del sòl en substàncies inorgàniques que poden utilitzar les plantes. Hi ha alguns bacteris sapròfits que tenen un gran interès industrial, ja que es fan servir en l elaboració de iogurt i formatge a partir de la llet. Bacteris simbionts. Viuen associats a un altre individu, i els dos se n beneficien. Són bacteris simbionts els que hi ha a l aparell digestiu de molts mamífers, on col laboren en la digestió dels aliments. També hi ha bacteris autòtrofs, és a dir, capaços de fabricar-se les substàncies orgàniques a partir de substàncies inorgàniques. Són autòtrofs, per exemple, els cianobacteris, un grup de bacteris que tenen un pigment semblant a la clorofil la amb el qual duen a terme la fotosíntesi. La reproducció i la relació dels bacteris Els bacteris es reprodueixen, normalment, per bipartició, procés mitjançant el qual es formen dos bacteris fills. Cada bacteri fill creix fins que assoleix la mida adequada i es torna a dividir. Aquest procés és molt ràpid, i al cap de poques hores un sol bacteri pot originar milers de bacteris idèntics. Els bacteris es relacionen amb el medi on viuen. Són capaços de captar-ne les variacions i de respondre-hi. Quan les condicions del medi no són favorables, alguns bacteris s envolten d una paret gruixuda i formen espores de resistència. D aquesta manera poden suportar temperatures elevades, períodes de sequera, glaçades, etc. Quan les condicions del medi milloren, a partir de l espora es desenvolupa un nou bacteri. Els cianobacteris duen a terme la fotosíntesi, és a dir, consumeixen diòxid de carboni i produeixen oxigen. Van ser els responsables, en un principi, de l acumulació d oxigen a l atmosfera. 5. Quina és la principal diferència que hi ha entre els organismes del regne dels protoctists i els del regne de les moneres? Un bacteri es pot dividir cada trenta minuts, de manera que es multiplica molt ràpidament. Les espores són formes de resistència que permeten als bacteris suportar condicions desfavorables. 6. Com es poden classificar els bacteris segons el tipus de nutrició? I segons la forma? 7. Què són els cianobacteris? Quin efecte van produir en la composició inicial de l atmosfera? 111

112 3 Els virus Virus de la sida observat amb un microscopi electrònic a augments (el color és fals). La mida dels virus és tan petita que únicament es poden observar amb el microscopi electrònic, un tipus de microscopi que té una capacitat d augment molt més gran que la de l òptic. Els virus no es poden considerar éssers vius autèntics, ja que no duen a terme per si mateixos cap de les funcions vitals. De tota manera, són capaços d infectar cèl lules vives. En aquesta circumstància tenen la capacitat de produir còpies de si mateixos, és a dir, es poden reproduir. Per aquesta raó, els virus sempre són paràsits obligats. Els virus es poden trobar en qualsevol lloc, al sòl, a l aire, a l aigua, etc., però no són capaços de moure s per si sols. L estructura dels virus La forma dels virus és molt variada, però tots tenen una estructura bàsica molt simple. Estan formats pels elements següents: La càpsida. És un embolcall format per proteïnes que pot adoptar formes diferents. La coberta externa. Es troba per fora de la càpsida. Només la tenen alguns virus, com ara el de la grip o el que produeix la sida. L àcid nucleic o material hereditari del virus. Es troba a l interior de la càpsida. Àcid nucleic Càpsida La manera de viure dels virus El virus s introdueix a la cèl lula que va a infectar a través de la membrana cel lular. A l interior produeix nous virus utilitzant les molècules i els orgànuls de la cèl lula infectada. Un cop formats, els nous virus trenquen la membrana de la cèl lula infectada i queden lliures. Coberta externa Els virus no es poden considerar éssers vius perquè no tenen estructura de cèl lula, però es poden reproduir infectant una cèl lula. El procés d infecció d un virus 8. Podem observar els virus amb un microscopi òptic? Per què? 1. Entrada del virus a la cèl lula. 2. Reproducció i unió dels components vírics. 3. Sortida de nous virus. 9. Per què es considera que els virus són paràsits obligats? 10. Quina és l única funció que comparteixen els virus amb la resta d éssers vius? 112

113 4 Els microorganismes i el seu paper en la biosfera Els microorganismes habiten a tots els medis i tenen funcions molt importants en la biosfera. Es tendeix a pensar que els microorganismes són perjudicials, però en realitat, tot i que n hi ha que són paràsits i poden causar malalties, són molt més nombrosos els que resulten beneficiosos, tant per a les persones com per a la resta de la biosfera. Els microorganismes beneficiosos Els microorganismes proporcionen un gran nombre d utilitats, entre les quals destaquen les següents: Els microorganismes descomponedors actuen sobre restes d animals i de vegetals morts, i les transformen en substàncies inorgàniques que tornen a l atmosfera o al sòl, de manera que les plantes les poden tornar a utilitzar. Elplàncton, format per microorganismes i altres éssers vius, constitueix l aliment de molts animals aquàtics. La flora intestinal està formada per un gran nombre de bacteris que viuen a l interior del tub digestiu dels animals, on aprofiten algunes restes dels aliments i produeixen vitamines i altres substàncies que són molt útils per a l organisme on viuen. Intervenen en la fabricació d aliments. Hi ha bacteris que actuen en la formació de iogurt i de formatge a partir de la llet, o en la transformació del vi en vinagre. S utilitzen per obtenir antibiòtics i altres medicaments, amb els quals es poden combatre determinades malalties. Alguns animals marins, com les balenes, s alimenten de plàncton. Els microorganismes perjudicials Tan sols una petita part dels microorganismes són perjudicials, ja que són capaços de produir malalties tant a les persones com als altres éssers vius. Aquests microorganismes reben el nom de microorganismes patògens. Hi ha microorganismes patògens de diversos grups: poden ser bacteris, protozous i fongs microscòpics. Tots els virus són potencialment patògens, ja que són paràsits obligats i poden produir malalties quan s introdueixen en altres éssers vius. 11. Quina funció té la flora intestinal? Quins microorganismes la formen? 12. Quins microorganismes ens poden causar malalties? 13. Com es diuen, en general, els bacteris que produeixen malalties a les persones i als altres éssers vius? Hi ha microorganismes que són perjudicials perquè tenen la capacitat de descompondre molts materials, com ara els aliments, determinats teixits, el paper, etc. 113

114 5 Les malalties produïdes per microorganismes Pell Principals vies d entrada de microorganismes Via respiratòria Via digestiva Contacte sexual El nostre entorn és ple de microorganismes patògens, capaços de produir malalties. De tota manera, perquè aquests microorganismes puguin desenvolupar els seus efectes, s han d introduir dins dels éssers vius. Les principals vies d entrada de microorganismes són la pell a través d una ferida, la via respiratòria, la via digestiva o per contacte sexual. La invasió d un ésser viu duta a terme per un microorganisme patogen s anomena infecció, i les malalties que es produeixen, malalties infeccioses. Una vegada es troben a l interior de l ésser viu, els microorganismes es comencen a reproduir amb una gran rapidesa i causen diversos efectes, entre els quals destaca la febre. Els efectes produïts per la infecció no es manifesten d una manera immediata, sinó que normalment ha de passar un cert període de temps, de duració variable, anomenat període d incubació. Un cop ha passat aquest període, es manifesten els primers símptomes de la malaltia. Els microorganismes es transmeten d un individu malalt a un altre de sa per contagi. Hi ha un gran nombre de tipus de contagi diferents entre els individus; els més freqüents són a través d animals, de l aire, de la pell, de relacions sexuals o per la ingesta d aigua o aliments que estan contaminats. Algunes malalties produïdes per microorganismes 14. Què és una malaltia infecciosa? Com es transmet? 15. Què és el període d incubació d una malaltia? 16. Quina és la via d entrada en cadascuna de les malalties que conté la taula de la dreta? Malaltia Microorganisme Com es transmet Símptomes Refredat Virus Per l aire Sida Virus Per transmissió sexual i/o sanguínia Pneumònia Bacteri Per l aire Salmonel losi Còlera Malària o paludisme Peu d atleta Bacteri Bacteri Protozou Fong microscòpic Per aliments contaminats Per aigües contaminades Per la picada de la femella del mosquit Anopheles Per contacte físic, a través de la pell Congestió nasal, esternuts, tos i febre. Debilitat general, disminució de les defenses. Febre, tos i infecció pulmonar. Febre alta, nàusees, vòmits i diarrea. Nàusees, vòmits, dolor intestinal i diarrees agudes. Mal de cap, vòmits i febres intermitents. Picor i pell clivellada que es desprèn entre els dits dels peus. 114

115 6 La lluita contra les malalties infeccioses Algunes de les millors maneres de prevenir les malalties infeccioses són la higiene corporal i el consum d aliments i begudes en bon estat. Per això és imprescindible que ens rentem regularment amb aigua i sabó, i que evitem consumir aliments que no s hagin manipulat amb les mesures higièniques adequades. Actualment, la medicina disposa de diversos recursos que ens ajuden a prevenir les infeccions o a superar-les quan ja s han produït. Entre aquestes mesures destaquen les vacunes i els antibiòtics. Les vacunes Una vacuna és un preparat que conté microorganismes morts o afeblits d una malaltia determinada, que ja no tenen la capacitat de produir-la. Les vacunes no provoquen la malaltia, però permeten que el nostre cos «aprengui» a lluitar-hi. Són, per tant, un mètode preventiu. De manera que, si més endavant estem exposats als microorganismes d aquesta malaltia, els podrem combatre sense desenvolupar la malaltia. En general, les vacunes tenen una acció protectora que dura tota la vida, tot i que en algunes l efecte que produeixen tan sols dura un temps determinat, i per això s han de tornar a administrar dosis de record. Per mitjà de la vacunació, el nostre organisme es prepara per combatre microorganismes patògens i, d aquesta manera, evitar desenvolupar la malaltia. Els antibiòtics Els antibiòtics són substàncies produïdes per determinats bacteris i fongs, i també sintèticament, que permeten eliminar o impedir el creixement de microorganismes que causen malalties. Els antibiòtics són, per tant, un mètode curatiu per combatre malalties en els éssers vius. El descobriment dels antibiòtics va significar per a la medicina un dels avenços més importants de la història. El primer antibiòtic que es va produir va ser la penicil lina. La va descobrir Alexander Fleming. Els antibiòtics són substàncies que sempre requereixen una prescripció mèdica, ja que molts tenen efectes secundaris. Els antibiòtics no són eficaços contra les malalties produïdes pels virus. Contra aquests microorganismes tan sols hi ha medicaments que ajuden a alleujar els símptomes causats per la malaltia. 17. Per què es diu que les vacunes són un mètode preventiu i que els antibiòtics són un mètode curatiu? 18. Podríem curar un refredat amb antibiòtics? Justifica la resposta. El 1928, Fleming va observar que un fong, anomenat Penicillium, impedia el creixement d un cultiu de bacteris, i va deduir que aquest fong devia produir una substància que inhibia el creixement bacterià: la penicil lina. 115

116 A FONS Els líquens Els líquens són una associació simbiòtica entre una alga unicel lular i un fong. Aquests dos organismes estan íntimament relacionats entre si i n obtenen un benefici mutu. El cos principal del liquen està format pel fong. Les hifes del fong es disposen com si fossin una xarxa, sobre la qual se situen les cèl lules de l alga. L alga fabrica, per mitjà de la fotosíntesi, les substàncies que utilitza el fong per alimentar-se. El fong, al seu torn, proporciona l aigua i la matèria inorgànica necessària perquè l alga pugui fer la fotosíntesi. Els líquens viuen en llocs força inhòspits, sobre les roques, les teulades, els troncs dels arbres, etc. Quan creixen sobre la roca nua, hi provoquen petites esquerdes que faciliten que la roca es desintegri per l acció del vent i de l aigua de pluja, de manera que així col laboren en la formació del sòl. Poden resistir condicions extremes, com la manca d humitat i de llum o el fred i la calor intensos. Hi ha líquens a gairebé totes les zones del planeta, des de les desèrtiques fins a les polars. Actualment s utilitzen com a indicadors de contaminació, ja que a les zones contaminades són els primers organismes que desapareixen. Tall d un liquen vist amb un microscopi. Algues unicel lulars Hifes del fong Els líquens es fan servir en la producció d antibiòtics i en la fabricació de pigments, productes químics i colorants alimentaris. A les zones fredes hi ha animals que se n alimenten, com ara els rens o caribús. Tres tipus morfològics de líquens Líquens foliacis, amb aspecte de làmina o fulla. Viuen sobre branques o roques. S hi adhereixen per mitjà de pèls. Líquens fruticulosos, amb aspecte de petits arbres molt ramificats. Viuen sobre branques. Líquens crustacis, en forma de crosta. Viuen sobre troncs d arbres i roques. 19. En un liquen, quin paper hi tenen les hifes del fong? I les cèl lules de l alga? 20. És fàcil trobar líquens en un parc d una gran ciutat? Per què? 116

117 Ciència a l abast Obtenció de mostres i classificació. Observació de microorganismes La recol lecció de mostres durant una investigació científica ens permet obtenir dades directament de la natura. Aquesta tasca de recol lecció es pot dur a terme amb diverses finalitats, com per exemple: Comparació de les mostres per veure quines presenten unes característiques i quines no. Per exemple, en les granges d animals es prenen mostres del bestiar per comprovar-ne l estat de salut. Classificació de les mostres. És el que fem quan recollim del sòl, per exemple, fulles que han caigut dels arbres per identificar a quin arbre o arbust pertanyen. A continuació compararem dues mostres d aigua i classificarem els éssers vius microscòpics que hi trobem. 1. Agafem les mostres. En un pot de vidre amb tapa de rosca que estigui ben net, hi posem aigua d una bassa, o bé d un gibrell on hem deixat reposar una mica de fullaraca, un grapat de terra i aigua durant quatre o cinc dies. En un altre pot de vidre net posem una mica d aigua de l aixeta. Retolem cada pot indicant-ne el contingut. Aigua amb fullaraca, terra i aigua que hem deixat reposar Aigua de l aixeta Aigua d una bassa o d un gibrell com el de l esquerra 2. Observem les mostres. Amb un comptagotes agafem una mica d aigua del pot d aigua de la bassa i en posem tres gotes en un portaobjectes; hi hem d incloure algun petit fragment d una fulla o alguna partícula de fang. En un altre portaobjectes posem tres gotes del pot que conté l aigua de l aixeta. Observem amb un microscopi l aigua de la bassa, primer amb poc augment i després amb augments més grans. Hem d observar diferents llocs del portaobjectes durant uns quants minuts. A continuació, observem l aigua de l aixeta seguint el mateix mètode. 3. Classifiquem els éssers vius observats. Utilitzant els dibuixos dels éssers microscòpics d aigua dolça de la dreta, hi podem reconèixer els més habituals, com els paramecis i algunes algues unicel lulars. Navícula Parameci Colpidium Philodina Vorticel la Escenedesm Euglena Cosmari 21. Has observat algun organisme a l aigua neta de l aixeta? Coincideix amb el que esperaves? Per què? 22. Has identificat algun ésser viu en la mostra de la bassa? Indica quins i dibuixa ls. No t oblidis d indicar els augments amb què has fet l observació. 23. Es podria beure l aigua de la bassa? Per què creus que es considera aigua no potable? 24. El mostreig és una part molt important de la investigació científica, però s ha de fer amb molta cura. Podria ser que a l aigua de l aixeta hi haguessin éssers vius microscòpics? Si els hi trobessis, què et faria sospitar, això? 117

118 Activitats 25. Aquests dibuixos representen un bacteri i un virus. A a) Quin representa el bacteri i quin és el virus? En què et bases per dir-ho? b) Indica el nom de les estructures assenyalades. c) Quina és la funció de cadascuna d aquestes estructures? d) Què tenen en comú aquests dos organismes? 26. Els microorganismes són éssers vius de dimensions microscòpiques. Presenten una gran varietat de mides i formes. A f e a d b B c B g C h i 29. La marea roja és un fenomen natural causat per l acumulació d organismes que fan que l aigua es torni d aquest color, i que afecta nombroses costes de tot el món, especialment durant les estacions de la primavera i de l estiu. Aquest fenomen provoca la contaminació de molts animals marins, especialment de bivalves, que d aquesta manera esdevenen tòxics per al consum, ja que la cocció no n elimina la toxicitat. a) Quins éssers vius són els causants de les marees roges? b) Com creus que es contaminen els animals marins? c) Les marees roges també poden afectar les persones? Justifica la resposta. 30. A l interior del tub digestiu dels animals herbívors, com per exemple la girafa, l elefant o la vaca, viuen en simbiosi un gran nombre de bacteris. Quin tipus de nutrició tenen aquests bacteris? De què s alimenten? 31. En aquestes quatre fotografies hi ha diferents protoctists. A B Virus de la sida (0,11 m) Bacteri intestinal (1 m) Parameci (20 m) a) Indica en mil límetres la mida de cada microorganisme representat. b) Calcula quants microorganismes de cada tipus cabrien posats en fila en 5 cm del teu regle. c) Classifica, en eucariotes i procariotes, els organismes representats. d) Un dels tres no es considera un ésser viu. Quin és? e) Indica les característiques més importants que diferencien els microorganismes procariotes dels eucariotes. 27. A diferència de determinats bacteris i protozous patògens, els cianobacteris i les algues unicel lulars no produeixen malalties. A què creus que és degut, aquest fet? 28. Elabora una taula que contingui les diferències que hi ha entre els bacteris, els protozous i les algues pel que fa al tipus de cèl lules, al tipus de nutrició i al lloc on viuen. C Quin tipus d estructures presenta cadascun per desplaçar-se? 32. L any 1918 es va produir a l Estat espanyol un brot de grip que va afectar prop de vuit milions de persones. La malaltia es va originar als Estats Units, però al cap de pocs mesos s havia estès per tot el món i va causar més de quaranta milions de morts, més del doble dels que hi va haver en la Primera Guerra Mundial. Si això passés avui dia, quina mesura sanitària se t acut que es podria prendre per evitar el contagi dels individus d una població? D 118

119 33. En les gràfiques de la dreta es mostra com ha evolucionat la mortalitat produïda per algunes malalties infeccioses. Interpreta les gràfiques: explica com han evolucionat les tres malalties i les causes que les han provocat. 34. La càries és una malaltia produïda per diferents microorganismes, principalment estreptococs i lactobacils. a) Quin tipus de microorganismes produeix la càries? b) Es pot considerar la càries com una malaltia infecciosa? c) Quina és la millor manera de prevenir aquesta malaltia? Nombre de morts per habitants Pneumònia Tuberculosi Diarrea Any UNA ANÀLISI CIENTÍFICA El creixement dels bacteris En un medi favorable, un bacteri, com el que produeix el còlera, es duplica cada mitja hora. Aquest procés condueix a la formació d una colònia de bacteris. En el dibuix (A) es mostra el procés de multiplicació d un bacteri, mentre que en la gràfica (B) hi ha representat el creixement d aquesta població bacteriana en un medi òptim a 30 C. A B Quantitat de bacteris (en milions) minuts En quines zones de la gràfica es presenta el creixement més ràpid, el més lent i el nul? Temps (en hores) 36. Observa la gràfica i proposa una hipòtesi que intenti explicar el que passa durant les primeres sis hores i entre les vuit i les nou hores. 37. Quants bacteris s han produït, aproximadament, al cap de sis hores? 38. Quina o quines de les condicions següents creus que poden ser desfavorables per a la vida dels bacteris? La humitat, una temperatura molt alta, la llum o la manca d aliment. 39. Quina hipòtesi creus que descriu més bé el que passa amb la població de bacteris a partir de les nou hores? a) Deixa de créixer perquè els bacteris han consumit tot l aliment. b) Deixa de créixer perquè manca l aliment i perquè no caben més bacteris en el medi. c) Tots els bacteris moren perquè produeixen substàncies tòxiques. d) La població de bacteris no pot créixer indefinidament. 40. Suposa que mantenim les condicions adequades en el medi de cultiu per conservar la població de bacteris. Quants bacteris, aproximadament, s originarien al cap d un dia? 41. Al tub digestiu de les persones hi viuen més de cent bilions de bacteris, la majoria beneficiosos per a la salut. Quins efectes creus que pot produir sobre aquests bacteris i sobre el tub digestiu l ús generalitzat d antibiòtics? 119

120 Resum ELS MICROORGANISMES Protoctists Moneres Paper en la biosfera Són eucariotes, unicel lulars o pluricel lulars. No tenen ni teixits ni òrgans autèntics. Generalment, són de mida petita. Formen part d aquest regne: Els protozous. Són unicel lulars. Tenen nutrició heteròtrofa. Viuen en medis aquàtics; alguns són de vida lliure i altres paràsits. Es classifiquen en flagel lats, ciliats, rizòpodes i esporozous. Les algues. Són unicel lulars o pluricel lulars, i a vegades formen colònies. Tenen nutrició autòtrofa. Viuen en medis aquàtics. Es classifiquen en algues verdes, brunes i vermelles. Són procariotes, unicel lulars i microscòpiques. Pertanyen a aquest regne els bacteris. Segons la forma, es classifiquen en: Cocs, de forma arrodonida. Espirils, en forma d espiral. Bacils, de forma allargada. Vibrions, en forma de coma. Els microorganismes beneficiosos: Són descomponedors. Formen part del plàncton. Constitueixen la flora intestinal. Intervenen en la fabricació d aliments. Es fan servir en la indústria farmacèutica. Els microorganismes perjudicials: Produeixen malalties infeccioses. Es transmeten a través de contagi, tot i que es poden combatre amb vacunes i antibiòtics. ELS VIRUS Únicament es poden observar amb el microscopi electrònic. No són autèntics éssers vius. Són paràsits obligats. Estan formats per una càpsida, per material genètic i per una coberta externa. 42. Quins dels grups d éssers vius estudiats formen els microorganismes? Quines característiques tenen en comú? 43. Indica a quin tipus d organisme o estructura corresponen les descripcions següents: a) Són organismes pluricel lulars, de nutrició autòtrofa. b) No són cèl lules autèntiques; sempre són paràsits obligats. c) Són organismes amb cèl lules procariotes, amb nutrició autòtrofa o heteròtrofa. d) Són organismes unicel lulars eucariotes, de nutrició heteròtrofa. 44. És correcte dir que la majoria dels bacteris són perjudicials? Per què? 45. Completa el resum indicant com poden ser els bacteris heteròtrofs segons la manera en què obtenen la matèria orgànica. 46. Descriu cada una de les característiques dels microorganismes beneficiosos. 47. Per què creus que els virus no són autèntics éssers vius? 120

121 El bacil robat Aquesta, també, és una altra preparació del famós bacil del còlera va explicar el bacteriòleg mentre col locava el portaobjectes al microscopi. L home de cara pàl lida va mirar pel microscopi. Evidentment no estava acostumat a fer-ho, i amb una mà blanca i dèbil tapava l ull lliure. Gairebé no veig res va dir. Ajusti aquest cargol va indicar el bacteriòleg, potser el microscopi està desenfocat per a vostè. Els ulls varien tant... Només una fracció de volta cap a aquest costat o cap a l altre. Ara! Ja ho veig va dir el visitant. Al cap i a la fi no hi ha tanta cosa a veure. Petites ratlles i fragments de color rosa. I amb tot, aquestes partícules tan petites, aquests mers corpuscles, es podrien multiplicar i devastar una ciutat! És meravellós! Es va aixecar, i, traient la preparació del microscopi, la va agafar en direcció a la finestra. Amb prou feines visible va comentar mentre observava minuciosament la preparació. Va dubtar. Estan vius? Són perillosos? Els han matat i tenyit va assegurar el bacteriòleg. Prou que m agradaria que poguéssim matar i tenyir tots els de l univers. M imagino va observar l home pàl lid, somrient lleugerament, que vostè no estarà especialment interessat a tenir aquí, al seu voltant, microbis vius d aquesta mena, en estat actiu. Al contrari, estem obligats a tenir-los va dir el bacteriòleg. Aquí, per exemple. Va travessar l habitació i va agafar un tub d entre uns quants que estaven segellats. Aquí hi ha el microbi viu. Aquest és un cultiu dels autèntics bacteris de la malaltia vius va dubtar. Còlera embotellat, per dir-ho així. Un llampec de satisfacció va il luminar momentàniament la cara de l home pàl lid. Quina substància mortal per tenir a les mans! va exclamar devorant el tubet amb els ulls. H. G. WELLS, El bacilo robado y otros incidentes. Ed. Valdemar (text adaptat) Herbert George Wells va néixer a Bromley (Kent, Anglaterra) el 21 de setembre de Va estudiar ciències a la Normal School of Science de Londres i posteriorment va impartir classes en diversos col legis privats. És un dels pares de la literatura de ciència-ficció, a la qual va aplicar la imaginació i uns extensos coneixements científics. Moltes de les obres que va escriure van resultar profètiques pel que fa a avenços tecnològics. Destaquen La màquina del temps (1895), L illa del Dr. Moureau (1896), L home invisible (1897) o La guerra dels mons (1898), de la major part de les quals s han fet pel lícules. H. G. Wells va morir a Londres el 13 d agost de 1946 a l edat de 79 anys. COMPRENC EL QUE LLEGEIXO 48. Com es pot saber que l home de cara pàl lida no estava acostumat a mirar pel microscopi? 49. La fama de H. G. Wells era pels seus treballs com a investigador, com a director de cinema o com a escriptor? Per què? 50. Què contenia el portaobjectes que el bacteriòleg va posar al microscopi? 51. Quina intenció tenia l home de la cara pàl lida quan observava els microbis vius? (Reflexiona sobre el títol del text.) EL RACÓ DE LA LECTURA NO T HO PERDIS Llibres: Cròniques de l altra veritat MERCÈ PIQUERAS. Rubes Editorial Navegant entre l assaig i la ficció, pretén acostar el món de la ciència a la societat. El enemigo invisible: la historia secreta de los virus DOROTHY H. CRAWFORD. Ed. Península Introducció ràpida i accessible al món dels virus. En la xarxa: commtechlab.msu.edu/sites/dlc-me/zoo/ Pàgina de la Michigan State University per descobrir d una manera amena on s amaguen els virus (en anglès). Casos i experiments divertits amb microorganismes (en anglès). 121

122 8 L atmosfera terrestre PLA DE TREBALL En aquesta unitat Coneixeràs la composició, l estructura i l origen de l atmosfera. Sabràs com influeixen els éssers vius en la composició de l aire. Aprendràs els fonaments de la meteorologia i de l estudi del clima. Comprendràs com es formen els vents, els núvols i les precipitacions. Entendràs com influeix l activitat humana en l atmosfera i el clima. Podràs aprendre quines mesures cal adoptar per evitar la contaminació de l atmosfera. Aprendràs els passos que cal seguir per prendre dades correctament en una investigació científica. Everest.

123 Tenzing Norgay i Edmund Hillary. Fins al 1953 s havien dut a terme setze expedicions al cim de l Everest. Cap expedició va aconseguir arribar-hi, i en els diversos intents van perdre la vida tretze escaladors. El 29 de maig d aquell any, l escalador Edmund Hillary i el xerpa Tenzing Norgay en van coronar el cim. Van haver d utilitzar bombones d oxigen, perquè a aquestes altituds l aire és tan tènue que resulta difícil respirar. Hillary relata d aquesta manera el moment de l arribada: «Vaig mirar Tenzing, qui, malgrat el passamuntanyes, les ulleres i la careta d oxigen, tots amb llargs caramells de glaç adherits, no podia amagar un somriure contagiós de pura joia en mirar al voltant. Ens vam estrènyer les mans i després Tenzing se m va llançar al coll i ens vam donar copets a l esquena fins que ens vam quedar gairebé sense alè». RECORDA I RESPON 1. L aire és una mescla de gasos. Saps quin és el principal component d aquesta mescla? 2. La composició de l aire és la mateixa al nivell del mar que al cim de l Everest. Aleshores, per què et sembla que cal fer servir oxigen al cim de la muntanya? 3. De què estan fets els núvols? a) De vapor d aigua. b) De gotetes microscòpiques d aigua. c) D aire més calent que el del seu voltant. d) D aire amb més oxigen que el del seu voltant. Busca la resposta De què depèn la força del vent?

124 1 L atmosfera terrestre: la composició de l aire Oxigen, 21 % Composició de l aire Altres gasos, 1 % Nitrogen, 78 % El nitrogen i l oxigen constitueixen el 99 % de la composició de l atmosfera. Gairebé tots els planetes del sistema solar tenen una atmosfera. L atmosfera és la capa gasosa que envolta un planeta. A la Terra està formada per una mescla de gasos anomenada aire. Podem apreciar l existència de l aire quan bufa el vent o quan hi ha contaminació i l aire perd la transparència que el caracteritza. L existència de l atmosfera, però, no sempre ha estat reconeguda per la ciència. Antigament es considerava que més enllà de la Terra no hi havia absolutament res, ni tan sols el buit; és a dir, que el buit no existia. No va ser fins a la segona meitat del segle XVII que es va demostrar que l aire (atmosfera) pesa i que exerceix una pressió que es pot mesurar. També es va demostrar que el buit és una realitat física, i en comprovar que a l aire hi ha partícules es va fer evident que l atmosfera no és buida. La composició de l aire Els gasos que componen l aire es troben en proporcions diferents: El nitrogen (N 2 ) és un gas incolor i inodor. Forma el 78 % de l aire. És un gas inert, que no reacciona químicament amb altres substàncies. L oxigen (O 2 ) també és un gas incolor, i forma el 21 % de l aire. És imprescindible per a la respiració de gairebé tots els éssers vius. L argó (Ar) és un gas inert que forma el 0,9 % de l aire. L ozó (O 3 ) és un derivat de l oxigen que es troba en quantitats molt petites. És molt tòxic, i per això és un contaminant perillós. De tota manera, a les capes altes de l atmosfera filtra les radiacions ultraviolades del Sol, que resulten perjudicials per als éssers vius. El diòxid de carboni (CO 2 ) és un gas incolor i inert, que constitueix el 0,03 % de l aire. És bàsic perquè les plantes puguin produir matèria orgànica en la fotosíntesi i perquè és responsable de l efecte d hivernacle. A FONS L efecte d hivernacle Un hivernacle és una construcció de vidre (o de plàstic) on pot entrar la llum del Sol, de manera que escalfa el terra i l aire de l interior. Les parets de vidre impedeixen que la major part de l aire calent surti a l exterior, i això manté una temperatura interna força elevada. El diòxid de carboni de l atmosfera fa una funció comparable a la del vidre dels hivernacles, ja que impedeix que una part de la calor que emet la Terra escalfada pel Sol surti de l atmosfera, de manera que manté la temperatura mitjana terrestre al voltant dels 15 C. Per això, l efecte que produeix aquest gas a l atmosfera rep el nom d efecte d hivernacle. Explica quin és el resultat d un augment de l efecte d hivernacle. Per què l activitat humana pot fer augmentar l efecte d hivernacle? 124

125 2 L estructura de l atmosfera Les característiques de l atmosfera varien segons l altitud. 500 km Des de la superfície terrestre es poden diferenciar quatre capes en l atmosfera: la troposfera, l estratosfera, la mesosfera i la ionosfera. 400 km La ionosfera és la capa externa. Les radiacions solars n escalfen la part superior, i per això la temperatura és més elevada amb l altitud. La part superior s anomena exosfera. No té un límit superior definit, cada vegada hi ha menys aire, fins que, a uns 500 km d altitud, ja hi ha el buit de l espai. A aquesta altitud es desplacen alguns satèl lits artificials. En aquesta capa es produeixen els estels fugaços i les aurores polars. 300 km 200 km 100 km 80 km 40 km 10 km 0 km 80 km La mesosfera té un gruix d uns 40 km. El seu límit superior és la mesopausa. Des de la zona més interna cap a la més externa, la temperatura va baixant fins a menys de 100 C sota zero en la mesopausa. 40 km L estratosfera té un gruix d uns 30 km. El seu límit superior és l estratopausa. A la part alta, els raigs ultraviolats del Sol xoquen amb les molècules d oxigen (O 2 ) i originen el gas ozó (O 3 ). Aquesta reacció produeix calor, i per això a la part superior la temperatura és d uns 17 C sobre zero. A més, conté una zona rica en ozó, l anomenada ozonosfera. 10 km La troposfera és la capa que està en contacte amb el sòl. Té un gruix d uns 10 km. El seu límit superior s anomena tropopausa. A mesura que pugem, la temperatura baixa fins als 55 C sota zero. En aquesta capa hi ha, aproximadament, el 90 % de l aire de l atmosfera. Mesopausa Estratopausa Tropopausa Ozonosfera 1. Venus té atmosfera, però no té aire. Raona per què no podem anomenar aire la mescla de gasos de l atmosfera venusiana. 2. En l atmosfera hi ha dues capes que estan més calentes per la part inferior que per la part superior, i dues capes més que, per contra, estan més calentes per la part de dalt que per la part de sota. Identifica quines són cadascuna. 125

126 3 L origen de l atmosfera Quan veiem les imatges d una erupció volcànica, considerem que els gasos expulsats són nocius per als éssers vius. En canvi, aquesta activitat volcànica és la que va donar origen a la nostra atmosfera. L atmosfera primitiva Fa milions d anys, l activitat volcànica a la Terra era molt intensa. Aquells volcans, igual que els actuals, deixaven escapar gasos provinents de les roques de l interior terrestre: diòxid de carboni, vapor d aigua, nitrogren, òxids de sofre, òxids de nitrogen i argó. L atmosfera terrestre primitiva estava composta, principalment, de dos gasos: diòxid de carboni i vapor d aigua. L atmosfera terrestre es va formar a partir dels gasos emesos pels volcans. 3. Quin gas de l aire deu la seva presència a l activitat fotosintètica? Quin altre gas és poc abundant precisament per la mateixa raó? 4. Venus, la Terra i Mart tenen una proporció de gas argó molt similar a les atmosferes respectives. Quin significat té aquesta dada? Els canvis en l atmosfera El vapor d aigua es va anar condensant i va anar caient en forma de precipitacions, fet que va originar la hidrosfera. La concentració de diòxid de carboni, gas que constituïa al voltant del 95 % de l atmosfera, es va començar a reduir a causa de dos processos: L activitat fotosintètica dels organismes autòtrofs, que el van utilitzar per produir matèria orgànica. La formació de roques calcàries, que contenen molt carboni. El nitrogen emès pels volcans s ha anat acumulant fins a la situació actual. Els òxids de sofre i de nitrogen es van dissoldre als oceans. Més tard, els òxids de sofre van formar roques com els guixos, i els òxids de nitrogen van servir als organismes fotosintètics aquàtics per produir matèria orgànica. L oxigen va aparèixer com a resultat de la fotosíntesi, i la concentració d aquest gas va anar augmentant fins que es va estabilitzar en el 21 %. L atmosfera actual està formada, majoritàriament, per nitrogen i oxigen; conté poc diòxid de carboni, i la proporció d argó pràcticament no ha canviat. A FONS L atmosfera de Venus Venus és una mostra del que seria la Terra si no s hi hagués desenvolupat la vida. L atmosfera venusiana conté el 98 % de diòxid de carboni. Això produeix un efecte d hivernacle tan intens que la temperatura a la superfície és d uns 480 C. A aquesta temperatura l aigua es combina amb els òxids de sofre i forma núvols d àcid sulfúric. La quantitat d argó és semblant a la de la Terra, al voltant de l 1 %, cosa que indica que les dues atmosferes tenen un origen volcànic. 126

127 4 L estat de l atmosfera. La meteorologia Les previsions meteorològiques ens informen de si plourà o no, de si farà fred o calor, de si hi haurà núvols o farà sol, etc. Moltes d aquestes previsions mostren fotografies obtingudes per satèl lits meteorològics, com ara el Meteosat; mapes meteorològics, amb la situació d anticiclons i depressions, i mapes significatius, que indiquen les previsions del temps A D Fotografia obtinguda pel Meteosat. Mapa meteorològic. Mapa significatiu. La meteorologia estudia el comportament de l atmosfera. Per això, els meteoròlegs obtenen dades sobre temperatura, precipitacions, humitat de l aire, pressió atmosfèrica i nuvolositat. S anomena temps meteorològic l estat de l atmosfera en un moment i en un lloc determinats. Instruments meteorològics El termòmetre mesura la temperatura. El baròmetre mesura la pressió atmosfèrica. L anemòmetre mesura la velocitat del vent. El pluviòmetre mesura el volum d aigua caigut per metre quadrat durant les precipitacions. L higròmetre mesura la humitat de l aire. El penell determina la direcció d on ve el vent. 5. Què estudia la meteorologia? Quins instruments científics utilitza per prendre dades i quina informació obté amb aquests instruments? 6. Després d una tempesta intensa sents a la ràdio la notícia que s han registrat vents de 95 km/h i que s han recollit 200 litres d aigua per metre quadrat. Quins instruments són els que han permès obtenir aquestes dades? 127

128 5 La pressió atmosfèrica i el vent Quan ens submergim al mar o en una piscina, notem a les orelles la pressió de l aigua. Aquesta pressió és deguda al fluid que ens envolta, i és comparable a la que fa l aire de l atmosfera. L atracció de la gravetat manté l aire sobre la superfície del planeta i és la responsable de la pressió atmosfèrica. La pressió atmosfèrica és exercida per l aire i és deguda a l atracció de la gravetat. Els globus aerostàtics pugen perquè estan plens d aire calent, que és més lleuger que l aire que hi ha a l exterior. D La pressió atmosfèrica es mesura en hectopascals (hpa). En condicions normals, a nivell del mar la pressió és de hpa. En els mapes es representa amb línies corbes, anomenades isòbares, que uneixen punts que es troben a la mateixa pressió. Aquestes línies es representen cada 4 hectopascals. L aire es mou L aire calent és més lleuger que l aire fred, i per això tendeix a pujar. Quan el Sol escalfa el terra, l aire que hi està en contacte s escalfa i puja; aquest lloc és ocupat per l aire més fred que hi ha al voltant. A les zones on l aire calent puja, la pressió atmosfèrica és baixa, mentre que a les zones on l aire fred baixa la pressió és més alta. Les zones on la pressió atmosfèrica és més alta que a les àrees del seu voltant reben el nom d anticiclons, i les zones on la pressió atmosfèrica és més baixa que al seu voltant s anomenen depressions. L aire es mou des de les zones d alta pressió cap a les zones de baixa pressió, i per això tendeix a anar des dels anticiclons cap a les depressions. Com més gran és el nombre d isòbares que hi ha entre un anticicló i una depressió, i més a la vora estan, més gran és la diferència de pressió entre els dos i, per tant, més forts són els vents A A D A causa del gir de la Terra, l aire es desvia i descriu trajectòries espirals. D En quina de les dues situacions meteorològiques que figuren a l esquerra hi haurà vents més forts a la península Ibèrica? 8. Copia els dos mapes, completa el valor de les pressions de les isòbares que falten i indica amb fletxes la direcció dels vents. 128

129 6 La humitat i els núvols L aire sempre sol contenir una mica d humitat en forma de vapor d aigua. Aquesta humitat es mesura en grams d aigua per cada quilogram d aire sec, i prové de dues fonts diferents: L evaporació produïda als mars i als oceans, a les aigües continentals i sobre el sòl humit. L activitat dels éssers vius originada per la transpiració dels vegetals i el vapor d aigua expulsat durant la respiració dels animals. L aire calent pot contenir més vapor d aigua que l aire fred. Si una massa d aire càlid amb prou humitat es refreda, contindrà més aigua de la que pot mantenir en forma de vapor, i una part d aquest vapor es condensarà en forma de gotes petites. Aquestes gotes es poden manifestar de dues maneres diferents: Amb la formació de la rosada si la humitat es condensa sobre els objectes exposats a l aire. Si les superfícies estan a temperatures sota zero, quan la humitat es condensa, es congela i forma el gebre. Amb la formació de núvols, que són masses formades per petites gotes d aigua, suspeses en l aire. La boira són núvols que es formen sobre el sòl. Formes bàsiques dels núvols Cirrus. Núvols alts de color blanc amb aspecte fibrós que poden aparèixer com a franges o elements separats. Cúmulus. Núvols densos d aspecte cotonós. La part superior és brillant, mentre que la inferior sol ser fosca. Altostratus. Núvols plans en forma de llargues franges paral leles que cobreixen una gran part del cel. Nimbostratus. Núvols que formen capes grisenques d aspecte difús a causa de les precipitacions. 09. Moltes persones es pensen que els núvols estan constituïts de vapor d aigua. De què estan formats, realment, els núvols? 10. Busca en els conceptes clau el significat de transpiració. 11. Explica de què depèn que es formi una rosada o una gebrada. Es pot produir algun dels dos fenòmens si l aire està molt sec? Raona la resposta. 129

130 7 Les precipitacions Les petites gotes d aigua que formen els núvols són microscòpiques. De vegades, quan l aire es refreda, la condensació és intensa, les gotes es fan massa grosses i cauen en forma de precipitacions. Precipitacions de pluja, neu i calamarsa Les precipitacions de pluja s originen quan l aire que conté molta humitat es refreda. La condensació fa que es formin gotes grosses, que pesen molt i, com que no es poden mantenir en l aire, cauen. Les precipitacions de neu es produeixen quan l atmosfera està sota zero. El vapor d aigua es congela immediatament. Els cristalls de glaç s adhereixen entre si, creixen i, a poc a poc, es van formant flocs de neu. La calamarsa es produeix quan l aigua es congela. Les esferes de glaç són arrossegades amunt i avall, es mullen, queden cobertes de més glaç i cauen. Quan són de dimensions grans reben el nom de pedra. Llampecs en una tempesta. Fenòmens elèctrics en les precipitacions Durant les tempestes, de vegades al cel es produeixen descàrregues elèctriques, els llamps. Els llamps es produeixen entre els núvols i el sòl, o bé entre els mateixos núvols. Generalment són núvols del tipus cumulonimbus, que són els responsables de les tempestes. El llamp es caracteritza per un breu i intens resplendor, el llampec, que sovint va acompanyat d un fort impacte sonor, el tro. El tro es produeix per una sobtada descompressió de l aire degut al pas de la descàrrega elèctrica. Com que la velocitat de propagació del so és molt inferior a la de la llum, és característic d un llamp veure primer el llampec i sentir uns segons més tard el tro. El temps que passa entre que es veu el llampec i se sent el tro permet fer un càlcul aproximat de la distància a la qual es troba la tempesta; cada 3 segons sol implicar 1 quilòmetre de distància. 130

131 8 Les previsions meteorològiques i el clima Amb les dades que es recullen sobre l estat de l atmosfera es poden fer previsions meteorològiques. En una depressió, la pressió atmosfèrica és baixa. El vent va cap a l interior de la depressió i hi porta humitat; això fa que es formin núvols i que es produeixin precipitacions. En un anticicló, la pressió atmosfèrica és alta. El vent va cap a l exterior de l anticicló, no hi ha nuvolositat i fa sol. Sobre la península Ibèrica les depressions se solen desplaçar d oest a est; és a dir, van des de l Atlàntic cap al Mediterrani. Per exemple, si una depressió està produint precipitacions a Extremadura i a Galícia, és probable que les precipitacions arribin a la costa mediterrània. Temps meteorològic i clima Diàriament, en molts llocs es prenen dades sobre precipitacions, temperatura, humitat, pressió atmosfèrica, etc. Això fa que al cap d un any es disposi d informació abundant. El temps meteorològic es refereix a l estat de l atmosfera en un lloc o en un moment concrets. En canvi, el clima és un concepte més general. El clima és una síntesi del temps meteorològic al llarg d un període molt llarg de temps. Per definir-lo s utilitzen paràmetres de temperatura (mitjanes, màximes i mínimes) i de pluviositat (quantitat d aigua caiguda). 12. Els núvols que originen les precipitacions de pluja i de neu s anomenen nimbostratus. De què depèn que donin lloc a un tipus de precipitació o a un altre? 13. Si una depressió procedent de l Atlàntic està produint precipitacions a la Franja de Ponent, creus que unes hores més tard farà un temps plujós a les Terres de l Ebre i a l Empordà? A FONS Precipitacions en mm Temperatura en C Els climogrames Un climograma és una representació gràfica de les temperatures mitjanes i les precipitacions totals 120 de cada mes al llarg d un any Observa que en el climograma de la dreta figuren, de color blau, els valors de la pluviositat en mm, i de color vermell, els valors de la temperatura mitjana en ºC. Quin és el mes més fred? I el més calorós? Quina diferència de temperatures hi ha entre aquests dos mesos? Et sembla una diferència acusada o moderada? Quin és el mes més plujós? I el més sec? Calcula la pluviositat total al llarg de l any. Per fer-ho, suma tots els valors de la pluviositat G F M A M J J A S O N D Calcula la temperatura mitjana anual. Creus que hi ha alguna relació entre la temperatura i les precipitacions? Mes Pluviositat Temperatura G F M A M J J A S O N D

132 9 L impacte de les activitats humanes Avui dia comencem a prendre consciència que les activitats humanes produeixen un determinat efecte sobre l atmosfera. Ens preocupa la contaminació, sentim parlar de l augment excessiu de l efecte d hivernacle, del forat de la capa d ozó... Fotografia de l huracà Emily obtinguda per satèl lit. El canvi climàtic incrementa la quantitat i la violència dels ciclons tropicals. 14. Escriu un text breu que expliqui la relació que hi ha entre l ús de combustibles fòssils, l efecte d hivernacle i el canvi climàtic. 15. A les ciutats, els objectes acumulen sovint una pols de color negre quan no es netegen. Què és i d ón prové aquesta pols? Creus que també la trobaríem en una casa de pagès situada en un lloc sense contaminació? Raona les respostes. Algunes substàncies contaminants de l atmosfera Hi ha diverses activitats humanes que generen un seguit de substàncies contaminants que s emeten contínuament a l atmosfera. Les principals substàncies contaminants són les següents: El diòxid de carboni (CO 2 ). Prové de l ús dels combustibles fòssils, com són el carbó i els derivats del petroli. Quan s acumula a l atmosfera produeix un augment de l efecte d hivernacle. L escalfament progressiu de l atmosfera genera el canvi climàtic. Les conseqüències d aquests fenòmens són diverses: augment de ciclons tropicals molt destructius, fusió del glaç dels casquets polars i pujada del nivell del mar, greus sequeres a molts llocs del planeta... Els òxids de sofre i de nitrogen. Provenen de la combustió del carbó i de benzines de mala qualitat. Quan aquests òxids es combinen químicament amb l aigua dels núvols formen àcids, com l àcid sulfúric i l àcid nítric, que cauen amb la pluja i la neu. Aquest fenomen es coneix amb el nom de pluja àcida. Les conseqüències de la pluja àcida són la mort dels vegetals i dels animals herbívors i el deteriorament d edificis i monuments. Els gasos CFC. Són gasos fabricats industrialment que s utilitzen en aerosols, aparells d aire condicionat, etc. Provoquen la reducció de la capa d ozó, ja que fan que aquest filtre de la radiació ultraviolada del Sol sigui menys efectiu. Les conseqüències de la reducció de la capa d ozó són cremades a la pell i malalties greus, com el càncer de pell. Per això cal posar-se cremes i ulleres protectores quan s està molta estona exposat al sol. El sutge. Són partícules sòlides molt petites que es produeixen quan es cremen el carbó i altres combustibles. Es mantenen en l aire i fan que es torni d un color grisós i menys transparent. Les conseqüències són un augment de la brutícia a les ciutats i el deteriorament dels edificis i els monuments. A més, si s inhala de manera continuada pot produir malalties pulmonars diverses. La nostra salut L aire que respirem és fonamental per a la nostra salut. Alguns contaminants són tòxics en concentracions elevades i la inhalació constant de sutge provoca la irritació del coll i dels bronquis. Per aquestes raons és molt important fer exercici físic a l aire lliure en llocs on l atmosfera estigui neta. D aquesta manera, el nostre aparell respiratori es manté saludable i la sang rep la quantitat d oxigen que necessita. 132

133 10 La correcció de l impacte sobre l atmosfera Les conseqüències de la contaminació atmosfèrica són clarament negatives, però és possible corregir-les? La resposta és afirmativa sempre que prenem consciència del problema i que adoptem les mesures apropiades per solucionar-lo. Les mesures governamentals Per disminuir la contaminació de l atmosfera, els governs poden prendre diverses mesures, com ara les següents: Adopció de protocols internacionals per evitar la contaminació. El 1997 es va signar el protocol de Kyoto, un acord per reduir l emissió de diòxid de carboni a l atmosfera amb l objectiu de frenar el canvi climàtic. Aquesta mesura requeria desenvolupar formes d energia no contaminants, com l energia eòlica i l energia solar. Promulgació de lleis que prohibeixin la fabricació i l ús de gasos CFC, i que obliguin les indústries a instal lar filtres a les xemeneies perquè no emetin sutge ni gasos contaminants, com els òxids de sofre. Promoció de campanyes per conscienciar la població de la importància d estalviar combustibles. Foment del reciclatge de matèries com el vidre, els plàstics i el paper, ja que el procés de fabricació d aquests materials és més contaminant que el de reciclatge. Les mesures individuals Tan importants com les actuacions dels governs són les que podem fer cadascú de nosaltres de manera individual: Estalviar energia. Algunes mesures per estalviar-la són les següents: Utilitzar amb prudència l aigua calenta. No s ha de malbaratar. No abusar de la calefacció. S ha d apagar quan la casa estigui calenta. Estalviar electricitat. S han d apagar els llums i els aparells elèctrics quan no es fan servir. Desplaçar-se amb transport públic o amb bicicleta sempre que sigui possible, en comptes de fer-ho amb cotxe. No utilitzar aerosols amb gasos CFC. És millor utilitzar vaporitzadors que no contenen gas a pressió. Facilitar el reciclatge del paper, el plàstic i el vidre dipositant-los als contenidors adequats. Els aerogeneradors i les plaques i els forns solars utilitzen l energia eòlica i l energia solar, respectivament, per produir electricitat sense contaminar l atmosfera. 16. A Catalunya ja fa anys que es promou el reciclatge rutinari del vidre, el plàstic, el paper i les piles. Com es duu a terme la recollida d aquests materials? 17. Explica per què es considera que un aerogenerador produeix energia de manera ecològica. 133

134 A FONS Observació del cel La llum que arriba del Sol, quan interactua amb l atmosfera terrestre, proporciona al cel una gran varietat de colors. Si la Terra no tingués atmosfera, el cel seria completament negre, fins i tot a ple dia, i els estels es veurien com a punts fixos de llum, sense el parpelleig tan característic que tenen. La llum blanca està composta, en realitat, per diversos tipus diferents de llum que nosaltres percebem de set colors: el vermell, el taronja, el groc, el verd, el blau, l indi i el violeta. A l alba predomina la llum vermella i taronja. Si hi ha núvols, es veuen il luminats des de sota pel sol rasant. El cel diürn El cel lunar és negre per l absència d atmosfera. El cel nocturn Al capvespre predominen de nou la llum vermella i la taronja. Si hi ha núvols, es veuen il luminats per sota. El cel és blau, perquè la llum es dispersa en l atmosfera i la tenyeix d aquest color. Al capvespre, si hi ha núvols molt alts formats per cristalls de glaç, reflecteixen vivament els últims raigs del Sol. L arc de Sant Martí es forma quan el Sol no està tapat pels núvols i hi ha gotes d aigua que descomponen la llum blanca. Per la nit, si hi ha núvols baixos o contaminació sobre un nucli urbà, el cel es veu ataronjat per les llums urbanes. Si hi ha contaminació, el cel es torna de color grisenc, perquè el sutge absorbeix la llum. Si hi ha núvols molt alts, la Lluna pot presentar un halo al seu voltant, semblant a un arc de Sant Martí. Els núvols estan formats per petites gotes d aigua que reflecteixen la llum, per això es veuen de color blanc intens per la part il luminada. Els llampecs il luminen intensament el cel nocturn durant les tempestes. Dia molt ennuvolat. Els núvols reflecteixen cap amunt gairebé tota la llum del Sol i enfosqueixen el cel, que pren un color gris plom. El cel és negre quan no està ennuvolat, o si hi ha núvols però no hi ha cap nucli urbà a la vora que els il lumina. 134

135 Ciència a l abast Presa de dades. Els instruments científics La presa de dades utilitzant instruments científics és una part fonamental de qualsevol investigació. Entre altres coses, ens permet fer el següent: Comprovar si una hipòtesi és falsa o si és una explicació acceptable de la realitat. Trobar relacions entre dos fets. Observar com evoluciona un procés en el temps. A continuació prendrem dades en una investigació meteorològica. Per fer-ho, seguirem els passos següents: O N 1. Instal lem la nostra estació meteorològica. S E Ens cal un termòmetre, tot i que en podem utilitzar més d un. Hem de situar el termòmetre a l exterior, protegit del sol i de la pluja, i lluny de les fonts de calor. I un penell, que construirem nosaltres mateixos, com el que mostra el dibuix superior. El farem amb filferro, una ampolla gran de plàstic tallada i un suport amb els punts cardinals per saber d on ve el vent. Dia 1 2 Temp h ( C) Temp h ( C) Direcció del vent Oest Oest Intensitat Fluix Fluix Cel Ennuvolat Clar 2. Prenem les dades. Hem d anotar diàriament cinc dades: la temperatura a primera i a última hora del matí, la direcció del vent i la intensitat (en calma, fluix, moderat o fort), i la nuvolositat (cel clar, poc ennuvolat, ennuvolat, molt ennuvolat, tapat o plujós) Sud-oest Sud Sud Sud En calma En calma Moderat Moderat Moderat Fluix Poc ennuvolat Poc ennuvolat Molt ennuvolat Plujós Plujós Tapat 3. Elaborem una taula. Anotem aquests valors, durant un mes com a mínim, en una taula, de la qual podrem obtenir unes quantes conclusions. 4. Estudiem les dades. Observa la taula de la dreta, obtinguda durant la primera meitat del mes de novembre, i compara n les dades per poder-la interpretar Nord-oest Nord-oest Nord Nord Nord Nord-oest Oest Fluix Moderat Fluix Moderat Fort Fluix Fluix Poc ennuvolat Poc ennuvolat Clar Clar Clar Poc ennuvolat Molt ennuvolat 18. Hi ha alguna relació entre les temperatures i la direcció del vent? Quin vent és el que està associat a les temperatures més baixes? 19. Quin és l estat del cel quan les temperatures són més baixes? 20. Quina direcció del vent està associada amb l arribada de la pluja a Catalunya? Com són les temperatures quan plou? Són les més baixes? 135

136 Activitats 21. Quan es puja al cim de l Everest, cal portar bombones d oxigen. Per què? 22. Hi ha altres planetes del sistema solar que tinguin atmosfera? Quins? Es pot dir que tinguin aire? Raona la resposta. 23. Escriu el nom dels cinc gasos principals que componen l aire. Indica la proporció de cada un, el seu origen i si intervé en algun procés important. 24. L ozó és un gas poc abundant però fonamental. Explica per escrit la importància que té aquest gas i indica on resulta beneficiós i on és perjudicial. 25. Fes el dibuix d un hivernacle. Explica el procés per mitjà del qual es pot acumular aire calent a l interior dels hivernacles i defineix l efecte d hivernacle natural de la Terra. 26. Tenint en compte que l aire calent s expandeix i que l aire fred es contreu, explica per què sobre els pols la tropopausa se situa a uns metres d altitud, mentre que sobre l equador arriba a situar-se a més de metres d altitud. 27. L Estació Espacial Internacional (ISS) orbita la Terra a una altitud d uns 600 km. Creus que els astronautes noten a bord algun efecte causat per la fricció amb l aire? Explica la resposta. 28. La troposfera té un gruix mitjà d uns 10 km, que és aproximadament la cinquantena part del gruix total de l atmosfera; de tota manera, conté gairebé tot l aire. Per què no està repartit l aire d una manera uniforme per tot el gruix de l atmosfera? 29. Observa aquest aparell amb la seva pantalla de dades i indica quins dos instruments meteorològics conté i la informació que aporta cadascun. 30. Copia la taula següent i completa-la per explicar les diferències que hi ha entre l atmosfera primitiva i l atmosfera actual. Gas Vapor d aigua CO 2 O 2 Ozó Argó N 2 Concentració (%) Atmosfera primitiva Fixa t en aquest mapa. Atmosfera actual Molt poc 0, , Explicació de la diferència a) On hi ha més possibilitats que hi hagi núvols i precipitacions: a la península Ibèrica o a les illes Britàniques? Quin temps farà a la Península? b) En quin dels dos llocs és més alta la pressió atmosfèrica? c) Cap a on és més probable que es desplaci la depressió, cap al centre d Europa o cap a la península Ibèrica? d) Copia el mapa i representa amb fletxes la direcció dels vents. 32. Observa la taula de dades, que conté els valors de la pressió atmosfèrica al llarg de diverses hores. Hora Pressió atmosfèrica A D hpa hpa hpa hpa a) La pressió atmosfèrica augmenta o disminueix a mesura que passen les hores? b) Indica que arriba una depressió o un anticicló? c) La tendència serà que hi hagi més nuvolositat o menys? 136

137 33. Indica quina d aquestes imatges és un mapa meteorològic i quina és un mapa significatiu. A D Raona si les dues imatges mostren la mateixa situació meteorològica. 34. Als deserts, durant la nit la temperatura sol ser inferior a zero graus, però no s hi forma gebre ni rosada. Pots explicar per què? B 35. D aquestes set afirmacions, només tres són correctes. Esbrina quines són, escriu-les en el mateix ordre en què estan aquí i obtindràs una explicació de la formació dels núvols. a) L aire calent pot contenir més humitat que l aire fred. b) L aire fred pot contenir més humitat que l aire calent. c) Quan l aire es refreda, la humitat que conté es condensa i forma gotes petites. d) Quan l aire s escalfa, es forma la rosada sobre els objectes. e) Quan l aigua dels núvols es congela, es forma el gebre. f) Les gotes microscòpiques suspeses en l aire formen els núvols. g) Els núvols estan formats per vapor d aigua. UNA ANÀLISI CIENTÍFICA El mal d altura i l entrenament físic en altitud La composició de l aire és la mateixa tant al nivell del mar com al cim de la muntanya més alta. Una alenada d aire conté, aproximadament, quatre parts de nitrogen i una d oxigen. La diferència és que al nivell del mar l aire és més dens, i això fa que la quantitat total d aire que entra als pulmons sigui més gran i, per tant, que la respiració sigui més eficaç. Les persones que viuen a una gran altitud estan habituades a respirar aire menys dens. La sang d aquestes persones conté més glòbuls vermells, que són les cèl lules sanguínies que transporten l oxigen. Alguns esportistes s entrenen a grans altituds durant diverses setmanes. Amb això aconsegueixen augmentar la quantitat de glòbuls vermells de la sang i l oxigenació dels músculs. Quan tornen al nivell del mar, tenen una capacitat d oxigenació més gran i el seu rendiment esportiu augmenta durant uns quants dies, fins que la concentració de glòbuls vermells torna a la normalitat. 36. Explica per què en un lloc a una gran altitud una persona pot sentir marejos, debilitat i fatiga. 37. És cert que l aire conté menys oxigen a una gran altitud que a nivell del mar? Raona la resposta. 38. Observa els dos dibuixos, que representen mostres d aire (A i B) i mostres de sang (1 i 2). A Molècula de O 2 B 1 2 Glòbul vermell a) Indica quina mostra d aire s ha pres al nivell del mar i quina s ha pres a una gran altitud. b) Indica quina de les mostres de sang correspon a un esportista que s ha entrenat a nivell del mar i quina correspon a un esportista que s ha entrenat a una determinada altitud. c) Raona quin esportista obtindria més rendiment en la respiració, l esportista 1 competint al lloc on l aire és el de la mostra A o l esportista 2 en una competició al lloc on la mostra d aire és la B. 39. Un esportista ha de competir a Munic (518 m d altitud). On diries que li interessa entrenar: a Munic, a Barcelona o a Ciutat de Mèxic, situada a m d altitud? 137

138 Resum Composició i estructura L atmosfera està composta per aire, que és una mescla de gasos: El 78 % de nitrogen, el 21 % d oxigen i l 1 % d altres gasos. Conté quantitats variables de vapor d aigua. Està estructurada en les capes següents: Ionosfera: és la capa més externa, i arriba fins als 500 km d altitud. Mesosfera: va des dels 40 fins als 80 km d altitud. Estratosfera: va des dels 10 fins als 40 km d altitud. Conté l ozonosfera. Troposfera: va des del sòl fins als 10 km d altitud. Origen Els gasos expulsats pels volcans van originar una atmosfera primitiva que va experimentar diversos canvis: l aigua va formar la hidrosfera, el CO 2 es va utilitzar en la fotosíntesi i va formar roques calcàries, i la fotosíntesi va fer augmentar la quantitat d oxigen. L ATMOSFERA Dinàmica És l objecte d estudi de la meteorologia, que pren dades sobre: Temperatura Pressió Humitat Precipitacions Vents Amb aquestes dades es fan prediccions meteorològiques, que es representen per mitjà de: Mapes meteorològics Mapes significatius L aire es desplaça des de les zones de més pressió atmosfèrica (anticiclons) cap a les de menys pressió atmosfèrica (depressions) A B Quan l aire es refreda, la humitat que conté es pot condensar o congelar, i formar núvols, rosada, gebre o precipitacions. El clima Són els valors mitjans de temperatura i pluviositat al llarg d un any. Es representen per mitjà de climogrames. Les activitats humanes aboquen substàncies a l atmosfera que provoquen diversos impactes: L impacte humà CO 2, que produeix l augment de l efecte d hivernacle, fenomen causant del canvi climàtic. Gasos CFC, que destrueixen l ozó de l estratosfera. Òxids de sofre i de nitrogen, que causen la pluja àcida. Sutge, que embruta l aire i perjudica la salut dels éssers vius. 40. Fes un dibuix esquemàtic de l atmosfera i representa les diferents capes en què està estructurada: la posició de l ozonosfera, els límits entre les capes, l altitud a la qual es troba cadascun dels límits i un resum de les característiques principals de cada capa. 41. Fes un resum en forma de taula amb tres columnes; en la primera columna hi ha d haver el tipus de contaminant (CO 2, òxids de sofre i de nitrogen, gasos CFC i sutge); en la segona columna, l origen d aquests contaminants, i en la tercera columna, les conseqüències de cada tipus de contaminació. Pots ampliar la informació amb les diverses maneres de combatre la contaminació. 138

139 Viatge d un naturalista al voltant del món El bosc és abundant d objectes magnífics, entre els quals no puc deixar d admirar les falgueres arborescents, poc altes, però d un fullatge tan verd, tan graciós i tan elegant que encanta. A la tarda va ploure a torrents i vaig tenir fred, si bé el termòmetre marcava 65 graus Fahrenheit (18,3 C). Quan la pluja va parar, vaig assistir a un espectacle curiós: l enorme evaporació que es va produir en tota l extensió del bosc. Aleshores, un vapor blanc, espès, va embolicar els turons fins a l altura de prop de 100 peus [333 metres]; aquests vapors s alcen, com columnes de fum, sobre les parts del bosc més espesses, i principalment sobre les valls. He pogut observar moltes vegades aquest fenomen, degut, jo crec, a la immensa superfície de fullatge, escalfat anteriorment pels raigs del sol. [ ] Jo m ocupava molt sovint d estudiar els núvols que, arribant de la part del mar, venien, com si diguéssim, a prendre posició a la part més elevada del Corcovado. Com quasi totes les muntanyes, quan són cobertes en part pels núvols, el Corcovado sembla que té una altura molt més alta que la que realment té, que són peus (690 metres). Mister Daniell, en els seus experiments meteorològics, ha fet observar que un núvol, algunes vegades, sembla que està fix al cim d una muntanya mentre el vent continua bufant fort. El mateix fenomen es presenta aquí, sota un aspecte una mica diferent. En efecte, es veu el núvol doblegarse i passar ràpidament per sobre el cim, sense que la part fixada al costat de la muntanya doni senyals ni d augmentar ni de disminuir. El sol es ponia i una suau brisa del sud, que xocava contra el costat meridional de la roca, pujava enlaire per anar a confondre s amb el corrent d aire fred superior; immediatament els vapors es condensaven; però així que els núvols més lleugers havien passat per sobre del cim i es trobaven subjectes a la influència de l atmosfera més calenta de la falda septentrional, es dissolien de seguida. Durant els mesos de maig i de juny, principi de l hivern en aquest país, el clima és deliciós. La temperatura mitjana, deduïda d observacions fetes a les nou del matí i a les nou de la nit, no és més que de 72 graus Fahrenheit (22,2 C). De tant en tant queia algun xàfec fort, però els vents secs del sud assecaven ràpidament el terra i es podia després passejar a gust. Un matí va ploure sis hores seguides i va caure una polzada i sis dècimes d aigua [40,6 mm, que equivalen a 40,6 l/m 2 ]. Quan aquesta tempesta va passar per sobre dels boscos que envolten el Corcovado, les gotes d aigua que COMPRENC EL QUE LLEGEIXO queien sobre aquella multitud innombrable de fulles produïen un soroll molt singular; es podia sentir des d un quart de milla de distància i s assemblava al soroll que fa un torrent impetuós. CHARLES DARWIN, Viatge d un naturalista al voltant del món. Diputació de Barcelona (text adaptat) 42. En el text es diu que Darwin té fred a la tarda. Consideres que es troba en una zona freda? Per què? 43. Al final del primer paràgraf del text es diu: «He pogut observar moltes vegades aquest fenomen...». A quin fenomen es refereix? 44. Imagina t que vols viatjar a les terres que descriu Darwin i et diuen que allà, en aquests moments, és hivern. Quin tipus de roba t enduries? Per què? 45. Com és possible que després dels xàfecs forts el terra s assequés ràpidament? EL RACÓ DE LA LECTURA NO T HO PERDIS Llibres: Lluna i la pluja LLUCIÀ VALLÈS. Edicions Bromera Tot comença el dia que, misteriosament, desapareix la pluja. El vent i les estrelles REINHARD BURGER. Edicions de La Magrana L Abebe, un noi que és pastor a Dongollo (Etiòpia), té un greu problema: fa molt temps que no plou. Tu, jo i el medi ambient: respostes a les preguntes bàsiques TOMÀS MOLINA. TV3 i Editorial Pòrtic Sostenibilitat, medi ambient i canvi climàtic. En la pantalla: El clima. Documentals de la BBC. L atmosfera de la Terra. DEIDRA ANNE BAKER. Canvis atmosfèrics, escalfament del planeta, capa d ozó... En la xarxa: Pàgina del Servei Metereològic de la Generalitat de Catalunya. Conté l Atles Climàtic digital de Catalunya. Servidor d informació metereològica del Departament de Meteorologia de la Universitat de Barcelona. 139

140 9 La hidrosfera terrestre PLA DE TREBALL En aquesta unitat Coneixeràs la distribució de l aigua que forma la hidrosfera. Aprendràs quines són les propietats de l aigua, i la importància que té en molts processos. Estudiaràs les característiques de l aigua dels oceans i de les aigües continentals. Comprendràs els processos que formen el cicle de l aigua. Trobaràs informació sobre els processos de depuració i potabilització de l aigua. Aprendràs els usos que es fan de l aigua. Coneixeràs quins impactes experimenta la hidrosfera i les mesures que permeten evitar-los. Aprendràs les possibles variables que afecten un experiment i com es controlen. Cascades del Nil Blau (Etiòpia).

141 Richard Burton. John Speke. Investigacions recents han demostrat que el Nil, amb km, és el segon riu més llarg del món. Va ser el bressol de la civilització egípcia, una de les més importants de la història. Aquest riu prové de la confluència, al Sudan (Àfrica oriental), del Nil Blanc, que ve d Uganda, i el Nil Blau provinent d Etiòpia. El 1856, els exploradors Richard Burton i John Speke van iniciar una expedició a la recerca del naixement del Nil Blanc, conegut com «les fonts del Nil». Després de dos anys d un viatge accidentat, van arribar a un llac enorme que van anomenar Tanganyika, però aquest no era l origen del Nil; Speke va continuar el viatge sol i va arribar a un llac encara més gran que va anomenar llac Victòria. Es va pensar que aquell era l origen del Nil, i així ho va comunicar. Realment, el Nil no neix allà, sinó en unes muntanyes de la vora, les muntanyes de la Lluna, avui dia conegudes amb el nom de muntanyes Ruwenzori. Curiosament, anys abans de Speke, Ptolemeu havia indicat que aquestes muntanyes eren el lloc més probable del naixement del Nil. RECORDA I RESPON 1. Què és el cicle de l aigua? 2. Per què és important reduir el consum d aigua? 3. Coneixes algunes mesures senzilles que podem adoptar per estalviar aigua? 4. Per què diem que l aigua dels rius és aigua dolça? a) Perquè conté sucre en dissolució. b) Perquè no té sals en dissolució. c) Perquè la quantitat de sals que porta en dissolució és molt petita. d) Perquè sol estar contaminada i no és potable. Busca la resposta Quina propietat física de l aigua li permet pujar pels vasos conductors dels vegetals des del sòl fins a molts metres d altura?

142 1 L aigua de la Terra L aigua és per a tots nosaltres una substància necessària i quotidiana: obrim una aixeta i n obtenim en abundància, la veiem circular formant els rius i rierols; fins i tot la immensitat del mar ens resulta coneguda. Distribució de l aigua a la Terra Total d aigua al planeta Aigua marina, 97 % Aigua dolça, 3 % Total d aigua dolça Glaç, 79 % Aigües subterrànies, 20 % Aigua dolça superficial, 1 % Total d aigua dolça superficial Als llacs, 50 % Al sòl, 38 % A l atmosfera, 10 % Als rius, 1 % En els éssers vius, 1 % La distribució de l aigua A la superfície terrestre hi ha enormes quantitats d aigua, i gairebé tota és aigua salada. L aigua de la Terra es distribueix de la manera següent: el 97 % és aigua salada i el 3 % és aigua dolça. L aigua dolça està repartida de la manera següent: El 79 % es troba en forma de glaç i de neu a les glaceres i als pols. El 20 % són aigües subterrànies, que amaren el terreny. L 1 % restant es troba als llacs, al sòl, a l atmosfera, als rius i en l organisme dels éssers vius. L origen de la hidrosfera terrestre Fa milions d anys a la Terra hi havia una activitat volcànica molt intensa. D altra banda, el nostre planeta estava sotmès a un bombardeig continu d asteroides i de cometes. Aquests fenòmens van enriquir l atmosfera amb diòxid de carboni i vapor d aigua. En l actualitat els volcans del planeta encara expulsen aquests dos gasos a l atmosfera. A mesura que la Terra es va anar refredant, el vapor d aigua es va anar condensant i va precipitar en forma de pluja. L aigua de la pluja es va anar acumulant a la superfície i va donar origen a la hidrosfera. La fotosíntesi va eliminar una gran part del diòxid de carboni; el que queda produeix l efecte d hivernacle natural. Això, juntament amb la distància que ens separa del Sol, fa que la temperatura mitjana del nostre planeta sigui de 15 C, característica que permet que hi hagi aigua en els tres estats: Aigua sòlida, en forma de glaç i de neu. Aigua líquida, als mars, als rius i als llacs. També forma els núvols i és un constituent dels éssers vius. Aigua en estat gasós, que es troba a l atmosfera, on constitueix la humitat de l aire. 1. Imagina t que tens un rectangle amb quadrats petits. Si aquests quadrats representen tota l aigua de la hidrosfera, esbrina quants corresponen a l aigua continguda en els éssers vius. 2. Quina relació hi ha entre l activitat volcànica i la hidrosfera? 142

143 L aigua en els altres planetes rocosos El procés que es va produir a la Terra també va tenir lloc en els altres planetes rocosos, però el resultat va ser diferent en cadascun. Mercuri és un planeta petit. L escassa gravetat que té no pot retenir els gasos; això fa que no hi hagi ni atmosfera ni aigua a la superfície. Venus sí que manté la seva atmosfera d origen volcànic, però amb una gran quantitat de diòxid de carboni. Això produeix un efecte d hivernacle tan intens que la temperatura a la superfície és de gairebé 500 C, raó per la qual no té aigua líquida. El vapor d aigua, quan es combina amb els gasos de sofre d origen volcànic, forma núvols molt densos d àcid sulfúric. Mart és petit, amb una gravetat de menys de la meitat que la terrestre i a poc a poc ha anat perdent l atmosfera, que actualment és molt tènue. Té rastres que podrien haver estat causats per la presència d aigua líquida superficial en el passat, però avui dia la que queda es troba en forma de glaç als pols i al subsòl. Les propietats de l aigua Les propietats extraordinàries de l aigua fan que intervingui en molts processos que tenen lloc a la superfície terrestre i que sigui fonamental per als éssers vius. Algunes estructures a la superfície de Mart mostren indicis de l existència d aigua en el passat. Propietat Processos a la superfície terrestre Processos relacionats amb els éssers vius És un dissolvent molt eficaç Absorbeix una gran quantitat de calor Té una dilatació anòmala És una substància adherent Dissol minerals de l escorça terrestre. Arrossega les sals dissoltes fins al mar. Quan s evapora, fa que les sals dissoltes es dipositin. Atenua el clima. Els oceans i els mars absorbeixen calor a l estiu i desprenen calor a l hivern. Refrigera la superfície terrestre en evaporar-se l aigua que després formarà els núvols. Totes les substàncies es contrauen quan passen de l estat líquid a l estat sòlid; en canvi, l aigua es dilata quan es congela. Això fa que, quan l aigua es congela a les clivelles de les roques, les roques es trenquin. L aigua s adhereix molt eficaçment a la majoria de les superfícies, és a dir, les mulla. Això fa que amari les roques i que el sòl, especialment quan és argilós, retingui l aigua. Serveix com a mitjà de transport a l interior dels organismes. És el principal component dels fluids orgànics: la sang, la limfa, la saliva, els sucs digestius... Atenua els canvis de temperatura a l interior dels organismes. És un refrigerant molt eficaç en evaporar-se quan els éssers vius transpiren. Als llacs, als rius i als mars, el glaç sura, de manera que crea una capa superficial glaçada sota la qual hi ha aigua líquida on poden continuar vivint els organismes aquàtics. L aigua puja per l interior dels vasos conductors dels vegetals, i d aquesta manera fa possible el transport de substàncies per l interior de les plantes. 3. Com afecta la hidrosfera el fet que hi hagi diòxid de carboni a l atmosfera? Ha passat el mateix en els altres planetes rocosos? 4. Busca en els conceptes clau el significat dels termes següents: dissolvent, evaporació, dilatació i adherència. 5. Explica què passaria si l aigua no fos una substància tan adherent. 143

144 2 L aigua dels oceans Clorurs, 87 % Proporció de sals a l aigua marina Altres, 2 % Sulfats, 11 % El mar és per a tots nosaltres una font de diversió i d activitats esportives. D altra banda, ens ofereix paisatges d una gran bellesa i ens proporciona recursos molt valuosos, tant pel que fa a l alimentació com a la indústria. Característiques de l aigua dels oceans L aigua dels oceans té algunes característiques especials: És aigua salada. Cada litre conté poc més de trenta-cinc grams de sals dissoltes. Conté gasos dissolts, com ara nitrogen, oxigen, diòxid de carboni, etc., que es dissolen a l aigua per mitjà de dos processos: Per l onatge, que tendeix a mesclar l aire amb l aigua. Per l activitat dels éssers vius aquàtics. Els organismes fotosintètics produeixen oxigen, i la respiració de tots els éssers vius produeix diòxid de carboni. Té una temperatura variable segons la profunditat. A la superfície, el Sol escalfa l aigua, que es troba a una temperatura més alta que l aigua que hi ha a més fondària. A les zones més profundes, on no arriba la llum del Sol, l aigua es troba entre 4 i 2 C. Els moviments de l aigua dels oceans L aigua dels oceans presenta tres tipus de moviments: les onades, els corrents i les marees. 6. Quants quilograms de sulfats hi ha dissolts en litres d aigua de mar? 7. Explica quins gasos aporta a l aigua l activitat dels éssers vius i per mitjà de quins processos. 8. En quina part de l oceà hi ha més oxigen dissolt, a prop de la superfície o a les zones profundes on no hi arriba la llum? Explica el perquè. Les onades. Són ones que es produeixen a la superfície de l aigua a causa de l acció del vent. Produeixen diversos efectes: Agiten eficaçment els 50 metres més superficials de l aigua, i per això en aquesta zona hi ha molt oxigen dissolt. Erosionen els penya-segats i formen les platges. Transporten la sorra i el llot per la costa i mar endins. Els corrents marins. Són moviments de masses d aigua que es desplacen dins els oceans com si fossin autèntics rius oceànics. Són produïts per tres factors diferents: Vents dominants. En algunes zones els vents van gairebé sempre en una mateixa direcció i produeixen corrents superficials. Diferències de temperatura. L aigua freda propera als pols té tendència a enfonsar-se, mentre que l aigua més càlida de les zones equatorials es desplaça per la superfície cap als pols. Diferències de salinitat. En alguns llocs es produeix una evaporació intensa que fa que augmenti la salinitat de l aigua. Aquesta aigua és més densa i tendeix a enfonsar-se, i això provoca corrents. Les marees. Són pujades i baixades periòdiques de l aigua del mar, produïdes per l atracció gravitatòria de la Lluna, i també per la del Sol, tot i que en menys intensitat. 144

145 3 L aigua dels continents Gairebé tota l aigua que utilitzem habitualment es troba als continents. L aigua continental té un contingut en sals molt més baix que l aigua marina, i per això l anomenem aigua dolça. L aigua dolça es pot trobar en llocs ben diversos: als llacs, rius, torrents i rieres, aigües subterrànies, pantans i glaceres. Els llacs. Són acumulacions d aigua que ocupen depressions del terreny. N hi ha que són molt grans i profunds, com per exemple el llac Victòria, que és a prop del naixement del Nil. Els rius. Són cursos d aigua permanent. A l Estat espanyol, el riu més cabalós és l Ebre, i el més llarg, el Tajo. El més cabalós del món és l Amazones, que també és el més llarg amb quilòmetres de recorregut. Els torrents i les rieres. Són cursos d aigua que es mantenen secs una bona part de l any. A les zones més àrides hi ha rambles, que es mantenen seques durant uns quants anys. En moments de precipitacions intenses, l aigua circula per les rambles amb una gran violència, i això fa que siguin molt perilloses. Les aigües subterrànies. Són acumulacions d aigua que amaren les roques del subsòl. De vegades poden formar llacs o rius subterranis a les zones on les roques s han dissolt i han format coves. Les zones pantanoses, les maresmes i els aiguamolls. Són llocs on el sòl es manté entollat tot l any. La profunditat de l aigua en aquests llocs és molt variable. També poden ser d aigua salada si es troben a prop de la costa. Les glaceres. Són acumulacions de glaç. Als pols formen els casquets polars glacials, i a les muntanyes més altes, les glaceres alpines. Les aigües subterrànies tan sols formen llacs i rius a l interior de coves i galeries. 9. Què són les rambles? En quines condicions poden resultar perilloses? Els aiguamolls tenen un gran valor ecològic perquè són l hàbitat de moltes espècies, especialment d ocells. Quan les glaceres arriben al mar, es trenquen en fragments que es mantenen surant: els icebergs. 145

146 4 El cicle de l aigua Emissió de vapor d aigua Precipitació Quan plou, de seguida veiem que l aigua forma bassals i circula per la superfície en petits xaragalls. Quan després surt el sol i fa calor, l aigua de la pluja no tarda a evaporar-se. Aquests processos constitueixen una part del cicle que l aigua duu a terme a la superfície terrestre. Els processos que tenen lloc en el cicle de l aigua són els següents: Evaporació. És el pas d aigua líquida a gas (vapor d aigua). L aigua passa de la hidrosfera a l atmosfera. Condensació. És el pas de gas a aigua líquida, i forma la rosada i els núvols, que poden produir precipitacions. Escolament superficial. És el moviment de l aigua per la superfície terrestre, i forma els rierols, els torrents i els rius. Infiltració. És la penetració al subsòl de l aigua de la superfície. És més eficaç com més porós és el sòl. Moviment dels núvols Condensació en forma de núvols Precipitació Precipitació Evaporació Escolament superficial Evaporació Evaporació Infiltració Transpiració Aigua subterrània Roques del sòl Aigua subterrània 10. En el cicle de l aigua, l aigua pot passar de l atmosfera a la hidrosfera. També pot passar de la biosfera a l atmosfera? Per mitjà de quin procés? 11. Explica el paper que té el Sol en el cicle de l aigua. 146

147 5 L aigua que necessitem L aigua és la substància més abundant en els éssers vius. A més, les persones hem d ingerir entre 1,5 i 2 litres d aigua al dia per reposar la que perdem a través de la suor, l orina i la respiració. Aquesta quantitat pot ser molt més elevada els dies calorosos o quan fem molt exercici físic. Els usos de l aigua L ús que es fa de l aigua varia moltíssim d un país a un altre, i també d unes zones a unes altres. A l Estat espanyol, la major part de l aigua s utilitza per a l agricultura. Sol ser aigua no potable, però tot i així és un recurs valuós i car. Una altra part important es dedica a la indústria, en els processos de la qual també s utilitza aigua no potable. La resta de l aigua que consumim es dedica a ús domèstic. Es tracta d aigua potable usada en l alimentació, la neteja, etc. Mesures d estalvi d aigua Cadascú de nosaltres utilitzem diàriament al voltant de 160 litres d aigua potable per beure, cuinar, rentar-nos, fregar els plats i el terra, rentar la roba i altres usos. Podem reduir fàcilment aquesta quantitat si adoptem uns quants hàbits adequats, com ara els següents: Dutxar-nos en comptes de banyar-nos i tancar l aixeta mentre ens ensabonem. Utilitzar el rentavaixella i la rentadora omplint-los bé abans de posar-los en marxa. Instal lar dispositius d estalvi a la cisterna del vàter. Tancar l aixeta mentre ens raspallem les dents. Ésser viu Alga Enciam Medusa Fetus humà Persona jove Percentatge d aigua 98 % 93 % 97 % 94 % 65 % 12. Calcula quants quilograms d aigua hi ha al teu cos. 13. Una manera senzilla de reduir el consum d aigua és introduir una ampolla plena d aigua a la cisterna del vàter. Explica què s aconsegueix amb aquesta mesura. A FONS Sistemes de reg En molts llocs encara s utilitza un sistema de reg per inundació, que consisteix a inundar el camp de conreu amb l aigua que circula per una sèquia, establint torns entre els usuaris. És un sistema molt malversador, ja que l aigua que necessiten les plantes és tan sols una proporció petitíssima de la que s aboca al camp. El sistema de reg d aspersió no és gaire millor, ja que a l estiu s evapora una quantitat d aigua enorme, que no humiteja el sòl. El sistema de reg gota a gota, també anomenat reg localitzat, és, sens dubte, el més avantatjós perquè consumeix poca aigua i cada planta rep la que necessita. Als llocs que hi ha sistemes de reg d aspersió es recomana que s hi instal li un programador perquè el reg es faci durant la nit. Quin avantatge diries que té aquesta mesura? 147

148 6 L aigua potable Les plantes dessalinitzadores permeten obtenir aigua potable a partir de l aigua del mar. L aigua que surt de l aixeta a casa nostra és aigua potable i, per tant, la podem beure sense cap risc per a la nostra salut. Aquesta aigua s ha sotmès a un procés de potabilització que la fa apta per al consum humà. Segons l Organització Mundial de la Salut (OMS), l aigua ha de complir els requisits següents per ser potable: No ha de contenir substàncies nocives per a la salut; és a dir, no ha de contenir contaminants biològics (microbis patògens), ni químics (orgànics o inorgànics), ni radioactius. Ha de tenir una proporció determinada de gasos i de sals inorgàniques dissoltes. Ha de ser incolora o translúcida, inodora i de gust agradable. Esquema d una planta potabilitzadora 1. Captació i desbast. S agafa l aigua de les reserves naturals (rius, embassaments, aigües subterrànies, etc.) i es fa passar per unes reixetes per treure n les restes de vegetació i sorra. 2. Pretractament. Es mescla amb carbó activat, que reté les partícules, i amb ozó, que elimina els bacteris i virus. S hi afegeixen, a més, substàncies químiques que eliminen altres productes dissolts. 5. Bombament i distribució. S hi afegeix una altra petita quantitat de clor, que en garanteix la puresa durant la distribució, i es bombeja als llocs de consum. 4. Cloració i decloració. S hi afegeix clor, que elimina tota mena d organismes. A continuació, se n retira una gran part del clor utilitzant un òxid de sofre, i ja és a punt per distribuir-la. 3. Decantació i filtració. Es deixa en repòs perquè els llots es dipositin, i es fa passar per filtres de sorra molt fina. 14. De vegades l aigua de l aixeta té un gust lleuger de clor. De tota manera, durant el procés de potabilització l aigua es declora amb òxid de sofre. En quina fase del procés s hi torna a afegir clor i amb quina finalitat? 148

149 7 La qualitat de l aigua Quan ens banyem a la platja, en un embassament o en un riu, cal que sempre siguem prudents, no solament per prevenir accidents, sinó també per evitar banyar-nos en aigües que poden estar contaminades i que, per tant, poden perjudicar la nostra salut. La contaminació de l aigua La contaminació de l aigua dels continents i dels mars és un problema molt greu que té causes diverses, entre les quals destaquen les següents: Els abocaments de les indústries i de les aigües provinents de granges. Les aigües residuals dels nuclis urbans. Els abocaments de vaixells petroliers al mar. L ús de fertilitzants i plaguicides en els conreus, que es poden infiltrar en el sòl i contaminar els rius i les aigües subterrànies. Per evitar la contaminació de l aigua es duu a terme la depuració dels abocaments (industrials, agrícoles, ramaders, urbans, etc.) en plantes depuradores, que eliminen les substàncies contaminants abans d abocar l aigua als rius o al mar. El que nosaltres podem fer Tots podem contribuir a mantenir la hidrosfera neta. Ho podem aconseguir prenent mesures com ara les següents: No llençar escombraries a la muntanya, als rius, als llacs, als embassaments ni a les platges. Les has de guardar en una bossa i llençar-les en un contenidor. No llençar pel desguàs pintures, olis ni dissolvents, que dificulten molt la depuració de les aigües residuals. T has d informar on pots dipositar aquests productes químics perillosos a la població on vius. No llençar les piles i bateries a les escombraries. Des d un abocador, les substàncies contaminants poden anar a parar a un riu. Les has de dur als contenidors especials o deixar-les a les botigues que en venen. La bandera blava europea indica que la qualitat de l aigua, la neteja de la platja i la recollida de residus són correctes. Molts animals marins moren ennuegats en ingerir bosses de plàstic o enganxats en plàstics en forma d anella. A FONS El procés d una planta depuradora 1. Pretractament i decantació primària. S eliminen de l aigua els objectes sòlids de mida gran i l aigua s emmagatzema en tancs a l aire lliure. 2. Tractament biològic. S hi afegeixen bacteris que consumeixen la matèria orgànica. L aigua es remena per mesclar-la bé amb oxigen, fet que afavoreix l acció d aquest tipus de bacteris. 3. Decantació secundària. Se n separen els llots produïts per l acció bacteriana. Per acabar, l aigua es filtra i es desinfecta abans d abocar-la al riu o al mar. 149

150 A FONS Quan la hidrosfera esdevé una amenaça Les pluges de la tardor, els rius, el mar i la neu són, normalment, una font de beneficis i de diversió, alhora que els rius, el mar i les muntanyes són llocs de descans on gaudir de la natura. De vegades, però, tant l aigua de les precipitacions, dels rius i del mar com la neu causen catàstrofes que provoquen pèrdues molt greus, tant humanes com materials. Inundacions. Es produeixen quan un riu augmenta de cabal i es desborda. Els conreus, les granges i les construccions que hi ha a les vores del riu resulten molt malmesos. El litoral mediterrani i la costa cantàbrica són propensos a aquestes inundacions en èpoques de pluges fortes, especialment als llocs propers a les desembocadures dels rius. Pluges torrencials. La gota freda és una situació metereològica típica del litoral mediterrani al final de l estiu i a l inici de la tardor. Es produeix quan l aire a les capes baixes de l atmosfera és càlid i molt humit, i a la part alta de la troposfera entra una massa d aire molt fred. Això provoca precipitacions molt intenses, que al seu torn produeixen inundacions. Tsunamis. Són onades gegantines provocades per un terratrèmol produït al fons del mar. Tenen una capacitat destructiva enorme sobre les poblacions costaneres, i són la causa de la pèrdua de moltes vides humanes. El mes de desembre del 2004, un tsunami va causar la mort de persones al sud-est asiàtic. A l Estat espanyol, el risc de tsunamis es localitza a les illes Canàries. Allaus de neu. Es produeixen quan la neu dipositada en una muntanya es precipita pendent avall de forma violenta per diversos factors, com ara la quantitat i les característiques de la neu, el pendent de la muntanya i la climatologia. La massa de neu que es desprèn pot assolir velocitats de fins a 200 km/h i s enduu tot el que troba per on passa fins a arribar a la vall. 15. Quines condicions metereològiques són les que determinen la formació d una gota freda? Quina part de l Estat espanyol és especialment propensa a la formació de gotes fredes i en quina època de l any? 16. El Japó és un país format per diverses illes en les quals el risc de terratrèmols és molt elevat. Quin risc afegit presenten les zones costaneres del Japó? Raona la resposta. 17. Explica per què és perillós caminar pels vessants d una muntanya quan s hi ha acumulat una gran quantitat de neu. Hi ha el mateix risc a l hivern que a la primavera? 150

151 Ciència a l abast Control de variables en un experiment. La formació dels núvols La condensació del vapor en forma de gotes d aigua líquida origina els núvols. En aquest procés del cicle de l aigua influeixen diversos factors: la temperatura de l aire, la humitat de l aire, la pressió atmosfèrica, la presència de partícules de pols a l atmosfera, etc. Si volem esbrinar com influeix la temperatura en la condensació del vapor d aigua, hem de comparar masses d aire que es trobin a diferents temperatures però que tinguin idèntics els altres factors. Aquest procés de mantenir iguals totes les variables i modificar-ne tan sols una es diu control de variables d un experiment. L única variable que canviem és la variable independent; en aquest cas, la temperatura. A continuació farem un experiment per esbrinar com influeix la temperatura en l eficàcia de la condensació. Utilitzarem quatre gots de vidre amb aigua a temperatures diferents i observarem si la humitat de l aire es condensa a l exterior dels gots. 60 C 18 C 6 C 0 C A B C D A B C D 1. Damunt d una taula posem quatre gots de vidre iguals, retolats amb A, B, C i D, i amb un termòmetre a l interior. Com que els quatre gots estan sobre la mateixa taula i molt a la vora els uns dels altres, podem considerar que l aire que hi està en contacte és idèntic pel que fa a la pressió atmosfèrica, la densitat, el contingut en humitat, les partícules, etc. És a dir, considerem que totes aquestes variables són variables controlades. 2. Omplim el got A amb aigua molt calenta; el B, amb aigua a temperatura ambiental; en el C hi posem aigua i tres glaçons, i el D l omplim de glaçons. És important que els gots estiguin ben secs per la part exterior. 3. Esperem uns vint segons i anotem si s ha produït una condensació a la cara externa de cadascun dels gots. La temperatura del got indicada pel termòmetre és la variable independent. El grau de condensació de la humitat de l aire depèn de la temperatura, i per això rep el nom de variable dependent. La resta de les variables (pressió, temps transcorregut, humitat de l aire, etc.) són iguals per als quatre gots, i per això les considerem variables controlades. Got A Temperatura 60 C Condensació Sense condensació. B 18 C Sense condensació. C 6 C Gotes petites. D 0 C Gotes grosses que rellisquen pel got. 18. Deixa anar una mica d alè sobre els gots per aportar aire més humit i observa si augmenta la condensació en algun. Descriu el que passa. Quina de les variables controlades has modificat? 19. Si repeteixes l experiment amb gots de materials diferents (el got A de plàstic, el B de metall, el C de vidre i el D de ceràmica) i els poses en habitacions diferents, tindria la mateixa validesa l experiment? Explica el perquè. 151

152 Activitats 20. Copia aquest diagrama de sectors, que representa la distribució de l aigua dolça de la hidrosfera, i indica què representa cada sector. C 21. Escriu un resum del que va passar amb la hidrosfera dels quatre planetes interiors: Mercuri, Venus, la Terra i Mart. 22. En quins tres estats es troba l aigua a la superfície terrestre? Indica què forma l aigua en cada cas. 23. L aigua arrossega les sals en dissolució fins al mar, i també transporta substàncies nutritives a la nostra sang. Quina propietat és la que permet dur a terme aquests dos fets? B A 26. El clima del Baix Camp i del Maresme presenta menys diferències de temperatura entre l hivern i l estiu que el clima de les zones de l interior, com ara la Noguera o els Pallars. Quina és la causa d aquesta diferència? Quina propietat de l aigua permet explicar-la? 27. La salinitat de l aigua del mar és del 3,5 %, o també del 35. Explica què significa aquesta dada. Quants grams de sal podem obtenir de l evaporació de 100 litres d aigua marina? 28. Als deserts no plou gairebé mai, però quan hi cau un xàfec, l aigua quasi no s infiltra en el sòl, sinó que forma torrents molt impetuosos que produeixen una intensa erosió. Pots explicar per què passa això? 29. Què són els casquets glacials? En què es diferencien de les glaceres alpines? 30. Fixa t en aquest esquema del cicle de l aigua. 24. Observa en els dos dibuixos següents com la superfície d un líquid es corba en el punt de contacte amb un got. Aquest tipus de forma s anomena menisc. Aigua. Mercuri. El mercuri és una substància molt poc adherent i, per tant, no mulla les superfícies. Observa els meniscos de l aigua i del mercuri i intenta explicar en què es diferencien, i a què és deguda la diferència entre els dos. 25. En un dia calorós, reguem el terra i notem que refresca l ambient. A què és degut aquest efecte? Quina relació té amb el fred que sentim quan sortim mullats de l aigua? a) Copia l esquema i situa al lloc que correspongui cadascun dels fenòmens següents: evaporació, condensació, precipitació, escolament superficial i infiltració. b) Observa que en el dibuix hi ha un volcà. Quin paper representa l activitat volcànica respecte de la hidrosfera? c) Quin paper duen a terme els vegetals en el cicle de l aigua? 31. Repassa els requisits que ha de tenir l aigua potable segons l OMS. Quins tipus de contaminació s hi esmenten? 152

153 32. Una aixeta oberta aboca, normalment, uns 15 litres per minut. a) Si ens rentem les dents tres vegades al dia i ens dutxem una vegada al dia, calcula quanta aigua pots estalviar si redueixes en cinc minuts el temps de la dutxa i si tanques l aixeta durant els dos minuts en què et raspalles les dents cada vegada. b) Calcula quin percentatge representa aquesta quantitat respecte dels 160 litres diaris que consumeix una persona de mitjana. 33. Quines són les principals fonts de contaminació relacionades amb l activitat humana? 34. Omple totalment d aigua una ampolla petita de plàstic. Tanca-la bé i posa-la al congelador. Segons el tipus de plàstic de què estigui feta, l ampolla es pot trencar o deformar. a) Per què passa això? b) Si l ampolla fos de vidre, què passaria? c) Explica la relació d aquesta experiència amb el trencament de roques per la congelació de l aigua. 35. Llençar una pila gastada a les escombraries sembla un gest inofensiu, però en realitat és una agressió al medi ambient. Explica quin tipus d impacte causen les piles que es llencen a les escombraries. UNA ANÀLISI CIENTÍFICA L ús de l aigua Quan fem servir aigua per beure, per cuinar o per regar, aquesta aigua no torna als cursos fluvials d on s ha obtingut. En aquests casos es diu que s ha fet un ús consumptiu de l aigua, perquè s ha produït un consum sense retorn. En canvi, quan s utilitza aigua per fregar, per dutxar-se, per produir energia hidroelèctrica, com a refrigerant en les indústries, etc., l aigua torna als cursos fluvials, i per això es diu que se n ha fet un ús no consumptiu. 36. Quan usem aigua per rentar la roba o els plats, estem fent un ús consumptiu o no consumptiu de l aigua? 37. L aigua que s utilitza en usos no consumptius pot resultar contaminada o no. Busca en el text anterior un exemple d ús no consumptiu que contamini l aigua i un altre que no la contamini. 38. Les plantes depuradores que s instal len a les ciutats serveixen per netejar l aigua traient-li els contaminants abans de retornar-la als rius. L aigua que arriba a aquestes plantes ha tingut un ús consumptiu o no consumptiu? 39. A tot l Estat espanyol, s utilitza de mitjana entre el 75 i el 80 % de l aigua d ús consumptiu per regar. Si un any es destinen a usos consumptius hm 3, quants hm 3 s han dedicat al reg i quants a altres usos? 40. A les grans ciutats, aproximadament el 72 % de l aigua d usos consumptius és per al consum humà i tan sols el 27 % es fa servir per a altres usos. Compara aquestes dades amb les de la pregunta anterior i explica la diferència entre els dos percentatges. 41. A Catalunya s està començant a fer servir aigua de mar dessalada. La dessalinització és el procés que permet obtenir aigua dolça a partir de l aigua del mar. On creus que seria més convenient instal lar plantes dessalinitzadores, a l Empordà o al Tarragonès? Raona la resposta. 42. Se sol considerar que, dins dels usos consumptius, el reg és el que menys afecta el cicle de l aigua. Trobes alguna raó per considerar-ho així? 153

154 Resum Distribució de l aigua Mars i oceans: 97 %. Aigua dolça: 3 %, de la qual: Glaç de les glaceres: 78 %. Aigües subterrànies: 21 %. Aigües superficials: 1 %. Propietats de l aigua És un bon dissolvent. Serveix com a mitjà de transport a l interior dels éssers vius. Absorbeix una gran quantitat de calor. Atenua les diferències de temperatura en el clima. Té una dilatació anòmala quan es congela. El glaç sura. És adherent. Amara les roques, queda retinguda al sòl i puja pels vasos conductors de les plantes. LA HIDROSFERA Moviments de l aigua dels oceans El cicle de l aigua L aigua dels oceans presenta tres moviments: Les onades. Són ones produïdes pel vent. Mesclen la massa d aigua, erosionen els penya-segats i transporten materials. Els corrents marins. Són desplaçaments de masses d aigua produïts per vents dominants i/o diferències de salinitat i/o temperatura. Les marees. Són pujades i baixades de l aigua produïdes per l atracció de la Lluna i, en menys intensitat, del Sol. És el conjunt de passos i processos que experimenta l aigua de la hidrosfera per la superfície terrestre i l atmosfera. Els processos que tenen lloc en el cicle de l aigua són l evaporació, la condensació, la precipitació, la infiltració i l escolament superficial. Ús de l aigua A l Estat espanyol la major part de l aigua s utilitza en l agricultura. També es fa servir en la indústria i per a ús domèstic. L aigua es potabilitza a les plantes potabilitzadores, on se sotmet a diversos processos: Captació i desbast. Pretractament i ozonització. Decantació i filtració. Cloració i decloració. Bombament i distribució. L aigua es contamina per: Abocaments d indústries i granges. Aigües residuals de nuclis urbans. Abocaments de petroli. Pesticides i fertilitzants. 43. Explica què anomenem aigua salada i aigua dolça. Quina proporció d aquests dos tipus d aigua hi ha a la hidrosfera? En quines formes es pot trobar l aigua dolça? 44. Descriu les fases de què consta el procés de depuració d aigües residuals. 45. Elabora un esquema semblant al del resum de la unitat amb les característiques de l aigua dels oceans. 154

155 Sobre l aigua L últim estiu vaig llogar una caseta de camp a la riba del Sena, a diverses llegües de París, i hi anava a dormir totes les nits. Vaig fer, al cap d uns dies, la coneixença d un dels meus veïns, un home de trenta a quaranta anys, que era ben bé el tipus més curiós que mai no havia vist. Era un vell canoer, però un canoer de debò, sempre prop de l aigua, sempre sobre l aigua, sempre en l aigua. Devia haver nascut en un canot, i morirà certament en el canotatge final. Una nit que ens passejàvem per la riba del Sena, li vaig demanar que em contés algunes anècdotes de la seva vida nàutica. I heus ací que immediatament el meu bon home s anima, es transfigura, esdevé eloqüent, gairebé poeta. Tenia en el cor una gran passió, una passió devoradora, irresistible: el riu. Ah! em va dir, quants records tinc d aquest riu que veieu córrer al nostre costat! Vosaltres, habitants de carrers, vosaltres no sabeu pas què és el riu. Però escolteu aquesta paraula a un pescador. Per a ell, és la cosa misteriosa, profunda, desconeguda, el país dels miratges i de les fantasmagories, on es veuen, de nit, les coses que no són, on se senten sorolls que no es coneixen, on es tremola sense saber el perquè, com si es travessés un cementiri: i és, en efecte, el més sinistre dels cementiris, aquell on no es té tomba.»la terra és limitada per al pescador, i a l ombra, quan no hi ha lluna, el riu és il limitat. Un mariner no sent el mateix per la mar. Sovint és dura i maligna, és veritat, però crida, udola, és lleial, la gran mar; mentre que el riu és silenciós i pèrfid. No brama, flueix sempre sense soroll, i aquest moviment etern de l aigua que corre és més esgarrifós per a mi que no les altes onades de l oceà.»alguns somniadors pretenen que la mar amaga en el seu si immensos països blavosos, on els ofegats roden entre els grans peixos, enmig d estranys boscos i en grutes de cristall. El riu no té més que pro- COMPRENC EL QUE LLEGEIXO 46. Tot i que el canoer parla amb por del riu, en diu alguna cosa bonica? 47. El canoer considera que el riu és perillós? Per què? funditats negres, on un es podreix en el llot. No obstant, és bell quan brilla amb el sol ixent i quan clapoteja dolçament entre els seus marges coberts de canyissos que murmuren.»el poeta digué, parlant de l oceà: Oh, onades, si en sabeu de llòbregues històries! Onades profundes, temudes per mares agenollades us les conteu quan pugen les marees i és això el que us fa aquestes veus desesperades que teniu, al vespre, quan veniu cap a nosaltres.»i bé, penso que les històries xiuxiuejades pels canyissos prims amb les seves veuetes tan dolces deuen ser encara més sinistres que els drames llòbrecs contats pels brams de les onades.»però ja que em demaneu algun dels meus records, us diré una singular aventura que em va passar ací, ara fa una desena d anys. GUY DE MAUPASSANT, La tomba i altres contes d horror. Brosquil Edicions (text adaptat) 48. Per què el canoer era un tipus curiós? 49. L autor utilitza un llenguatge molt poètic en alguns fragments del text. Amb quina finalitat? EL RACÓ DE LA LECTURA NO T HO PERDIS Llibres: La barca groga GIUSEPPE BUFALARI. Editorial Edebé Novel la d aventures a l oceà. El galió de les illes Cies JOSEP LORMAN. Edicions de La Galera Un grup d arqueòlegs catalans descobreix un valuós tresor. El naufragi del Zanzíbar MICHAEL MORPURGO. Edicions de La Magrana A l illa de Bryher hi arriba un vaixell, el Zanzíbar. En la pantalla: El viaje del agua. Documentals BBC-El País Els recursos naturals. El cicle de l aigua. En la xarxa: inici.jsp. Pàgina de l Agència Catalana de l Aigua. Pàgina molt completa que inclou un apartat extens sobre la hidrosfera. 155

156 0 Els minerals Diamant Cullinan. PLA DE TREBALL En aquesta unitat Aprendràs què són els minerals i quins són els components i les característiques que tenen. Diferenciaràs entre la matèria amorfa i la matèria cristal lina. Coneixeràs la classificació dels minerals i els representants més importants de cada grup. Reconeixeràs els processos que poden donar origen als minerals. Estudiaràs les principals propietats dels minerals. Coneixeràs les maneres en què s extreuen els minerals i els usos que se n fan. Aprendràs a elaborar una taula amb les propietats dels minerals, i així els podràs reconèixer. Diamant.

157 El mineral més preuat i valuós que hi ha és, sens dubte, el diamant. El 25 de gener de 1905, el supervisor d una mina de diamants a Sud-àfrica va veure que una cosa brillant sobresortia de terra i el va començar a excavar amb un tallaplomes. Primer li va semblar que era un tros de vidre, però aviat va veure que es tractava d un diamant enorme de més de mig quilogram, exactament quirats. Va posar la pedra en una caixa forta i en va informar el president de la companyia, Sir Thomas Cullinan. Van portar l enorme diamant en brut a Johannesburg per vendre l, però, durant dos anys, no el va voler comprar ningú. La pedra es va conèixer amb el nom de diamant Cullinan i al final la van regalar, el 9 de desembre de 1907, al rei Eduard VII en el seu seixanta-sisè aniversari. El rei la va enviar a Amsterdam perquè la tallessin. Després de sis mesos d estudiar-la, la van tallar i en van obtenir 9 gemmes grans i 96 de més petites, amb un pes total de quirats. El diamant polit més gran que se n va obtenir és el Cullinan I, de 530 quirats, i és el més gran que existeix fins ara. Està encastat al ceptre reial de les joies de la corona britànica. RECORDA I RESPON 1. Per què creus que els diamants tenen tant valor? 2. Alguns minerals es presenten com a cristalls amb cares planes i formes geomètriques. Coneixes algun mineral que tingui aquest aspecte? 3. Saps què és un jaciment mineral? a) Un mineral molt valuós. b) Una zona de l escorça on és especialment molt abundant un mineral, o més d un. c) Un mineral del qual es pot obtenir un producte d interès industrial, com ara el ferro. d) El material que podem obtenir processant industrialment un mineral. Busca la resposta El diamant és famós, entre altres coses, perquè és el mineral més dur que hi ha, el mineral que cap altre pot ratllar... O potser sí? Amb què es pot ratllar un diamant?

158 1 Els materials de la geosfera Elements més abundants de l escorça terrestre Elements Oxigen (O) Silici (Si) Alumini (Al) Ferro (Fe) Calci (Ca) Sodi (Na) Potassi (K) Magnesi (Mg) Titani (Ti) Hidrogen (H) Carboni (C) Percentatge en pes (%) ,9 4,5 3,5 2,5 2,5 2,2 0,40 0,22 0,19 Gairebé la meitat del pes de la calcita correspon a oxigen. Les pedres que podem agafar de terra tenen un aspecte sòlid i resistent, i algunes són molt dures i força pesants. En aquestes pedres, gairebé la meitat del seu pes és oxigen. L oxigen és l element més abundant a l escorça terrestre, molt més que el silici, que és el següent pel que fa a l abundància. En qualsevol roca o mineral podem trobar oxigen formant part de la seva composició química, i en gairebé tots també hi ha silici. Els minerals Els minerals són sòlids formats per la combinació química dels elements que hi ha a l escorça terrestre. Les roques estan constituïdes per minerals. Per exemple, el carboni, el calci i l oxigen es combinen i formen un mineral anomenat calcita, en què el 12 % del pes del mineral correspon a carboni; el 40 %, a calci, i el 48 % restant, a oxigen. Però no tots els minerals tenen oxigen en la composició. Per exemple, el cinabri està compost per sofre i mercuri. Es coneixen més de tres mil minerals diferents, i cada any se n descobreixen entre 20 i 50 de nous, gairebé tots minerals argilosos. Un mineral ha de presentar les quatre característiques següents: Ser sòlid. Els líquids i els gasos no són minerals. Ser natural. Les substàncies creades artificialment als laboratoris no són minerals. Tenir un origen inorgànic. Les substàncies produïdes pels éssers vius, com per exemple el sucre, no són minerals. Tenir una composició química homogènia. Això vol dir que totes les parts del mineral han d estar formades per la mateixa substància. A FONS Diamants i mines de llapis 1. Escriu una definició de mineral que contingui les quatre característiques que l identifiquen. 2. Quina relació hi ha entre els minerals i les roques? El diamant és carboni pur, format a l interior terrestre a enormes pressions i temperatures molt altes. El grafit també és carboni pur, però es forma d una manera ben diferent. La manera en què s ordena internament el carboni en els dos minerals és diferent, i també ho són les propietats de cada un. Quan una substància pot donar lloc a minerals diferents, es diu que aquests minerals són formes al lotròpiques. El diamant i el grafit són formes al lotròpiques del carboni. El diamant és el mineral més dur que hi ha, mentre que el grafit és tan tou que es desfà quan es frega contra el paper. 158

159 La composició dels minerals En les imatges de construccions que hi ha a dalt d aquesta pàgina podem veure que l estructura fabricada en el primer cas està formada amb peces de formes, mides i colors diferents i mesclades, mentre que en el segon cas totes les peces són iguals. El primer cas representa una mescla de diversos components diferents, mentre que el segon mostra una substància pura formada per un sol tipus de component. Els minerals són substàncies pures, en la composició dels quals intervé un únic tipus de substància. Per exemple, el mineral anomenat calcita està compost, únicament, per carbonat de calci. La composició dels minerals determina algunes de les seves propietats; per exemple, l òxid de silici, que forma el mineral quars, és més resistent al trencament que el sulfat de calci, que forma el guix. Tots els exemplars d un mateix mineral tenen les mateixes propietats, perquè, com que estan constituïts únicament per un tipus de substància, tots els exemplars del món tenen la mateixa composició. De tota manera, és freqüent que en la composició d un mineral hi hagi diverses impureses, que poden modificar algunes de les seves propietats, com per exemple el color. Llavors diem que aquest mineral té varietats. El quars és un mineral amb moltes varietats. Quars blanc o de llet. Quars rosa. Minerals amorfs i minerals cristal litzats L aspecte exterior d un mineral està determinat per la manera en què es disposen els seus components. Segons això, hi ha dos tipus de minerals: Els minerals amorfs. Són minerals els components dels quals estan desordenats, com l àgata. Els minerals cristal litzats. Són minerals els components dels quals estan disposats de manera ordenada, fet que produeix una matèria cristal lina. Alguns minerals cristal litzats, encara que no tots, també presenten un aspecte extern amb cares planes, vèrtexs i arestes. Aquests exemplars reben el nom de cristalls. Quars fumat. L àgata és quars (òxid de silici) amorf. El cristall de roca és quars (òxid de silici) cristal litzat. 159

160 2 La classificació i l origen dels minerals Les pedres de les muntanyes, la grava, els grans de sorra de les platges, alguns materials de construcció, com els maons, o són minerals o estan fets de minerals. Es coneixen milers de minerals diferents, i les seves combinacions formen una gran diversitat de roques i materials diferents. La majoria dels minerals contenen els dos elements més abundants a l escorça terrestre, l oxigen i el silici, i es coneixen amb el nom de silicats. Tots els altres minerals, que no contenen silici en la composició, reben el nom de no-silicats. Els silicats Els silicats són un grup de minerals que contenen, com a components principals, silici i oxigen. Quars. Colors variats. Feldspat. Color blanc o rosat. Alguns dels silicats abundants a l escorça terrestre i que formen part de moltes roques són els següents: El quars. És el mineral més característic de les roques granítiques. És molt dur i no s altera amb l aigua, cosa que fa que també sigui molt abundant als sediments arenosos dels rius. Els feldspats. Formen part de moltes roques de l escorça terrestre, com el granit i el basalt. El més conegut és el feldspat ortosa. Les miques. Són abundants en roques com el granit i els esquists. Les més habituals són la mica blanca o moscovita i la mica negra o biotita. Els feldspats i les miques s alteren amb l aigua i es converteixen en minerals d argiles. Els minerals de les argiles. Són els més variats i abundants a la superfície terrestre, ja que molts altres silicats, quan s alteren, es transformen en aquests minerals. Tenen molts usos industrials, com ara la caolinita, que és blanca i s utilitza per fer vaixelles, i la montmoril lonita, de colors vermellosos i amb la qual es fan teules i maons. L olivina. Rep aquest nom perquè és de color verd oliva. Abunda al mantell terrestre. A l escorça es troba en les roques volcàniques. Els silicats són els minerals més abundants tant a la Terra com a tots els planetes i satèl lits que coneixem. A més, són els components dels dos principals tipus de roques de l escorça terrestre: el granit i el basalt. Moscovita. Color blanc o groguenc, aspecte laminar. Biotita. Color negre, aspecte laminar. Argila. Color variat, aspecte amorf. Olivina. Color verd, cristal lí. 160

161 Els no-silicats Tot i que els silicats són els minerals més abundants, també hi ha molts altres minerals que no es componen de silici. Els no-silicats són un grup de minerals que no contenen silici en la composició. En aquest grup s inclouen, entre d altres, els següents: Els elements natius. En la composició dels elements natius únicament hi ha un sol element. L or, la plata, el coure i el sofre es troben en la natura en estat pur com a minerals. Els òxids. Estan compostos per oxigen combinat amb un altre element. L hematites i l oligist són òxids de ferro dels quals s extreu aquest metall. Els sulfurs. Estan constituïts per sofre combinat amb un metall. L esfalerita és sulfur de zinc; el cinabri, sulfur de mercuri, i la galena, sulfur de plom, i d ells s obtenen aquests metalls. Els sulfats. La fórmula dels sulfats conté sofre, oxigen i un metall. L epsomita és un sulfat de magnesi que s usa com a laxant infantil. Els carbonats. Contenen carboni, oxigen i un metall. La magnesita és un carbonat de magnesi. La calcita és carbonat de calci. Els halurs. Es componen d un metall combinat amb clor o amb fluor. L halita o sal gemma és clorur de sodi. La fluorita és fluorur de calci. L origen dels minerals Perquè es formi un mineral, cal que els seus components es trobin en la quantitat suficient i a una temperatura adequada. D altra banda, la formació de matèria cristal lina, que és la que té els seus components ordenats, requereix temps (milers d anys). Els minerals es poden originar en tres tipus de situacions: Dins d una massa de roca fosa situada a l interior de l escorça terrestre. Així es formen minerals com els feldspats o l olivina. En les roques sòlides sotmeses a altes pressions i temperatures dins de l escorça terrestre. En aquestes condicions, hi ha minerals que es transformen en un altre tipus de minerals. Així és com s origina, per exemple, la moscovita a partir d alguns minerals de les argiles. A la superfície terrestre, a causa de la cristal lització de substàncies dissoltes en l aigua. Així es formen el guix i la calcita. Or natiu. Halita. Color blanc o transparent, cristal lina. 3. Quina diferència hi ha entre els silicats i els no-silicats? 4. El diamant és un mineral format únicament per carboni. A quina classe de minerals pertany? 5. Busca en els conceptes clau el significat dels termes següents: òxid, sulfur, sulfat, carbonat i halur. La calcita dipositada per l aigua que degota a les coves forma les estalactites. 161

162 3 Les propietats dels minerals La pirita té una lluïssor metàl lica i color groc llautó. De vegades, la superfície de la pirita s enfosqueix a causa de l oxidació. L oligist té la ratlla de color vermell. La mica s exfolia fàcilment en làmines. Si comparem diversos exemplars de galena recollits en llocs diferents, veurem que tots tenen la mateixa densitat, la mateixa lluïssor, el mateix color, etc. Aquestes propietats estan determinades per la seva composició i per l estat de cristal lització en què es troben. Per això podem identificar un mineral observant-ne les propietats. El color. És el tipus de llum que reflecteix el mineral quan és il luminat amb llum blanca. De vegades, el color que presenta a les superfícies exposades a l exterior és diferent del de les superfícies que no hi han estat exposades. La lluïssor. És la manera en què el mineral reflecteix la llum. La lluïssor pot ser metàl lica, si el reflex és semblant al d una superfície de metall; vítria, si és semblant al del vidre; greixosa, com el d una superfície untada; mat, si té un aspecte apagat i sense lluïssor; etc. La duresa. És la resistència a ser ratllat. El guix es ratlla amb l ungla, mentre que per ratllar la calcita cal un objecte metàl lic. El diamant és el mineral més dur i tan sols es ratlla amb un altre diamant. El color de la ratlla. És el color del polsim que es produeix quan es ratlla un mineral, que no sempre coincideix amb el de la superfície del mineral. També es pot veure com el color que deixa si el freguem amb una superfície de porcellana. L exfoliació. És la propietat de fracturar-se en fragments que conserven cares planes. La mica s exfolia en làmines, i la galena, en cubs. L escala de Mohs La duresa dels minerals s expressa amb un nombre referit a una escala de deu minerals anomenada escala de Mohs, en honor del geòleg alemany Friedrich Mohs, que la va proposar el Cada mineral ratlla tots els que tenen un nombre igual o més baix que ell, i és ratllat pels que tenen un nombre igual o més gran que el seu. Als minerals que no estan en aquesta escala se ls dóna un nombre intermedi, expressat en forma decimal. La galena, per exemple, que ratlla el guix però que és ratllada per la calcita, té una duresa de 2,5. G G G Es ratllen amb un tros de vidre Es ratllen amb una navalla Es ratllen amb l ungla F F F 1. Talc. 2. Guix. 3. Calcita. 4. Fluorita. 5. Apatita. 6. Ortosa. 162

163 4 La importància i la utilitat dels minerals Si observem amb una lupa uns cristalls de sal, hi podrem veure petits cubs amb cares planes que indiquen que és una substància cristal litzada. La sal comuna és un mineral que s anomena halita. L halita té una importància i una utilitat molt evidents: forma part de la nostra alimentació. Però hi ha molts altres minerals que també són molt importants en la nostra societat pels diversos usos que en fem: Obtenció de metalls. El plom s obté de la galena; el zinc s obté de l esfalerita, i el mercuri, del cinabri. El ferro s obté de diversos òxids, com l hematites i la magnetita. Indústries ceràmiques. Els minerals de les argiles s utilitzen per fabricar tota mena de ceràmiques, vaixelles, maons, rajoles, etc. Elaboració de materials. El guix i l escaiola que se n obté s utilitzen en la construcció; la calcita s usa per elaborar ciment; amb el quars es fabrica vidre; etc. Joieria. L or, la plata, el platí i les pedres precioses, com per exemple el diamant, el robí, la maragda o el safir, s utilitzen en joieria. L obtenció dels minerals Els minerals són components de les roques, a l interior de les quals es troben dispersos. Per exemple, si triturem un quilogram de granit obtenim uns 340 g de quars, amb el qual podem fabricar vidre. Però no sempre cal fer aquesta feina per obtenir un mineral, ja que de vegades els minerals es troben en una concentració molt més elevada del que és habitual. Aleshores es diu que formen un jaciment mineral. L explotació d aquests jaciments es pot fer de diverses maneres: Explotacions a cel obert. Quan el jaciment està situat a poca profunditat, s excaven el sòl i les capes de roca fins que s arriba a la zona on hi ha el mineral. S anomenen pedreres quan el que s extreu són pedres i materials per a la construcció i les obres públiques. Mines. Es duen a terme quan el jaciment està situat a una gran profunditat. Presenten túnels, galeries horitzontals i pous verticals que es ramifiquen per arribar a les zones on hi ha el mineral. La feina a les mines és especialment perillosa, i cal apuntalar molt bé les galeries per evitar que hi hagi esfondraments. G Ratllen el vidre 7. Quars. 8. Topazi. 9. Corindó. 10. Diamant. F La sal comuna és un mineral format per clorur de sodi. En les explotacions a cel obert s hi pot veure la característica excavació estructurada en terrasses. 6. Les propietats dels minerals s agrupen en: òptiques, que són les relacionades amb la manera de reflectir la llum, i mecàniques, que són les relacionades amb el comportament del mineral davant d una força. Classifica les propietats que hem descrit com a òptiques o mecàniques. 163

164 A FONS Explotacions mineres i impactes ambientals Les explotacions mineres comporten que s hagi de fer un gran moviment de terres, i això pot produir impactes greus en el medi ambient. Els materials s han de rentar per separar-ne el material útil, anomenat mena, del material sobrant, anomenat ganga. Aquesta acció pot contaminar l aigua de rius i rierols. A les explotacions a cel obert es destrueix la coberta vegetal. La circulació de camions, excavadores i altres vehicles pesants és una font de soroll i de contaminació de l aire, el sòl i l aigua. Els materials sobrants de l excavació s amunteguen i formen enormes runams de mina. Per evitar aquests impactes, la llei obliga les empreses que duen a terme l explotació d una mina a seguir els passos següents en totes les explotacions mineres: Prèviament a l explotació, han de fer un estudi d impacte ambiental, en el qual s estimen quins poden ser els efectes de l explotació sobre l aire, el sòl, les masses d aigua (rius, llacs...), els éssers vius, incloses les persones, i les propietats. Han d elaborar un projecte d explotació en el qual s ha d especificar no tan sols com es duran a terme l excavació, els moviments de terres, l extracció del mineral, etc., sinó també quines mesures es prendran per reduir al mínim els impactes previstos i com es tornarà al paisatge un aspecte comparable al que tenia abans de l explotació, un cop hagi acabat. Les mesures que es poden adoptar per restaurar el lloc després de l explotació reben el nom de mesures correctores de l impacte. Són mesures d aquest tipus, per exemple, les següents: Els líquids contaminants resultants de rentar el mineral, que s han hagut d anar acumulant en uns embassaments anomenats basses de llots, s han d evacuar fins al lloc on es podran depurar. S han de moure les terres per tornar al paisatge, tant com sigui possible, un aspecte semblant al que tenia abans de l explotació. S ha de reforestar la zona explotada amb les mateixes espècies vegetals que hi havia abans de l explotació. Per acabar, es pot iniciar l obra segons el pla previst i un cop ha estat aprovat per les autoritats tècniques corresponents. 07. La galena es troba de vegades dins de roques calcàries. En aquest cas concret, quina seria la ganga i quina la mena d aquesta explotació? 08. Què és un estudi d impacte ambiental? En quin moment d una explotació minera es duu a terme? 09. Què és el runam de mina? I una bassa de llots? 10. Explica en què consisteix una reforestació. Coneixes algun lloc on s hagi dut a terme una reforestació? 164

165 Ciència a l abast Anàlisi de resultats. Elaboració d una taula de dades sobre minerals Durant les investigacions científiques és freqüent que apleguem moltes dades diferents. Aquesta informació s ha d anotar de manera ordenada perquè resulti útil i fàcil de consultar per mitjà d una taula de dades. A continuació elaborarem una taula amb els resultats obtinguts en analitzar les propietats d alguns minerals. Sofre natiu. 1. Triem els minerals que volem estudiar. En aquest cas, tenim cinabri, sofre natiu, galena, calcita, pirita, guix i quars. Cinabri. 2. Elaborem la taula. Ho fem de la manera següent: Posem a la fila superior les característiques que anotarem de cada mineral: nom, color, aspecte, duresa, color de la ratlla. L última cel la la titulem «Característiques especials», per si volem anotar alguna propietat del mineral que ens cridi l atenció i ens serveixi per poder-lo reconèixer. Posem en la primera columna el nom dels minerals. 3. Fem les anàlisis de cada mineral. Per exemple, intentem ratllar-lo amb l ungla. Si no es ratlla, provem de fer-ho amb un clau o amb una navalla; si tampoc no es ratlla, ho provem amb un tros de vidre. 4. Emplenem les cel les. Si no apreciem cap característica especial interessant, deixem l última cel la en blanc. Calcita. Pirita. Galena. Quars. Guix. Mineral Cinabri Color Vermell Aspecte Irregular, no cristal litzat Duresa Es ratlla amb el clau Color de la ratlla Vermell Sofre Groc Irregular Es ratlla amb el clau Groc Galena Calcita Gris fosc Es ratlla amb el clau Característiques especials És molt dens És molt tou i lleuger. Fa una olor desagradable S exfolia en cubs. És molt dens Fa bombolles quan s hi tira àcid Pirita Cubs Guix Diversos colors Es ratlla amb l ungla Quars És molt dur 11. Fes una taula semblant a aquesta. Posa-hi els noms dels minerals que tinguis i completa-la. 12. Si un mineral no es pot ratllar amb el clau, aquest mineral pot ratllar el metall del qual està fet el clau? Fes-ne la prova i explica el resultat. 13. En comptes d aplegar les dades en una taula, podríem fer una fitxa per a cada mineral. Dissenya com seria una d aquestes fitxes, amb tots els apartats que consideris necessaris. 165

166 Activitats 14. L aire de l atmosfera té el 21 % d oxigen. On hi ha més oxigen, a l aire de l atmosfera o a les roques de l escorça terrestre? 15. Indica quins dels exemples següents són minerals i quins no ho són. Raona el perquè. Paper, sal, sucre, fusta, calcita, aigua líquida, cinabri, cera, plàstic i mantega. 16. Tots els minerals tenen oxigen en la composició? En coneixes cap que no en tingui? 17. De les característiques següents, copia les que no són pròpies dels minerals. a) És inorgànic. b) És una mescla de dues substàncies. c) Té una composició química homogènia. d) És artificial. e) És natural. f) És matèria orgànica. g) És sòlid. 18. De què depenen en gran part les propietats dels minerals? Què són les varietats d un mineral? 19. Un glaçó pot tenir cares planes, però no és un cristall. Has vist mai un cristall de glaç? Com és? Segons això, es pot considerar que el glaç és un mineral? 24. Les miques són minerals molt abundants en moltes roques de l escorça terrestre. Respon les preguntes següents sobre les miques. a) A quin grup de minerals pertanyen? b) Si són tan abundants en les roques, per què no abunden als sediments dels rius? c) Quina propietat presenten que es posa de manifest quan es fracturen? 25. La sal comuna és un mineral. Observa una mica de sal amb una lupa i determina si està cristal litzada i si té cares planes. A quin grup de minerals pertany? Quin és el nom científic d aquest mineral? 26. Molts minerals de les argiles s originen a partir de l alteració d altres silicats formats a l interior de l escorça terrestre. També es produeix el procés invers: els minerals de les argiles, quan són sotmesos a les altes pressions i temperatures de l interior de l escorça terrestre, es poden transformar en miques i en altres silicats. Amb aquesta informació, fes un esquema com el que hi ha a continuació i afegeix-hi els noms dels minerals i les explicacions que consideris pertinents. 20. L àgata i el cristall de roca són el mateix mineral, quars, però tenen aspectes i colors molt diferents. Pots explicar a què són degudes aquestes diferències pel que fa al color i a la forma externa que presenten? 21. Quin és el silicat que té una composició química més senzilla? En quines roques és molt abundant? 22. Indica quins dels objectes següents estan elaborats amb minerals d argiles. Rentamans, maó, paper, vidre, teula, bossa de plàstic, gerro de porcellana, plat de ceràmica, escaiola, pintura a l oli i suro. 23. Quin nom reben els minerals que no tenen silici en la composició? Quin criteri se segueix per classificar aquests minerals? 27. Copia les dues columnes següents i relaciona-les per mitjà de fletxes per indicar l origen de cada tipus de mineral. Guix Miques Feldspats Calcita Olivina Interior d una massa de roca fosa. Altes pressions i temperatures. Cristal lització de substàncies dissoltes en l aigua. 166

167 28. Explica per què els minerals formats a la lava que surt per un volcà, i que es refreden bruscament, solen presentar un aspecte amorf, mentre que els que s han format a l interior d una massa de granit, que s ha refredat lentament durant milers d anys, tenen un aspecte cristal litzat. 29. La fluorita és un mineral amb una varietat que, quan s il lumina amb llum blanca, és de color blau fosc, però si s il lumina amb llum ultraviolada té un color groguenc. Quin és, aleshores, el color de la fluorita? Raona-ho. 30. Busca al teu voltant objectes de lluïssors diferents i que es puguin classificar en aquests quatre grups: lluïssor metàl lica, vítria, greixosa i mat. 31. Quina duresa li donaries a un mineral que es pot ratllar amb el talc? I quina duresa tindria un mineral que ratllés el talc però que pogués ser ratllat pel guix? 32. Imagina t que tens un tros de calcita de color blanc groguenc i un tros de guix de color vermellós. Intentes ratllar un mineral amb l altre, i viceversa. En els dos casos obtens una ratlla vermella. El que veus és el color de la ratlla de la calcita o del guix? Explica el perquè. 33. El guix, igual que la mica, es pot separar en làmines fent servir una navalla. Quina propietat comparteixen aquests dos minerals? UNA ANÀLISI CIENTÍFICA Les activitats mineres Les mines subterrànies consten de pous verticals i de galeries horitzontals. En uns pous s instal len els ascensors que permeten l accés dels miners, i en uns altres pous, els sistemes d evacuació dels materials. És a les galeries on els miners duen a terme l extracció de les roques que contenen els minerals. El treball a les galeries es fa amb martells d aire comprimit i amb explosius, i és un treball dur i perillós, especialment quan es foraden roques que poden estar fracturades i provocar esfondraments, o roques saturades d aigua que poden produir una inundació ràpida de tota la galeria. La inhalació de pols de roca triturada és molt perjudicial per a la salut, per això els miners han de fer torns de poques hores i han de dur mascaretes especials de protecció. 36. Per què és perillós treballar en una mina subterrània? Explica quins són els dos riscos principals que tenen els miners i a què són deguts. 37. Explica quines de les tres situacions següents de la feina dels miners són perilloses i el perquè. a) Foradar roques molt dures. b) Foradar roques fracturades. c) Foradar roques molt profundes. 34. Què són els pous i les galeries d una mina? On es duu a terme l extracció de la roca que conté el mineral que es vol extreure? 35. A les mines més profundes es nota un gran augment de la temperatura a causa de la calor interna de la Terra. Aquest increment sol ser, aproximadament, d uns dos graus per cada cent metres de profunditat. Calcula quina temperatura hi deu haver al fons de la mina més profunda, que és a Sud-àfrica i té m de fondària. 167

168 Resum Són sòlids, d origen natural, inorgànics i de composició química homogènia. Els minerals són els constituents de les roques. Els elements més abundants a l escorça terrestre són l oxigen (47 % del pes de l escorça) i el silici (28 %). Els minerals es poden originar en tres tipus de situacions: Dins d una massa de roca fosa, com els feldspats o l olivina. Dins de roques sòlides sotmeses a pressions i temperatures elevades, com les miques. A la superfície terrestre, a partir de substàncies dissoltes en l aigua, com la calcita. ELS MINERALS Classificació Propietats Silicats. Tenen oxigen i silici en la composició. Els més importants són el quars, els feldspats, les miques, els minerals de les argiles i l olivina. No-silicats. Es classifiquen per la composició química en elements natius, òxids, sulfurs, sulfats, carbonats i halurs. El color. És el tipus de llum que reflecteix un mineral quan és il luminat amb llum blanca. La lluïssor. És la manera de reflectir la llum. La duresa. És la resistència que oposa a ser ratllat. Es mesura amb l escala de Mohs. El color de la ratlla. És el color de la pols que es desprèn d un mineral quan es ratlla. L exfoliació. És la propietat de trencar-se en fragments regulars, com ara làmines o cubs. Usos i obtenció Obtenció de metalls i altres elements. Fabricació de ceràmiques amb minerals de les argiles. Elaboració de diversos materials i objectes. Joieria. Un jaciment mineral és un lloc de l escorça terrestre on hi ha una gran concentració d un mineral o de diversos minerals que tenen un interès industrial i l explotació del qual és rendible. Aquesta explotació es duu a terme per mitjà d extraccions a cel obert o en mines. 38. Afegeix a aquest resum un apartat sobre l impacte ambiental que produeix l explotació dels minerals i les maneres en què es pot prevenir, disminuir i corregir aquest impacte. 39. Un dels primers minerals que es van utilitzar va ser el sílex per fabricar destrals i altres eines. Com classificaries aquest ús d un mineral? 40. Escriu un o dos exemples de cada tipus de minerals no-silicats. Posa-hi exemples per a cadascun dels usos dels minerals descrits. 41. Quins són els tres orígens diferents que poden tenir els minerals? Curiosament, les roques també s originen pels mateixos processos. Llegeix la definició de mineral d aquest resum i explica per què coincideixen les maneres en què es poden originar els minerals i les roques. 168

169 El metge Sobre un forat poc fondo a terra, Dhan havia construït un forn de foneria: una paret d argila envoltada d una paret més gruixuda de pedra i fang, tot encaixat amb estaques. Arribava a l altura de les espatlles d un home i feia un pas d amplada, i es tancava en un diàmetre lleugerament més estret a dalt per concentrar la calor i reforçar els murs. En aquest forn Dhan forjava el ferro cremant alternativament capes de carbó i mineral persa, d un gruix entre un pèsol i una nou. Al voltant del forn havia cavat una fossa. Assegut a la vora exterior amb els peus a la fossa, feia funcionar unes manxes fetes amb la pell d una cabra sencera i introduïa quantitats exactament calculades d aire a la massa roent. Sobre la part més calenta del foc, el mineral es reduïa a trossets de ferro com gotes d una pluja de metall que s esllavissaven a través del forn i s ajuntaven al fons en una barreja de carbó, escòria i ferro. Dhan havia segellat amb argila un forat de descàrrega i ara el va obrir per arrossegar-hi aquesta barreja. Després la va refinar amb forts cops de martell que exigien un nou escalfament periòdic al forn. La major part del ferro del mineral es convertia en escòria i restes, però el que quedava reduït feia una bona quantitat de ferro forjat. Però era tou, va explicar a Rob per mitjà de Harsha. Les barres d acer indi portades de Kausambi pels elefants eren molt dures. En va fondre unes quantes en un gresol i després va apagar el foc. Quan es va refredar, l acer era extremadament fràgil i el va trencar i el va clavar en trossos de ferro forjat. Després, suant entre les encluses, molls, cisells, punxons i martells, l esquifit indi mostrava uns bíceps semblants a serps mentre barrejava els metalls suaus i durs. Va forjar i soldar moltes capes de ferro i acer, martellejant com un posseït, retorçant i tallant, superposant, plegant la fulla i tornant a donar cops de martell una i altra vegada, barrejant els metalls com un ceramista que modela l argila o una dona que pasta pa. Tot mirant-lo, Rob va ser conscient que no podria aprendre mai les complexitats, l habilitat i la necessària subtilesa dels ferrers indis passada de generació a generació; però va aconseguir comprendre tot el procés fent un devessall de preguntes. Dhan va fer una simitarra i va trempar l arma en sutge humitejat amb vinagre de poncem; el COMPRENC EL QUE LLEGEIXO resultat va ser una fulla amb un gravat de filigrana amb les vores d un color blau fumat. Si l hagués fet només amb ferro, seria suau i apagada; feta només amb el dur acer indi, hauria estat fràgil. Però aquesta espasa tenia un tall fi que podia tallar un cabell en l aire, i era un arma flexible. NOAH GORDON, El metge. Ed. Columna-Proa 42. Quins components integraven la massa roent? 43. De quina manera aconsegueix Dhan fer que les simitarres siguin més flexibles? 44. Com es canvia el color i es fan dibuixos en les simitarres? 45. Imagina t que has de construir un bon ganivet. Què faries servir per fabricar-lo: ferro, coure, acer o alumini? Per què? EL RACÓ DE LA LECTURA NO T HO PERDIS Llibres: La pedra màgica MIQUEL FAÑANÀS I SERRALLONGA. Editorial Cruïlla És possible que un diamant mundialment famós es pugui convertir en una pedra màgica a la Barcelona postolímpica? dades sobre roques i minerals SUE FULLER. Editorial Molino Enciclopèdia il lustrada de butxaca amb centenars de dades sobre roques, minerals i mineralogia. En la pantalla: Món mineral en 2D i 3D (CD-ROM) JOAN ASTOR VIGNAU. Estereo Fundation Moltes fotografies de minerals que es poden veure en 2 o 3 dimensions. En la xarxa: Pàgina molt completa sobre minerals. 169

170 1 Les roques PLA DE TREBALL En aquesta unitat Comprendràs la relació que hi ha entre els minerals i les roques. Aprendràs a identificar i a reconèixer les roques principals. Estudiaràs com es formen les roques. Coneixeràs els processos que formen el cicle de les roques. Aprendràs els principals usos que es fan d aquests materials tan importants. Aprendràs els passos que cal seguir per analitzar els resultats d un experiment de simulació sobre la formació d una roca. Las Médulas (Lleó).

171 Fresc romà i arracada d or. Els romans, durant els segles I i II dc, van transformar l entorn natural de Las Médulas (Lleó) en una explotació minera, de la qual van extreure entre i quilograms d or. Es tractava d un jaciment d or de més de 15 milions d anys d antiguitat, en el qual el mineral d or es trobava escampat en petites partícules en els gresos formats a partir de l acumulació de graves, sorres i argiles provinents de l erosió de les formacions rocoses de l entorn. Els romans van extreure l or utilitzant un sistema que van anomenar ruina montium (esfondrament de les muntanyes). Aquest sistema consistia a excavar túnels verticals i horitzontals paral lels al pendent d un talús per després omplir-los d aigua. La pressió de l aigua provocava l esfondrament d enormes allaus en la roca que contenia el mineral d or. Posteriorment, es rentava el material enderrocat per obtenir-ne aquest metall tan valuós. RECORDA I RESPON 1. El sistema que van utilitzar els romans per extreure or a Las Médulas era apropiat en un sòl de gresos. Creus que s hauria pogut fer servir en un terreny granític? I en un de calcari? 2. De què estan formades les roques? 3. Totes les roques són sòlides, o n hi ha alguna que sigui líquida a temperatura ambiental? 4. Coneixes alguns dels usos que es fan habitualment de roques com ara el granit o el marbre? Busca la resposta Quin tipus de roca és el gres del qual els romans van extreure or a Las Médulas? Quin és l origen d aquesta roca?

172 1 Les roques estan formades per minerals Les roques estan formades per minerals units entre si. El granit és una roca en la qual es poden veure els components que la formen. Les roques són materials de construcció molt valorats perquè són resistents i decoratives. També s utilitzen per fer bancs als jardins, vorades a les voreres, taulells de cuina i per a moltes altres aplicacions. En algunes d aquestes roques podem apreciar a ull nu els minerals que les componen. En d altres, com per exemple el basalt o la calcària, els minerals són tan petits que no es poden veure sense un microscopi. Si els minerals són resistents al trencament i estan units fortament, el resultat és una roca molt dura, com el granit o el basalt. Si els minerals són fràgils, com els minerals de les argiles o el guix, i estan units molt dèbilment, la roca que en resulta és tova i deformable. Els tipus de roques Algunes roques monominerals Mineral Montmoril lonita Guix Sal gemma (halita) Calcita Quars 1. Escriu una classificació raonada dels tres tipus de roques. Roca Argila montmorinol lítica Guix Sal Calcària Quarsita Hi ha roques formades per diversos minerals diferents, com és el cas del granit. També hi ha roques formades per un sol tipus de mineral, com ara el guix; en aquest cas s anomenen roques monominerals. Els tres tipus de situacions o ambients geològics en què es poden formar els minerals són els mateixos en què s originen les roques. Segons el procés de formació que han seguit, les roques es poden classificar en: Roques sedimentàries. Són les formades per l acumulació i la compactació de sediments, com ara argiles, llots, sorres o pedres. Roques ígnies o magmàtiques. Són les originades pel refredament del magma, una massa de roca fosa procedent del mantell terrestre. Roques metamòrfiques. Són les formades pels canvis que, provocats per altes pressions i temperatures, i sense alterar l estat sòlid, es produeixen en els minerals que formen les roques de l interior de l escorça. Les roques estan formades per grans de minerals units entre si. Si tots els grans són del mateix mineral, diem que és una roca monomineral. Hi ha tres tipus de roques: les sedimentàries, les ígnies i les metamòrfiques. A FONS El quars i la quarsita El quars és un mineral, mentre que la quarsita és una roca constituïda únicament per cristalls de quars. La quarsita està formada per molts fragments de quars (mineral) units. Normalment, aquests fragments són tan petits que no es distingeixen a ull nu, però amb un microscopi petrogràfic, que posa de manifest els cristalls, s hi aprecien petits minerals encaixats i units entre si. Imagina t un grapat de sorra formada per grans de quars. Si els grans minerals es compactessin i quedessin units, què en resultaria, una quarsita o un quars? Explica el perquè. Cristalls de quars 172

173 2 Les roques sedimentàries Als talussos de les carreteres, als penya-segats i als vessants d algunes muntanyes, hi podem veure roques que estan disposades en capes de gruixos i colors diversos, i també de consistències diferents. Les roques sedimentàries solen presentar una disposició en capes, que reben el nom d estrats. Segons l origen, hi ha quatre tipus de roques sedimentàries: Roques detrítiques. Són les formades per fragments de diferents minerals i roques preexistents units entre si. Roques calcàries. Són les formades, bàsicament, pel mineral calcita. Roques evaporítiques. Són roques monominerals. S originen per la precipitació de sals quan s evapora l aigua en què estan dissoltes. Roques orgàniques. Són les que es formen per l acumulació de matèria orgànica, com la fusta i altres restes. Són el carbó i el petroli. Sovint, els estrats de roques sedimentàries estan plegats. La formació de les roques sedimentàries detrítiques La formació de les roques sedimentàries detrítiques comença amb l erosió de les roques que formen el sòl, i el transport, l acumulació i la sedimentació dels materials erosionats. Després d una pluja intensa, els rius arrosseguen llot, argila, sorra i pedres fins a les zones més baixes del relleu. Les conques sedimentàries són zones baixes de la superfície o del fons del mar, on el sòl s enfonsa lentament. L enfonsament del sòl permet que s acumulin moltes capes de sediments, que formaran estrats de roques sedimentàries. A les conques sedimentàries s acumulen els sediments en capes successives. Una vegada els materials s han acumulat, es produeixen dos processos: La compactació. El pes dels materials que es van dipositant damunt del sediment comprimeix tots els components que el formen. Els minerals d argila, els grans de sorra i els còdols s encaixen els uns amb els altres, i l aire i l aigua que hi ha entre ells es van eliminant. La cimentació. L aigua continguda en el sediment dissol alguns minerals i els torna a dipositar, fet que adhereix entre si tots els components com si fos ciment. Després d aquests processos, el sediment es transforma en una roca sedimentària, i les capes de sediments es converteixen en estrats de roques. 2. Quins són els dos processos que transformen un sediment tou i amarat d aigua en una roca sedimentària? 173

174 La formació de les roques sedimentàries calcàries El component majoritari de les roques calcàries és el mineral calcita, però també solen presentar petites quantitats d argiles i d altres minerals. Les roques calcàries poden tenir dos orígens diferents: L acumulació de closques, conquilles i esquelets d éssers vius complets o de fragments d éssers vius. Els mol luscs, els coralls i fins i tot alguns éssers vius unicel lulars tenen una closca de calcita. La precipitació de carbonat de calci a partir de l aigua que el porta en dissolució, tal com passa amb les estalactites i les tosques calcàries. A les llacunes d aigua salada els minerals precipiten i originen roques evaporítiques. 3. Busca en els conceptes clau el significat de precipitació. La formació de les roques sedimentàries evaporítiques En llocs on el clima és sec i calorós, i a més hi ha extensions d aigua salada, com els aiguamolls i les llacunes costaneres, l evaporació intensa de l aigua fa que els minerals dissolts precipitin. Aquesta precipitació forma, principalment, dues roques: El guix. Constituït per l acumulació de cristalls del mineral guix. La sal. Originada per l acumulació de cristalls del mineral halita. La formació de les roques sedimentàries orgàniques L acumulació de matèria orgànica origina dues roques sedimentàries orgàniques diferents: El carbó. Prové de l acumulació de matèria vegetal, que queda enterrada i sotmesa a altes pressions i temperatures. És una roca que es forma en ambients continentals, com ara als boscos. El petroli. S origina per l acumulació de partícules microscòpiques de matèria orgànica procedents del plàncton marí. Aquestes partícules impregnen els sediments argilosos i, en quedar enterrades, la pressió i la temperatura canvien la seva composició i produeixen una mescla negrosa de gasos, líquids i sòlids, que constitueix el petroli. A FONS La formació del carbó El carbó vegetal es produeix industrialment utilitzant fusta d alzina, que s escalfa en un forn sense oxigen per evitar que cremi. Quan la fusta s escalfa d aquesta manera, perd tota l aigua i gairebé tot l oxigen que la componen, fet que la converteix en un material molt ric en carboni i que, quan crema, desprèn molta calor; és a dir, la fusta d alzina es carbonitza. Fa uns 300 milions d anys, on actualment és Astúries, hi havia zones pantanoses molt extenses i properes al mar. El clima càlid va permetre que s hi desenvolupés una vegetació exuberant de falgueres de grans dimensions. Les restes d aquells vegetals van quedar soterrades i, a mesura que s hi anaven superposant sediments nous, es van anar enfonsant. Això va determinar la carbonització de les restes vegetals i va originar els jaciments de carbó al nord de l Estat espanyol. 174

175 El reconeixement de roques sedimentàries Les roques sedimentàries són fàcils de reconèixer, ja que cada tipus de roca té unes propietats molt característiques i un aspecte molt diferent dels altres. Conglomerat Format per fragments de roca, sobretot còdols, entre els quals hi pot haver grans de sorra. Detrítiques Gres Compost per petits grans de sorra. Quan es rasca, se n poden desprendre alguns. Argila Constituïda per argila compactada. Pot presentar colors diferents. Quan es mulla fa olor de terra humida. ROQUES SEDIMENTÀRIES Formades per la compactació i la cimentació de sediments Calcàries Reaccionen amb els àcids fent un bombolleig Orgàniques Evaporítiques Calcària bioclàstica Tosques calcàries: travertins i estalactites i estalagmites Marga Guix Sal Carbó Petroli Formada per l acumulació de closques d éssers vius. Poden ser fragments grans (fòssils), o molt petits, distingibles únicament amb una lupa. Originats per la precipitació de carbonat de calci dissolt en aigua. Formats per l acumulació de minerals precipitats a partir de l aigua amb sals dissoltes. Els travertins són lleugers i porosos. Les estalactites i les estalagmites són llises i compactes. És molt abundant. Té un aspecte terrós per la barreja d argiles amb el carbonat de calci. El guix es ratlla amb l ungla. La sal té gust salat. Originat per l acumulació de matèria vegetal enterrada en un medi continental. És de color negre. Taca les mans i el paper. Format per l acumulació d argila amb molta matèria orgànica en un medi marí. És un líquid espès de color negre. 175

176 3 Les roques ígnies 4. Explica breument la diferència que hi ha entre les roques volcàniques i les roques plutòniques. Quines tenen els minerals més ben cristal litzats? 5. Quina roca s origina quan la lava es refreda tan de pressa que la majoria dels gasos queden atrapats formant bombolles a l interior de la roca? 6. Explica la diferència que hi ha entre el magma i la lava. Podem comprovar fàcilment que la cera es pot fondre quan s escalfa i tornar-se a solidificar si es deixa refredar. Passa el mateix amb les roques a l interior de l escorça terrestre, en zones on la temperatura és molt alta. A mesura que els diversos minerals que componen una roca es van fonent, la roca passa de l estat sòlid a l estat líquid. La roca fosa conté gasos dissolts. Els més abundants són el vapor d aigua i el diòxid de carboni. La mescla de roca fosa i gasos rep el nom de magma. Les roques que es formen quan el magma se solidifica són les roques ígnies, també anomenades magmàtiques. Una vegada format el magma a l interior de l escorça, es poden produir dos processos diferents, que donaran lloc a dos tipus de roques ígnies: Roques plutòniques. Es formen quan el magma es manté a una certa profunditat i es va refredant lentament al llarg de milers d anys. Roques volcàniques. S originen quan el magma surt a la superfície en una erupció volcànica. Els gasos del magma escapen i la roca fosa sense gasos, anomenada lava, es refreda molt de pressa. ROQUES ÍGNIES O MAGMÀTIQUES Formades per la solidificació del magma Plutòniques Solidificades lentament a l interior. Minerals cristal litzats i reconeixibles. Volcàniques Solidificades bruscament a l exterior. Aspecte homogeni, no cristal lí. Granit Sienita Pegmatita Basalt Pedra tosca Obsidiana Format per quars, feldspat i mica, que pot ser blanca (moscovita) o negra (biotita). És la roca més abundant a l escorça continental. Composta per feldspat de color rosat i mica negra (biotita). No té quars. Formada per grans cristalls de quars i feldspat, i cristalls més petits de mica i altres minerals. Color fosc o negre. És pesant i dura. De vegades conté cristalls d olivina. També pot presentar forats. Colors molt variats: blanc, verd, vermellós, negre. Pesa ben poc, fins i tot sura a l aigua. És molt esponjosa, ja que és l escuma de la lava. Color negre. Sembla un fragment de vidre, fins i tot les vores poden tallar. 176

177 4 Les roques metamòrfiques L argila és una roca sedimentària que pot contenir una gran quantitat d aigua, fet que li dóna una consistència molt plàstica, però si la coem al forn es torna rígida i resistent. Què li passa quan es cou? Quan se sotmet una roca a altes pressions i temperatures sense que s arribi a fondre, els minerals que la componen experimenten un seguit de canvis que fan que es formi una nova roca diferent de l anterior. El metamorfisme és el conjunt dels canvis estructurals que experimenta una roca sotmesa a altes pressions i temperatures. El resultat d aquests canvis és una roca metamòrfica. Segons l aspecte extern que presenten, les roques metamòrfiques es poden classificar en dos tipus: Roques laminars. Durant el metamorfisme, alguns minerals de les argiles originen cristalls de mica blanca i negra que són laminars. Sovint, aquestes roques se separen en làmines quan es trenquen. Roques cristal lines. No presenten làmines i són homogènies. Es trenquen de manera irregular sense separar-se en làmines. ROQUES METAMÒRFIQUES Han estat sotmeses a altes temperatures i pressions sense arribar a fondre s. Laminars Se separen en làmines quan es trenquen. Cristal lines Es trenquen de manera irregular. Pissarra o llicorella Esquist Gneis Marbre Quarsita Se separa bé en làmines fines. Té colors variats, tot i que el més habitual és el negre. La seva superfície té una lleugera lluïssor per la presència de cristalls de mica molt menuts. Presenta làmines deformades. S hi aprecia l abundància de mica perquè brilla. Pot tenir altres minerals, com ara granats, quars, etc. Presenta bandes deformades i irregulars. S hi aprecien cristalls, de mida mitjana o gran, de feldspat. Es forma pel metamorfisme de roques calcàries. Té colors variats i pot presentar vetes de diferents tonalitats. Quan s hi aboca un àcid, com ara vinagre o àcid clorhídric, reacciona fent un bombolleig de CO 2. Està formada quasi exclusivament per quars. Té colors variats, sovint vermell o rosat. És extremament dura i resistent. No reacciona amb els àcids. 177

178 5 El cicle de les roques El vidre que dipositem als contenidors per reciclar es tritura i es fon per elaborar nous envasos, que es poden usar i tornar a reciclar moltes vegades més. Amb les roques passa una cosa semblant. A la superfície terrestre les roques es desgasten i es converteixen en sediments, i a l interior de l escorça experimenten processos que les canvien d aspecte, raó per la qual uns tipus de roques es poden convertir en altres de diferents. S anomena cicle de les roques el conjunt de processos que experimenten les roques i els sediments a la superfície i a l interior de l escorça terrestre. Els processos del cicle de les roques Els materials es trenquen i es disgreguen a causa de l erosió. Per exemple, a les zones més fredes, l aigua s infiltra en les clivelles de les roques i, quan es congela, augmenta de volum i fa que la roca es trenqui. Quan els fragments de roca són transportats, per exemple pels rius, reben molts cops i es redueixen a fragments cada vegada més petits. Les elevades temperatures poden produir la fusió de les roques, i originar magmes que, posteriorment, podran formar roques ígnies. Les forces que comprimeixen l escorça terrestre i les elevades temperatures produeixen el metamorfisme que dóna lloc a les roques metamòrfiques. El pes de les capes de sediments, els transforma en roques sedimentàries. L enfonsament de la superfície terrestre afavoreix l acumulació de capes de sediments. 7. Si observem un còdol provinent d un conglomerat, veiem que està fet de quarsita, una roca metamòrfica que, abans d experimentar el metamorfisme, era una roca sedimentària anomenada gres. Pots explicar la història d aquest còdol del conglomerat i com ha estat sotmès als processos del cicle de les roques? 8. Identifica sobre l esquema del cicle de les roques les zones on l escorça s està enfonsant i les zones on s està aixecant. En quina de les zones predomina l acumulació de sediments i en quina l erosió? 178

179 Stonehenge està fet, bàsicament, per blocs de gres. L aqüeducte de Segòvia està construït amb blocs de granit. Molts edificis estan construïts o decorats amb roques o amb derivats de roques. El formigó, el vidre i els metalls són materials que s obtenen de les roques. 6 Els usos de les roques Si observem els edificis d un carrer, veurem que la majoria estan construïts o decorats amb roques o productes que s obtenen a partir de roques. Des de l antiguitat hem fet diversos usos de les roques: Materials de construcció. Les roques com el granit, la calcària, la pissarra, etc. són resistents, decoratives i bons aïllants tèrmics. Això fa que s utilitzin directament per fer parets i teulades, o com a primera matèria per elaborar diversos materials, com ara els següents: Ciment. S obté a partir de la mescla de calcària i algunes argiles. Guix i escaiola. S obtenen de la roca guix. Materials ceràmics, com ara teules, maons, sanitaris, etc. S obtenen de les argiles. Usos ornamentals. Per fer escultures, taules, mobiliari urbà, taulells de cuina, etc. El marbre és una roca idònia per a aquests usos perquè és fàcil de treballar, i polit té una lluïssor molt vistosa. Recipients. Bols, plates, gerres, etc. es modelen amb argila que, un cop decorada, envernissada i cuita és molt resistent. Combustibles. El carbó, el petroli i els seus derivats, com les gasolines, els gasolis, el gas, etc., s utilitzen per al transport, la calefacció, les indústries i la producció d electricitat. Indústria química. Per a l elaboració de plàstics, pintures, fertilitzants, fibres sintètiques i altres productes obtinguts del petroli. 9. Probablement, la roca que aprofitem més avui dia és el petroli. Fes una llista de tots els productes que puguis esmentar que s obtenen a partir d aquesta roca orgànica. Moltes estàtues i figures es fan amb marbre. Les argiles es fan servir per elaborar materials ceràmics. A les refineries s obtenen combustibles del petroli. Els plàstics també són derivats del petroli. 179

180 A FONS Els fòssils Les roques sedimentàries de vegades tenen restes o empremtes d éssers vius que van viure en el passat i que van quedar inclosos en la roca quan es van compactar i cimentar els sediments que la van formar. Les restes i empremtes d éssers vius són els fòssils. Els fòssils proporcionen informació molt valuosa sobre els éssers vius d altres èpoques i sobre la història de la vida al nostre planeta, ja que permeten conèixer animals i vegetals extingits, i també fan possible reconstruir la història evolutiva de les espècies. Els ammonits eren mol luscs marins que van viure durant l era mesozoica. Els fòssils d Archaeopteryx ens permeten conèixer el parentiu que hi ha entre els dinosaures i els ocells actuals. Els fòssils de fulles i de troncs ens permeten saber com eren les plantes de les quals es va formar el carbó. Els fòssils de conquilles, closques, esquelets i fulles o troncs de vegetals es van formar quan les restes d aquests éssers van caure en un lloc on s estaven acumulant sediments. En quedar enterrats, van experimentar els mateixos processos que van transformar el sediment en roca, i els seus components orgànics van ser substituïts per minerals. Aquest procés s anomena fossilització. Un altre tipus de fòssils són les empremtes d animals que van quedar impreses en un sediment tou. Quan el sediment es va cobrir d altres materials i després es va endurir, les empremtes van formar part de la roca sedimentària. El sediment que les va recobrir conté el motlle en relleu de les empremtes. Dactylioceras. Ophiopetra. Priscacara. Trilobits. Fulles de Carya. 10. Descriu com es produeix un fòssil a partir de les restes d un animal o d un vegetal, i fes-ne dibuixos explicatius. Explica de la mateixa manera com es formen els fòssils d empremtes d animals. 11. A la serra d Atapuerca (Burgos) s han trobat fòssils d éssers humans primitius. Per què es consideren tan valuoses aquestes restes? 180

181 Ciència a l abast Anàlisi de resultats. Simulació de la formació de roques ígnies En el treball científic l experimentació aporta, sovint, nombroses dades que cal interpretar de manera adequada. A continuació farem un experiment per establir la relació que hi ha entre la velocitat amb què es formen els cristalls d una roca i la mida dels cristalls. 1. Preparem una dissolució. En un vas petit de precipitats posem una mica d aigua temperada i hi afegim sulfat de coure en pols. N hi hem de posar prou quantitat perquè, després de remenar bé la mescla, al fons quedi una mica de pols sense dissoldre. Així, la dissolució estarà saturada. Acetona 2. Preparem una cristal lització lenta. Posem en una placa de Petri una petita quantitat de la dissolució i la deixem destapada a temperatura ambiental. Esperem dos o tres dies fins que tota la dissolució s hagi evaporat. Aigua Sulfat de coure 3. Fem una cristal lització ràpida. Aboquem amb un comptagotes una petita quantitat de dissolució en una altra placa de Petri. A continuació, hi afegim acetona amb un altre comptagotes. L acetona s evapora de pressa i fa que l aigua s evapori, de manera que es força la formació ràpida de cristalls de sulfat de coure. 5. Obtenim conclusions. Tot i que l evaporació és un procés característic d algunes roques sedimentàries, els resultats que hem obtingut són comparables al que passa durant la formació de roques plutòniques i volcàniques. Els podem expressar en forma de taula: 4. Analitzem els resultats. Els cristalls obtinguts per mitjà de l evaporació lenta es poden apreciar a ull nu i tenen formes geomètriques. En canvi, els que s han format ràpidament són petits i irregulars. Laboratori Experiment Resultat Cristal lització lenta Evaporació durant diversos dies. Cristalls grans i geomètrics. Cristal lització ràpida Evaporació ràpida amb acetona. Cristalls petits i irregulars. Cristal lització lenta Cristal lització ràpida Natura Roca ígnia Resultat Roca plutònica. Refredament lent. Cristalls visibles a ull nu. Roca volcànica. Refredament brusc. No s hi aprecien cristalls. 12. Explica la relació que hi ha entre la velocitat de cristal lització del sulfat de coure i la mida dels cristalls. 13. Si fas bullir la dissolució en el vas de precipitats fins que s evapori, es produeix una cristal lització encara més brusca. El resultat és una pasta blava en què no s aprecia cap cristall i l aspecte de la qual recorda el de la pedra tosca. Pots explicar aquesta semblança? 181

182 Activitats 14. El mineral halita és la sal comuna (clorur de sodi) i la roca anomenada sal és una roca monomineral formada pel mineral halita. Tant el mineral com la roca tenen el mateix nom. Podries dir algun criteri que servís per diferenciar la roca del mineral? 15. L argila i el granit són roques. Explica per què la primera és una roca tova i fràgil, mentre que la segona és una roca resistent i dura. 24. En algunes conques sedimentàries, en mars poc fondos, s han acumulat centenars i fins i tot milers de metres de gruix de capes de sediments, tot i que la fondària de l aigua no superava algunes desenes de metres. Copia l esquema següent, que representa l origen de les roques detrítiques, i explica amb rètols què és el que permet que s acumuli un gruix tan enorme d estrats. 16. Observa les dues roques de les fotografies, una és marbre i l altra és granit. Indica quina és cadascuna i quina és una roca monomineral. A B 17. Tan sols hi ha un tipus de roques que pot cremar. Quines són i per què presenten aquesta propietat? 18. Hi pot haver una roca detrítica formada per granit que sigui una roca ígnia? Pensa-ho i raona la resposta. 19. Explica quina és la diferència fonamental que hi ha entre l origen d una roca metamòrfica i el d una roca ígnia. 20. Amb les dades de les taules descriptives de les roques d aquesta unitat, elabora una clau dicotòmica per poder-les identificar. 21. El marbre és una roca metamòrfica formada pel mineral calcita. És una roca monomineral o no? Explica quina és la diferència entre la calcita i el marbre. Com podríem distingir els components de la roca? 22. S anomena litificació (del grec, transformació en roca ) el procés que transforma els sediments en roques sedimentàries. Explica quins són els dos processos fonamentals que componen la litificació. 23. Què és el metamorfisme? Quins són els dos factors que produeixen el metamorfisme? Com s anomenen les roques resultants d aquest procés? 25. Observant els estrats de roques sedimentàries, sovint és possible esbrinar quin tipus de clima hi havia en la mateixa zona en el passat. Si observes que sobre uns estrats de carbó hi ha uns estrats de guix, què podries deduir sobre la manera en què va canviar el clima en aquella zona fa milions d anys? 26. Les roques calcàries més abundants són les formades per l acumulació de closques i altres restes orgàniques. A l Estat espanyol hi ha grans gruixos de calcàries. Els geòlegs atribueixen el seu origen a èpoques en què gairebé tota la Península estava coberta per un mar càlid ple de vida. Raona si aquesta interpretació té lògica. 27. En moltes zones de la península Ibèrica, com a Castella-la Manxa, Madrid, Aragó, Catalunya, Castella i Lleó, Andalusia, etc., hi ha grans gruixos de guixos, formats fa uns 20 milions d anys. Quin clima hi devia haver a la península Ibèrica en aquella època? 28. La mica és un mineral molt típic del metamorfisme, i la mida dels seus cristalls augmenta amb la intensitat del procés metamòrfic al qual ha estat sotmesa una roca. Segons això, quina roca et sembla que ha estat sotmesa a un metamorfisme més intens, la pissarra o l esquist? Per què? 182

183 29. En algunes zones de Catalunya es construeixen cases de pedra utilitzant blocs per a les parets i lloses per a la teulada. Molt sovint, les roques que es fan servir són la pissarra i la quarsita. Quina de les dues es farà servir per a les parets i quina per a la teulada? Raona la resposta. 30. En una erupció volcànica s aboca una gran quantitat de gasos a l atmosfera. De quins gasos es tracta i d on provenen? La roca fosa que surt del cràter i que baixa pels vessants formant rius incandescents no és magma. Què és? Quina diferència hi ha entre la roca fosa que surt del cràter i el magma de l interior de l escorça? 31. La lupa binocular és un instrument que ens permet observar augmentats els materials opacs, ja que la llum no ha de travessar la preparació com en el microscopi. Així podem veure la textura de les roques i identificar-ne els components. a) Explica quines diferències aprecies quan observes un gres i una argila. b) En quina de les roques anteriors pots diferenciar-ne els components? c) Observa altres roques, com per exemple un travertí, un granit i una calcària bioclàstica, i fes una descripció breu de les observacions que fas. UNA ANÀLISI CIENTÍFICA Combustibles fòssils i impacte ambiental El carbó i el petroli són roques sedimentàries de la combustió de les quals s obté energia. La gran demanda d energia fa que el consum d aquests combustibles sigui molt accelerat. Això produeix diversos impactes ambientals, dels quals destaquen els dos següents: L extracció i el transport dels dos combustibles fan que es deteriorin els paisatges, i sovint s aboquen accidentalment grans quantitats de petroli al mar. Acumulació de CO 2 a l atmosfera Producció de CO 2 Llum solar El CO 2 de l atmosfera reté la calor, que, per tant, no es perd a l espai Combustió La combustió d aquestes roques emet a l atmosfera grans quantitats de diòxid de carboni. Això fa que augmentin l efecte d hivernacle i les temperatures, que són els causants del canvi climàtic. El terra s escalfa El terra emet calor 32. Per què diem que el carbó i el petroli són combustibles fòssils? Per què els classifiquem també dins de les roques sedimentàries orgàniques? Explica les diferències que hi ha entre la formació del carbó i la del petroli. 33. Què és el canvi climàtic? Tria la resposta correcta i raona l elecció. a) L augment de CO 2 a l atmosfera. b) La producció descontrolada de CO 2 per l activitat humana. c) L augment de la temperatura de l atmosfera terrestre. d) La contaminació que es produeix a causa del consum de combustibles fòssils. 34. Observa l esquema superior, que representa l efecte d hivernacle natural, i respon raonadament les preguntes. a) La llum solar, en realitat, no escalfa l aire. D on prové la calor que queda retinguda a l atmosfera? b) De quina manera l activitat humana pot fer augmentar l efecte d hivernacle? c) Quina relació hi ha entre l augment de l efecte d hivernacle i el canvi climàtic? d) Les plantes, les algues i alguns bacteris utilitzen el CO 2 atmosfèric, i fan que en disminueixi la quantitat a l aire. Per mitjà de quin procés utilitzen el CO 2 i quina finalitat té aquest procés per als éssers vius que el duen a terme? 183

184 Resum Les roques estan formades per agregats de minerals. Si en la composició de les roques només intervé un tipus de mineral, s anomenen monominerals. Segons el procés de formació que han tingut, les roques es poden classificar en: Sedimentàries. Estan formades per l acumulació i la compactació de sediments. Ígnies o magmàtiques. Són les originades a partir del refredament del magma. Metamòrfiques. Estan formades per l alteració de roques preexistents. El cicle de les roques és el conjunt de processos que experimenten les roques i els sediments a la superfície i a l interior de l escorça terrestre. Alguns dels principals usos de les roques són: com a materials de construcció, per a usos ornamentals, com a recipients, combustibles, en la indústria química, etc. LES ROQUES Sedimentàries Solen presentar una disposició en capes, anomenades estrats. Poden ser: Detrítiques. Estan formades per fragments de diferents minerals i roques units entre si. Conglomerat, gres i argila. Calcàries. Estan constituïdes, fonamentalment, per calcita. Calcària bioclàstica, tosques calcàries i marga. Evaporítiques. Són roques monominerals originades per la precipitació de sals quan s evapora l aigua en què estaven dissoltes. Guix i sal. Orgàniques. Estan formades per l acumulació de matèria orgànica. Carbó i petroli. Ígnies o magmàtiques El magma del qual provenen és una mescla de roques foses i gasos. Poden ser: Plutòniques. Són les que s han solidificat lentament a una certa profunditat. Presenten minerals cristal litzats i reconeixibles. Granit, sienita i pegmatita. Volcàniques. Són les que s han solidificat bruscament a l exterior. Tenen un aspecte homogeni, no cristal lí. Basalt, pedra tosca i obsidiana. Metamòrfiques El metamorfisme és el conjunt de canvis produïts en les roques sòlides per altes pressions i temperatures. Poden ser: Laminars. Se separen en làmines. Pissarra, esquist i gneis. Cristal lines. Es trenquen irregularment. Marbre i quarsita. 35. Quina és la principal característica de cada tipus de roca i què la diferencia clarament dels altres tipus? 36. Copia les dues columnes següents i relaciona-les per mitjà de fletxes per tenir un resum de les principals característiques de les roques metamòrfiques. Es trenca en làmines fines Marbre Té cristalls visibles de mica Pissarra Té cristalls visibles de feldspat Esquist Reacciona amb els àcids fent un bombolleig Quarsita És extremament dura, no reacciona amb els àcids Gneis 184

185 Els refugis de pedra Els alts penya-segats de la zona havien estat, feia molt, el fons d un mar antic. Les closques calcàries dels crustacis que havien viscut en aquell mar, s havien anat amuntegant al fons i, finalment, s havien convertit en carbonat de calci: en pedra calcària. Durant certs períodes de temps, per una sèrie de raons, algunes d aquestes closques dipositades havien creat gruixudes capes de pedra calcària que eren més dures que les altres. Quan la terra s havia mogut i havia deixat exposat el fons marí, aquest s havia convertit en penya-segats, i els processos de desgast del vent i de l aigua havien retallat més fàcilment la pedra més tova i havien obert espais profunds que havien anat deixant lleixes de pedra més dura entremig. Encara que els penya-segats també estaven atapeïts de coves, com era normal en el cas de la pedra calcària, aquestes formacions insòlites en forma de lleixa creaven recers de pedra que representaven uns habitatges excepcionalment bons i es feien servir des de feia molts milers d anys. [...] En Jondalar es va aixecar, es va acostar a la seva bossa i va tornar de seguida amb una bosseta senzilla de pell lligada a un tros de cordill per poder-la dur penjada al coll, tot i que no semblava que mai s hagués utilitzat així. La va obrir i en va agafar dos objectes amb la mà. Un era un trosset d ocre roig. L altre semblava una peça petita i esmolada d una roca grisa i corrent en forma de piràmide aplanada. Però quan la va aixecar i en va posar al descobert la part de baix, hi va haver exclamacions de sorpresa. Aquella cara tenia una fina capa d òpal blau blanquinós, que resplendia amb uns potents reflexos vermellosos. Era allà, recordant en Thonolan, i aquesta pedra va rodolar del munt i em va caure als peus va explicar en Jondalar. L Ayla va dir que me la posés a l amulet aquesta bosseta i la portés a casa. No sé què significa, però és com... és com si l esperit d en Thonolan hi estigués connectat. Va passar la pedra a la Zelandoni. Els altres no semblaven tenir ganes de tocar-la, i en Joharran fins i tot va tenir una esgarrifança, com va observar l Ayla. La dona se la va mirar atentament, per tenir temps de pensar i rumiar el que havia de dir. JEAN M. AUEL, Els refugis de pedra. Editorial Maeva (text adaptat) COMPRENC EL QUE LLEGEIXO 37. Amb quin material s havia format la pedra calcària que havia originat les roques de la zona descrita en el text? 38. Ordena les paraules següents per indicar com es van formar les coves: la terra s obre, crustacis, coves, dipòsit de closques, penya-segats, mar i erosió. 39. Com creus que era el clima de la zona descrita, molt fred, temperat o molt calorós? Què t ho fa pensar, això? EL RACÓ DE LA LECTURA NO T HO PERDIS Llibres: L espant sense nom XAVIER BERTRAN. Edicions Baula La vida d una ciutat al costat d un volcà. Una pedra al ronyó ANNA OLLÉ I GERMÁN ÁLVAREZ. Eumo Editorial Novel la d aventures per entendre les roques. Els fòssils: a la recerca del temps perdut JORDI AGUSTÍ. Edicions de La Magrana Assaig científic sobre l estudi dels fòssils. En la pantalla: Geologia II (VHS). Fundació Serveis de Cultura Popular Documental de cinc capítols sobre l estructura i la composició de la Terra. En la xarxa: web.usal.es/~epavila/webrocas/rockini.html Moltes fotografies per al reconeixement de roques. Pàgina dedicada a l estudi dels fòssils (en anglès). 185

186 2 La matèria i les seves propietats PLA DE TREBALL En aquesta unitat Coneixeràs quines són les propietats de la matèria. Reconeixeràs les magnituds fonamentals més habituals: la longitud, la massa, el temps i la temperatura. Reconeixeràs algunes magnituds derivades, com la superfície, el volum i la densitat. Aprendràs a fer mesures i a expressar-les correctament. Comprendràs la necessitat de definir un sistema internacional d unitats. Coneixeràs les unitats d ús més comú. Aprendràs a fer canvis d unitats. Aprendràs els passos que cal seguir per fer una representació gràfica. Alguns ingredients per fer unes postres.

187 «Es piquen bé al morter quatre unces d avellanes torrades, es tiren juntament amb mitja lliura de sucre en dos petricons de llet i es deixen bullir una bona estona. A part es fa una crema amb sis rovells d ou, mitja lliura de sucre, un polsim de sal, una cullerada de farina i tres petricons de llet. Quan es comença a espessir, es treu del foc i es deixa refredar. Després s ajunta amb la llet en què han bullit les avellanes, que s haurà colat. Es munten bé les clares, es barreja tot bé i es tira a la geladora. Per col locar els gelats a les copes s ha d usar una cullera de fusta.» Aquest text, que hem adaptat a la l ortografia actual, correspon a una recepta del llibre Art de ben menjar, publicat l any 1923 a Barcelona, per elaborar un gelat d avellanes. Tot i que avui no fem servir lliures ni unces per mesurar la massa, ni petricons per mesurar el volum, antigament l ús d aquestes unitats, i d altres com el quintar, el quartà o el porró, era molt habitual. Avui hi ha un sistema internacional d unitats que comparteixen gairebé tots els països. RECORDA I RESPON 1. Esmenta algunes substàncies que coneguis. On es troben en la natura? 2. Quina unitat de mesura utilitzem actualment per mesurar la massa? I per mesurar el volum? 3. Quin instrument faries servir per mesurar la longitud dels costats del pati del teu centre escolar? En quines unitats en donaries el resultat? 4. Què et donaria més idea de les grans dimensions del pati? a) Mesurar-ne la longitud d un costat. b) Calcular-ne la superfície. Busca la resposta Quina magnitud pots mesurar amb una proveta?

188 1 La matèria Tot el que ens envolta i podem percebre amb els sentits està format de matèria. El llibre que ara llegeixes, el llapis amb què escrius, l aigua que beus i l aire que respires són matèria. Les propietats generals La matèria és tot el que té massa i ocupa un espai, és a dir, té volum. Aquestes característiques, la massa i el volum, són comunes a tota la matèria i ens serveixen per definir-la. Per aquesta raó, les anomenem propietats generals de la matèria. Les propietats específiques Cada cos pot estar constituït per diferents classes de matèria que anomenem substàncies. Per exemple, en un llapis és fàcil observar que hi ha dues substàncies diferents: el grafit, que en forma la mina, i la fusta, que en forma la coberta. Grafit Fusta Per diferenciar unes substàncies d unes altres, cal conèixer les qualitats que les caracteritzen, com per exemple el color, l olor, el gust, l estat físic, la densitat, si deixen passar la llum, etc. La utilitat dels materials depèn de les seves propietats. Les propietats que ens permeten distingir unes substàncies de les altres s anomenen propietats específiques. A FONS 1. Quines són les propietats generals de la matèria? Per què reben aquest nom? 2. Esmenta tres propietats específiques de la matèria. 3. Explica per què l aire és matèria, encara que no el poguem veure. 4. Busca en els conceptes clau el terme substància. L aire és matèria L aire és un gas incolor i no el podem veure. Malgrat això, l aire té massa i ocupa un espai; per tant, l aire és matèria. Això ho podem comprovar d una manera ben senzilla. Lliguem dos globus inflats a les puntes d una barra de fusta i subjectem la barra pel centre amb un cordill, de manera que quedi equilibrada. Si punxem un dels globus, comprovarem que el conjunt es desequilibra. Això passa perquè el globus inflat conté aire i, per tant, té una massa més gran que la del globus punxat. 188

189 2 La mesura Si volem descriure un objecte, com ara la taula sobre la qual estem treballant, cal que ens fixem en les propietats que el caracteritzen i que són específiques de l objecte en qüestió: l altura que té, la superfície per treballar, el material de què està fet, la comoditat que proporciona, etc. Les magnituds físiques La majoria de les propietats que descriuen la taula, com ara l altura o la superfície, les podem mesurar. Per fer-ho, utilitzem un patró amb el qual les comparem i un instrument de mesura adequat. Totes les propietats que podem mesurar, és a dir, quantificar, s anomenen magnituds. Per contra, no hi ha cap patró ni cap instrument que mesuri propietats com ara la comoditat que ofereix la taula a l hora de treballar o si és gaire bonica. La comoditat o la bellesa no són magnituds. Per mesurar la longitud de la taula, el primer que hem de fer és escollir una unitat adequada. Podria ser la longitud d un regle, la del palmell de la mà, la d un llapis, etc. A continuació, comparem la longitud de la taula amb la longitud de la unitat escollida. La quantitat de vegades que es repeteix la unitat representa el valor de la mesura. El resultat s expressa per mitjà d una quantitat seguida de la unitat triada. La quantitat representa el nombre de vegades que es repeteix la unitat. Les magnituds fonamentals i les derivades Hi ha algunes magnituds, com ara la longitud, la massa i el temps, que es determinen per mitjà d una mesura directa. Aquestes magnituds s anomenen magnituds fonamentals, són independents entre si i s han triat per expressar les altres per mitjà de combinacions matemàtiques entre elles. Les magnituds que s expressen per mitjà de la combinació matemàtica de les magnituds fonamentals s anomenen magnituds derivades. Per exemple, la velocitat s obté dividint una longitud, el desplaçament, entre el temps utilitzat a recórrer-lo. El sistema internacional d unitats Per fer la mesura d una magnitud disposem d una gran diversitat d unitats. Però per poder comparar el que mesurem, és important que tothom fem servir les mateixes unitats. Per això hi ha un sistema internacional d unitats (SI) que assigna a cada magnitud fonamental una unitat de mesura. Magnitud Unitat Símbol Principals magnituds fonamentals Longitud metre m Massa quilogram kg Temps segon s Temperatura kelvin K Quan fem una mesura, la quantitat que obtenim pot variar si utilitzem unitats diferents. Per exemple, la mesura de la taula del dibuix pot ser de tres llapis o de 4 pams. 5. Què és una magnitud física? 6. Com s expressa el resultat d una mesura? Què s anomena quantitat i què s anomena unitat? 7. Mesura la longitud i l amplada d aquest llibre i expressa n el resultat en centímetres. En quines unitats hauràs d expressar les mesures si has de fer servir el SI? 189

190 3 La longitud Quan determinem la nostra alçada, la distància que hi ha entre el centre escolar i casa nostra, la distància que separa la Terra del Sol o, fins i tot, la mida d una cèl lula, estem mesurant longituds. La longitud és la distància que hi ha entre dos punts, i probablement és la magnitud que mesurem més sovint. La mesura de la longitud Encara que actualment no s utilitza, a l Oficina Internacional de Pesos i Mesures de Sèvres, prop de París, es conserva una barra de platí i iridi que va servir com a patró per definir el metre com a unitat de longitud. 08. Quan s expressa una mesura, les unitats no acaben en punt ni s hi afegeix una s al final per al plural. Quines de les mesures de longitud següents estan expressades de manera incorrecta i per què? a) 5 Km d) 56 m b) 2 mm. e) 4 Hm. c) 17 cms f) 23 km 09. Expressa en metres aquestes longituds. a) 25 mm c) 1,2 km b) 5,3 dam d) m 10. Un cable té una longitud de 2 hm. Expressa aquesta magnitud en les unitats següents: a) km c) dm b) m d) dam La longitud és una magnitud fonamental. La unitat de longitud en el sistema internacional d unitats és el metre (m). Per mesurar una longitud podem fer servir una cinta mètrica, fabricada amb un material que no s estiri, i en la qual hi hagi marcada la distància que correspon a un metre. Al seu torn, aquesta distància està dividida en parts iguals, que equivalen a unitats més petites que el metre. Molt sovint hem de mesurar longituds molt grans o molt petites, i per això fem servir unitats més grans o més petites que el metre, anomenades múltiples o submúltiples del metre, respectivament. Unitat i símbol Quilòmetre (km) Hectòmetre (hm) Decàmetre (dam) Metre (m) Decímetre (dm) Centímetre (cm) Mil límetre (mm) Micròmetre ( m) Múltiples i submúltiples del metre Equivalència en metres m 100 m 10 m 1 m 0,1 m 0,01 m 0,001 m 0, m Canvis d unitats Una mateixa mesura es pot expressar amb unitats diferents. Quan es canvien unitats, la quantitat que representa la mesura varia, i per això la calculem en funció de l equivalència que hi ha entre les dues unitats. Quan fem aquests càlculs, fem un canvi d unitats. Per exemple: Sabem que l alçada d en Joan és 1,67 m. Si volem expressar aquesta mesura en centímetres, el primer que hem de saber és l equivalència entre totes dues unitats i, a continuació, aplicar-la: Equivalència: 1 m 100 cm Resultat: 1,67 m 1, cm 167 cm Sabem que el diàmetre aproximat d una moneda de dos euros és de 2,5 cm. Quant mesura el diàmetre expressat en metres? Equivalència: 1 cm 0,01 m Resultat: 2,5 cm 2,5 0,01 m 0,025 m 190

191 4 La superfície Si ens hem de fer una idea de les dimensions del pati del nostre centre escolar, no n hi ha prou que en mesurem la longitud, sinó que haurem de calcular la superfície que té. Anomenem superfície la magnitud que expressa l extensió d un cos en dues dimensions, la llargada i l amplada. La mesura de la superfície La superfície és una magnitud derivada de la longitud. La unitat de superfície en el sistema internacional és el metre quadrat (m 2 ). Quan volem conèixer la superfície d un cos, hem de fer mesures de longitud i relacionar-les per mitjà d una determinada equació matemàtica que depèn de la forma que té el cos: Objectes de forma regular. Per calcular-ne la superfície utilitzem l equació matemàtica que correspon a la forma que té l objecte. Objectes circulars. Si l objecte té forma circular, la superfície es calcula multiplicant el nombre pel valor del radi al quadrat. La superfície de les ales d una papallona es pot estimar descomponent-les en figures regulars. G Altura F base altura Superfície 2 G Radi F G Base F Superfície r 2 Objectes de forma irregular. En podem calcular la superfície descomponent la figura en formes més o menys regulars. Calculem les superfícies de cada una de les figures i les sumem. Aquest sistema ens dóna un valor aproximat de la superfície, i per això diem que és una estimació. Múltiples i submúltiples del metre quadrat Unitat i símbol Quilòmetre quadrat (km 2 ) Hectòmetre quadrat (hm 2 ) Decàmetre quadrat (dam 2 ) Metre quadrat (m 2 ) Decímetre quadrat (dm 2 ) Centímetre quadrat (cm 2 ) Mil límetre quadrat (mm 2 ) Equivalència en metres quadrats m m m 2 1 m 2 0,01 m 2 0,0001 m 2 0, m Quina és la unitat de superfície en el sistema internacional d unitats? 12. Quines fórmules matemàtiques ens permeten calcular la superfície de les figures següents? a) Quadrat. b) Rectangle. c) Triangle. d) Rombe. e) Cercle. 13. La superfície és una magnitud fonamental o derivada? 191

192 5 El volum Volum de l objecte G F Per fer-nos una idea real de les dimensions totals d un objecte, ens cal una magnitud que ens informi de l espai que ocupa. Aquesta magnitud és el volum. El volum és una magnitud que mesura l espai que ocupa un cos. La mesura del volum Mesura del volum d un objecte irregular. Volum inicial Volum final Mesura del volum d un gas. 14. Quines diferències hi ha entre el volum d un cos i la capacitat que té? 15. Quina capacitat en ml té un recipient el volum del qual és de 2 dm 3? G F Volum del gas El volum és una magnitud derivada de la longitud. La unitat de volum en el sistema internacional és el metre cúbic (m 3 ). Per conèixer el volum d un cos s utilitzen mètodes diferents depenent de l estat en què es troba i de la forma que té. Sòlids de forma regular. Per calcular-ne el volum s utilitza l equació matemàtica corresponent a la forma de l objecte. Per exemple, per saber el volum d una caixa, se n ha de mesurar la longitud de les tres dimensions i multiplicar-les. Sòlids de forma irregular. Per saber-ne el volum s han de submergir en una proveta graduada amb aigua i mesurar el volum d aigua que desplacen. Líquids. Per mesurar-ne el volum es fan servir recipients graduats, com ara les provetes. Gasos. S utilitzen recipients graduats invertits i es mesura el volum d aigua que desplacen. La capacitat De vegades, quan volem expressar el volum d un líquid, l identifiquem amb la capacitat del recipient que el conté. La unitat de capacitat és el litre (l), que equival al volum d un cub d 1 dm d aresta. Per exemple, una botella que pot contenir un litre de llet, diem que té una capacitat d 1 l i un volum d 1 dm 3. Múltiples i submúltiples del metre cúbic Equivalències entre el volum i la capacitat Múltiples i submúltiples del litre Unitat i símbol Equivalència en metres cúbics Volum Capacitat Unitat i símbol Equivalència en litres Quilòmetre cúbic (km 3 ) m 3 1 km kl Quilolitre (kl) l Hectòmetre cúbic (hm 3 ) m 3 1 hm kl Hectolitre (hl) 100 l Decàmetre cúbic (dam 3 ) m 3 1 dam kl Decalitre (dal) 10 l Metre cúbic (m 3 ) 1 m 3 1 m l Litre (l) 1 l Decímetre cúbic (dm 3 ) 0,001 m 3 1 dm 3 1 l Decilitre (dl) 0,1 l Centímetre cúbic (cm 3 ) 0, m 3 1 cm 3 1 ml Centilitre (cl) 0,01 l Mil límetre cúbic (mm 3 ) 0, m 3 1 mm 3 0,001 ml Mil lilitre (ml) 0,001 l 192

193 6 La massa Quan mesurem la quantitat d un producte sòlid, utilitzem el quilogram, i si es tracta d un líquid, fem servir el litre, encara que totes dues magnituds es refereixen a propietats diferents. La mesura de la massa La massa és una magnitud fonamental i mesura la quantitat de matèria que té un cos. La unitat de massa en el sistema internacional és el quilogram (kg). L instrument que utilitzem per mesurar la massa s anomena balança. Hi ha diferents tipus de balances que s usen per fer mesures diverses. En les balances tradicionals mesurem la massa comparant-la amb una altra massa patró, que rep el nom de pes. Per fer-ho, col loquem el cos que volem mesurar en un dels plats (A), hi anem afegint pesos en l altre plat (B) fins que equilibrem els dos plats (C) i, per acabar, només cal sumar els pesos del plat per saber la massa del cos. A l Oficina Internacional de Pesos i Mesures de Sèvres es conserva el patró del quilogram com a unitat de massa. A B C Múltiples i submúltiples del quilogram Unitat i símbol Tona (t) Quilogram (kg) Hectogram (hg) Decagram (dag) Gram (g) Decigram (dg) Centigram (cg) Mil ligram (mg) Equivalència en quilograms kg 1 kg 0,1 kg 0,01 kg 0,001 kg 0,0001 kg 0,00001 kg 0, kg 16. És el mateix la massa que el volum? 17. A quants grams equivalen dos quilograms? Aquesta balança electrònica mesura masses d una centèsima de gram. 193

194 7 La densitat Si mesclem oli i aigua en un recipient, podem comprovar que l oli es manté damunt de l aigua. L explicació d aquest fet és que l oli és menys dens que l aigua, i per això hi sura. Per comprendre el significat d això, podem mesurar la massa de dos recipients d un litre de capacitat, un ple d oli i l altre ple d aigua. Quan ho fem, comprovarem que la massa del recipient amb oli és més petita que la del recipient ple d aigua. Aquesta propietat de les substàncies està relacionada amb una magnitud que anomenem densitat. La densitat relaciona la massa que té un cos amb el volum que ocupa. Així doncs, la densitat d un cos és la quantitat de matèria que té el cos en relació amb l espai que ocupa. La massa d un litre d oli és de 900 g. La massa d un litre d aigua és de g. Densitat massa volum Densitats d algunes substàncies Substància Densitat (kg/m 3 ) Aigua Oli 900 Gasolina 700 Plom Ferro Mercuri Defineix què és la densitat. Quin tipus de magnitud és? 19. Quina substància és més densa, el plom o el mercuri? Com ho podem comprovar? 20. De les substàncies que hi ha en la taula de densitats, quines suren a l aigua i quines no? Per què? Quan afirmem que l aigua és més densa que l oli estem dient que, en el mateix volum, l aigua té més quantitat de matèria que l oli. La densitat és una propietat específica de la matèria que serveix per diferenciar unes substàncies de les altres. La mesura de la densitat La densitat és una magnitud derivada de la massa i del volum. En el sistema internacional, la densitat es mesura en kg/m 3, tot i que també és molt comú utilitzar g/cm 3. Per calcular la densitat d un cos, en mesurem la massa i el volum i després hi apliquem la fórmula de la densitat dividint la massa entre el volum. La densitat i la flotabilitat Quan veiem un vaixell navegar pel mar, sovint ens preguntem com és possible que el vaixell suri si està construït amb un material que és més dens que l aigua. Un cos sòlid sura en un líquid si té una densitat menor que la del líquid. Ara bé, es tracta de la densitat total del cos, és a dir, la seva massa dividida entre el volum total que ocupa. En aquest punt és molt important la forma del cos per aconseguir ocupar un gran volum que determini una densitat prou baixa. La diferència de densitats entre un líquid i un sòlid que hi sura rep el nom de flotabilitat, i és la qualitat que han de tenir, per exemple, els vaixells per poder surar al mar. La flotabilitat també es dóna entre dos líquids que no siguin miscibles. 194

195 8 Altres magnituds fonamentals A més de la longitud i de la massa hi ha altres magnituds fonamentals, com per exemple la temperatura i el temps. La temperatura C K Quan toquem un tros de gel, diem que està fred. I si toquem una bombeta que ha estat encesa, diem que està calenta. Aquesta sensació de fred o calor que percebem a través del sentit del tacte correspon a la temperatura dels cossos. Però la sensació que denominem com a fred o calor depèn de molts factors. Per exemple, quan ens tirem a la piscina després d haver estat a ple sol, l aigua ens sembla més freda que si hem estat a l ombra La temperatura és una magnitud que ens permet mesurar l estat tèrmic d un cos i que està relacionada amb el seu estat intern. La temperatura d un cos està relacionada amb la quantitat de calor que pot cedir o absorbir. Així, quan posem en contacte dos cossos que es troben a temperatures diferents, el més calent cedeix calor al més fred fins que les temperatures dels dos s igualen. En això es basen els instruments que ens permeten mesurar la temperatura dels cossos, els termòmetres. La unitat de temperatura en el sistema internacional és el kelvin (K), tot i que generalment utilitzem l escala de graus Celsius ( C). 273 Per passar la temperatura de l escala Celsius a l escala kelvin, s ha de sumar 273 als graus Celsius. 0 El temps Totes les persones percebem el pas del temps i som capaces de mesurar-lo amb més o menys facilitat. Encara que no tinguem cap rellotge, gairebé tots notem quan la classe deu estar a punt d acabar. També podem determinar la durada del dia o de la nit si ens fixem en la posició del Sol i de la Lluna. Tot i que no és senzill de definir, podem dir que el temps és una magnitud que mesura el transcurs dels esdeveniments. La unitat de mesura del temps en el sistema internacional és el segon (s). També fem servir altres unitats per mesurar el temps, entre les quals destaquen les següents: El minut. Interval de temps equivalent a 60 segons. El seu símbol és min. L hora. Interval de temps equivalent a 60 minuts. El seu símbol és h. El dia. Interval de temps equivalent a 24 hores. Correspon, aproximadament, al temps que tarda la Terra a fer una volta completa sobre si mateixa en el moviment de rotació. L any. Interval de temps equivalent a 365 dies. Correspon, aproximadament, al temps que tarda la Terra a fer una volta completa al voltant del Sol en el moviment de translació. El segle. Interval de temps equivalent a 100 anys. 21. Amb quin instrument es mesura la temperatura? 22. Converteix les temperatures següents a l escala Celsius. a) 285 K b) 290 K c) 254 K 23. Esmenta dues unitats de mesura del temps. 195

196 A FONS L error en les mesures Si mesurem diverses vegades la longitud d una taula, de ben segur que no obtindrem exactament el mateix valor en cada mesura. Això no significa, però, que ens hàgim equivocat. És un fet habitual que sol passar quan es duen a terme mesures experimentals. Els errors en les mesures són deguts al fet que ni els instruments de mesura són perfectes ni els nostres sentits són infal libles. Per compensar aquests errors podem repetir la mesura diverses vegades i calcular la mitjana aritmètica de totes les mesures. 0,59 m 0,61 m 0,60 m Després de fer tres mesures d una mateixa magnitud, per calcular el valor més exacte de la mesura se sumen els tres resultats i es divideix entre 3. 0,59 0,61 0,60 3 1,8 0,60 m 3 Els aparells de mesura És important triar l instrument de mesura més adient a l objecte que es vol mesurar. No seria convenient, per exemple, utilitzar un regle d un metre per mesurar la longitud d un camp de basquetbol. Tampoc no seria adequat utilitzar un regle d un metre per mesurar el gruix d un clau. Com més sensibilitat i precisió té un aparell de mesura, més exacta és la mesura que fa. Anomenem sensibilitat d un aparell la mesura més petita que podem fer amb l aparell. Per exemple, la sensibilitat d un regle graduat en mil límetres és més gran que la d un altre regle graduat en centímetres. Tot i que les tres balances de les fotografies mesuren la mateixa magnitud física (la massa), cadascuna té una sensibilitat diferent. La de sota és més sensible, ja que és capaç de mesurar fins a dècimes de gram. 24. Com es compensen els errors quan es prenen mesures? 25. Què és la sensibilitat d un aparell de mesura? Quin cronòmetre és més sensible, un que mesura dècimes de segon o un altre que mesura mil lèsimes de segon? 196

197 Ciència a l abast Anàlisi de resultats. Representacions gràfiques Les representacions gràfiques ens permeten analitzar les dades obtingudes en un experiment i veure la relació que hi ha entre dues variables determinades. Per esbrinar-ho hem escalfat un vas de precipitats amb 500 ml d aigua, i n hem mesurat la temperaura de l aigua a intervals de temps de 2 minuts. Aigua Termòmetre A partir d una gràfica podem relacionar dues magnituds i veure com varia l una en funció de l altra. Quan escalfem una determinada massa d aigua, sabem que augmentarà de temperatura, però de quina manera ho farà? Temps (min) Temperatura ( C) Per dibuixar la gràfica corresponent a aquestes dades, seguim els passos següents: 1. Dibuixem els eixos de coordenades sobre un paper mil limetrat. A l eix d abscisses (horitzontal) marquem els intervals de valors del temps, i a l eix d ordenades (vertical), els de la temperatura. La mida de les divisions no ha de ser necessàriament igual en els dos eixos, sinó que la triem en funció de les dades de la taula. 2. Marquem els punts de la gràfica. Unim cada valor del temps amb el corresponent a la temperatura que hem registrat en la taula. 3. Tracem la gràfica. Dibuixem una línia amb un regle unint tots els punts. Si algun punt no coincideix, hem d aproximar la línia al màxim possible a tots els punts. Temperatura ( C) Temps (min) 26. Descriu la gràfica anterior. A què creus que pot ser degut el tram horitzontal del començament? I el del final? 27. Fes la mateixa experiència que acabem de descriure però amb 300 ml d aigua. Remena constantment l aigua perquè la temperatura sigui homogènia. Mesura la temperatura cada dos minuts, fes una taula i representa les dades en una gràfica. Compara la gràfica amb l obtinguda per a 500 ml. Hi ha cap diferència? La quantitat d aigua influeix en la velocitat d escalfament de l aigua? 197

198 Activitats 28. Esmenta tres materials d ús comú i alguna propietat de cadascun que faci referència a la utilitat que té. 29. En alguns països, com ara a la Gran Bretanya, encara no utilitzen el sistema internacional d unitats, sinó un sistema d unitats propi. Per exemple, mesuren la distància en milles (una milla equival a 1,609 quilòmetres). L aeroport de Heathrow està situat a 16 milles del centre de Londres. L aeroport de Girona-Costa Brava està a 12 quilòmetres de Girona. Quin dels dos aeroports està més lluny de la ciutat corresponent? 30. Mesura la superfície d un foli i expressa n el resultat en unitats del sistema internacional. 31. Calcula el volum i la superfície de totes les parets i el terra d una piscina que té 10 m de llargada, 4 m d amplada i 2 m de fondària. 32. Com podem mesurar el gruix de cadascun dels fulls d aquest llibre? 33. Indica quin múltiple o submúltiple del metre faries servir per fer cada mesura. Mesura Distància de Girona a Lleida Diàmetre del cap d un clau Longitud d un bolígraf Longitud de l aula Múltiple o submúltiple del metre 34. Expressa en metres aquestes longituds. a) 26 cm b) 240 mm c) 4,5 km d) 26,2 hm 35. Imagina t que al teu barri volen construir un nou centre escolar amb un pati de 2,5 hectàrees (una hectàrea equival a m 2 ). La directora vol que hi hagi un camp de futbol de 100 metres de llargada per 100 metres d amplada, una pista de basquetbol de 18 metres de llargada per 15 metres d amplada, i una pista de tennis de 23,77 metres de llargada per 8,23 metres d amplada. Creus que hi haurà prou superfície per fer les tres instal lacions? 36. El volum d un cos és de 3,4 cm 3. Quina capacitat té en litres? 37. Volem omplir un bidó de 10 l de capacitat afegint-hi aigua amb ampolles de 250 ml. Quantes ampolles necessitarem per omplir el bidó? 38. Una coneguda marca d aigua mineral s anuncia com L aigua més lleugera, i per posar-hi èmfasi el fabricant també vol que l envàs sigui al més lleuger possible. Pot triar entre quatre tipus de plàstics diferents, que tenen densitats també diferents: PET (d kg/m 3 ) PVC (d kg/m 3 ) PS (d kg/m 3 ) PE (d 950 kg/m 3 ) Quina massa de material necessitarà en cada cas si per fabricar una ampolla de cm 3 de capacitat cal un volum de 30 cm 3? Quin material és el més idoni perquè l ampolla també sigui «la més lleugera»? 39. Indica quin aparell faries servir per fer les mesures indicades en la taula. Mesura Temps que tarda un atleta en una cursa Temperatura de l aigua en una banyera Massa d un sac de patates Aparell de mesura 40. Copia la taula i completa-la aplicant-hi la fórmula de la densitat. Substància Fusta de cedre Aigua Plom Or Plata Quars Mercuri Alumini Alcohol de 96 Massa (kg) Volum (m 3 ) Expressa en centímetres aquestes mesures. a) 320 mm c) 25 dm e) 1,4 hm b) 3,5 m d) 2 km f) 8 µm Densitat (kg/m 3 )

199 42. Si mesclem aigua amb gasolina, se separen en dues capes. Quin líquid quedarà a dalt? Sabem que la densitat de l aigua és de kg/m 3, i la de la gasolina, de 700 kg/m Calcula el volum d un clau de ferro que té una massa de 20 g. Sabem que la densitat del ferro és de kg/m Sabent que les dues substàncies del dibuix tenen el mateix volum, quina és més densa? Per què? A B 45. Calcula la densitat de l oli d oliva sabent que un bidó de 3 l d oli té una massa de 2,7 kg. 46. S ha mesurat la massa d una cadena d or, i per equilibrar la balança s han utilitzat els pesos següents: un de 100 g, dos d 1 g i un de 500 mg. Quina massa té la cadena d or? Expressa el resultat d aquesta mesura en grams i en mil ligrams. 47. Una capsa de galetes d 1 kg costa tres euros i una de 250 g costa un euro. Quantes vegades és més gran la capsa gran que la petita? Quant estalviaries si et compressis la capsa gran en comptes de la mateixa quantitat en capses petites? 48. Quan un vaixell petrolier té un accident, la càrrega que porta s aboca al mar. Sabent que la densitat del petroli és més petita que la de l aigua, creus que el petroli hi surarà o que s hi enfonsarà? Esmenta les conseqüències que té per al medi ambient un desastre com aquest. UNA ANÀLISI CIENTÍFICA La mesura i la història Els egipcis, cap a l any 3000 ac, per mesurar els camps de conreu utilitzaven la longitud de les seves passes. Civilitzacions posteriors feien servir unitats de mesura que prenien com a referència el cos humà: el peu, el colze, el dit polze... Aquests sistemes resultaven pràctics, però no eren gaire exactes. L any 1600 Galileu va utilitzar un patró de mesura molt enginyós. Va observar a la catedral de Pisa que, quan s encenien els canelobres dels llums, tots es quedaven balancejant una estona. Galileu va mesurar el temps del moviment de balanceig dels llums comptant el nombre de batecs del seu pols. Els primers instruments de mesura que es van fer servir, com el rellotge de sol, la balança i el regle, s han anat perfeccionant al llarg dels segles. 49. Indica totes les unitats de mesura que figuren en el text. 50. Enumera tots els instruments de mesura que s esmenten en el text. Quines magnituds podem mesurar amb aquests instruments? 51. Quant temps ha passat des que els egipcis mesuraven els camps fins que Galileu va mesurar el balanceig dels llums de la catedral de Pisa? I fins ara? 52. Si considerem que cada passa egípcia era de 0,75 m, a quantes passes està Figueres de Reus, si la distància és de 234 km? 53. Si mesures la longitud de la taula utilitzant el peu, el polze o el colze (mesura de l avantbraç), amb quin obtindràs una quantitat més gran? 54. Si el pols d una persona és d un batec per segon, quantes vegades bategarà el cor en una hora? 199

200 Resum Propietats És matèria tot el que té massa i ocupa un espai (té volum). Les propietats de la matèria poden ser: Generals. Són comunes a tota la matèria. Són les següents: La massa. El volum. Específiques. Són diferents d unes substàncies a les altres. LA MATÈRIA Magnituds fonamentals Són magnituds independents entre si, que s han escollit per expressar les altres magnituds mitjançant combinacions matemàtiques entre elles. Destaquen les magnituds fonamentals següents: La longitud. És la distància entre dos punts. La unitat de longitud en el sistema internacional és el metre (m). La massa. És la quantitat de matèria que té un cos. La unitat de massa en el sistema internacional és el quilogram (kg). La temperatura. Indica l estat tèrmic d un cos. La unitat de temperatura en el sistema internacional és el kelvin (K). El temps. Mesura el transcurs dels esdeveniments. La unitat de temps en el sistema internacional és el segon (s). Magnituds derivades Són les que s expressen mitjançant la combinació matemàtica de magnituds fonamentals. Destaquen les magnituds derivades següents: La superfície. És l extensió d un cos en dues dimensions. La unitat de superfície en el sistema internacional és el metre quadrat (m 2 ). El volum. És l espai que ocupa un cos. La unitat de volum en el sistema internacional és el metre cúbic (m 3 ). La densitat. És la relació entre la massa d un cos i el volum que ocupa. La unitat de densitat en el sistema internacional és el quilogram per metre cúbic (kg/m 3 ). 55. Copia la taula següent i completa-la. Magnitud Longitud Massa Temps Temperatura Superfície Volum Densitat Unitat Símbol 56. Quines de les magnituds fonamentals també són propietats generals de la matèria? 57. Explica el procediment que faries servir per determinar la densitat d un cilindre de fusta. 58. Indica tres magnituds derivades, amb la unitat corresponent de cadascuna en el sistema internacional d unitats. 59. Esmenta els submúltiples del quilogram i l equivalència de cadascun en kg. 200

201 La naturalesa dels cossos Fa molt de temps, quan encara no se sospitava que existia l atmosfera i Newton encara no havia formulat la llei de la gravitació, els cossos de la natura es classificaven en dos grups: en cossos pesants que es precipitaven a la terra i en cossos lleugers que sempre pujaven, de manera que emergien en qualsevol ambient on es trobaven. L any 300 ac, el filòsof grec Aristòtil va escriure el següent: «Es considera pesant l objecte que té tendència a anar cap avall; i es considera lleuger l objecte que té tendència a anar cap amunt». Va ser el matemàtic i físic italià Evangelista Torricelli, inventor del baròmetre, qui va rebatre d una manera força enginyosa aquesta teoria. Ho va fer mitjançant la història que expliquem tot seguit. Fa molt de temps, al fons del mar vivien les cinquanta belles filles de Nereu, el vell home del mar, i de la seva esposa, Doris. Les Nereides o nimfes del mar, perquè així era com s anomenaven les filles de Nereu, muntaven en dofins i altres animals marins, que les ajudaven a pujar a la superfície a prestar auxili als mariners i als viatgers. Un dia, les Nereides van decidir instal lar una acadèmia en la profunditat de l oceà per impartir cursos de física als habitants del mar. Durant les classes, s explicaven els fonaments d aquesta assignatura de la mateixa manera que nosaltres, els éssers humans, habitants de l oceà d aire, ho solem fer a les nostres escoles. Les Nereides mostraven que entre tots els objectes que utilitzaven sota l aigua, n hi havia uns que baixaven, mentre que d altres pujaven. Llavors, les nimfes, sense pensar gaire com es comportarien els mateixos objectes si es trobessin en altres medis, van deduir de manera terminant que hi ha cossos, com per exemple la terra, les pedres i els metalls, que són pesants, ja que baixen al fons; i que d altres, com l aire, la cera i la majoria de les plantes, són lleugers, perquè pugen cap a la superfície de l aigua. Cal preguntar-se què passaria si les Nereides visquessin en un mar enorme de mercuri, en comptes d un profund oceà d aigua. Per poder guardar tots els materials, els haurien de lligar a terra perquè no pugessin a la superfície, tots llevat dels objectes fabri- cats amb or, ja que tindrien la curiosa propietat de mantenir-se al fons. Per tant, a l hora de redactar els seus tractats sobre els cossos pesants i lleugers haurien hagut COMPRENC EL QUE LLEGEIXO de tenir en compte aquest fenomen, i concloure que tots els cossos en general són lleugers i tenen la virtut natural de pujar, llevat de l or, que es precipita en el mercuri. 60. Quina teoria sobre la naturalesa dels cossos va rebatre Torricelli? 61. Com hauria classificat Aristòtil un tros d una planta, com un cos lleuger o pesant? Per què? 62. Les Nereides pensaven que els cossos es divideixen en pesants i lleugers? Explica la resposta. 63. Com classificaven les Nereides el tros d una planta, com un cos lleuger o pesant? Per què? EL RACÓ DE LA LECTURA Llibres: Per què les coses són com són ANTONI LLORET I ORRIOLS. Edicions de La Magrana Obra de caràcter divulgatiu sobre la matèria, les seves propietats i les seves magnituds. Esas exasperantes medidas KJARTAN POSKITT. Editorial Molino Llibre molt amè sobre les mesures. El Cronomòbil PERE VERDAGUER. Edicions 62 Novel la d aventures sobre viatges en el temps. NO T HO PERDIS En la xarxa: Convertidor de tota mena d unitats (en anglès). ticat.ua.es/afcocatala/unidades/unidades/unidades. htm Pàgina sobre les unitats del sistema internacional. Pàgina del Centre Espanyol de Metrologia, amb molta informació sobre magnituds i unitats. Oficina Internacional de Pesos i Mesures (en anglès). 201

202 3 La diversitat de la matèria PLA DE TREBALL En aquesta unitat Identificaràs les diverses formes en què es pot presentar la matèria. Diferenciaràs els estats de la matèria i els canvis d estat. Coneixeràs les condicions en què una substància pot canviar d estat. Reconeixeràs la diferència que hi ha entre una mescla i una substància pura, i entre un element i un compost. Aprendràs alguns mètodes per separar els components d una mescla. Coneixeràs les característiques dels principals materials artificials de la nostra època. Comprendràs la necessitat de reciclar els residus. Aprendràs a interpretar i a comunicar els resultats d un experiment mitjançant l elaboració d un informe científic. Iceberg.

203 Un iceberg és una massa de glaç que es desprèn de les glaceres polars i queda a la deriva als mars empès pels corrents marins. De vegades, els icebergs poden arribar a assolir dimensions enormes. A l Àrtic és freqüent trobar-hi icebergs d uns 200 m de longitud i 150 m d altura. Tan sols a Grenlàndia es desprenen al voltant d uns icebergs cada any, fet que representa un gran perill per als vaixells. El 14 d abril de 1912, el Titanic, el vaixell més gran que s havia construït fins aleshores, va xocar contra un iceberg de 60 m d altura. Com a conseqüència del xoc, es va obrir una esquerda al buc i el vaixell es va enfonsar en poc més de tres hores. RECORDA I RESPON 1. Els icebergs, com les glaceres de les quals provenen, són masses de glaç. a) De quina substància està format el glaç? b) En quin estat físic es troba? c) És possible trobar aquesta substància en altres estats físics diferents? 2. És possible que una substància canviï d estat? De quina manera? 3. L aigua del mar està formada per una sola substància o per diverses substàncies? I l aigua que bevem? Busca la resposta Què significa que l aigua s evapora?

204 1 Els estats de la matèria L aspecte que presenta la matèria que ens envolta és molt divers. Per exemple, les roques són sòlides, l aigua dels rius i del mar és líquida, i l aire de l atmosfera és una mescla de gasos. Les diferents formes en què es pot presentar la matèria reben el nom d estats físics. Hi ha tres estats físics: sòlid, líquid i gasós. Característiques dels sòlids A més de les roques, molts dels objectes que utilitzem habitualment són sòlids. Les principals característiques dels sòlids són les següents: Tenen una forma pròpia. Per deformar-los hi hem d aplicar una força. Tenen un volum fix, tot i que pot augmentar lleugerament (es poden dilatar) amb la calor, i disminuir si els refredem. Característiques dels líquids A diferència dels sòlids, els líquids s han de mantenir continguts en recipients per les raons següents: No tenen una forma pròpia. S adapten a la forma del recipient. Tenen un volum fix, tot i que, igual que els sòlids, es dilaten amb la calor. Poden fluir. Si no estan continguts en un recipient, llisquen. Característiques dels gasos La majoria dels gasos no es poden veure, però a vegades és fàcil identificar-los, com per exemple per l olor. Les principals característiques són: No tenen una forma pròpia i poden fluir igual que els líquids. No tenen un volum fix. S expandeixen i ocupen tot l espai possible, encara que poden ser continguts en qualsevol recipient, ja que es poden comprimir reduint de volum. Característiques fonamentals dels tres estats Estat físic Forma Volum Sòlid Manté la forma original si no s hi exerceix cap força. Té un volum fix, tot i que augmenta una mica quan s escalfa i disminueix quan es refreda. Líquid No té una forma pròpia. S adapta al recipient que el conté. Té un volum fix, tot i que augmenta una mica quan s escalfa i disminueix quan es refreda. Gasós No té una forma pròpia. S adapta al recipient que el conté. No té un volum fix. S expandeix i ocupa tot l espai possible. 204

205 La matèria està formada per partícules Per explicar els diferents estats de la matèria i les seves propietats, la comunitat científica ha creat un model que representa com es comporta la matèria per dins. Aquest model es basa en dues idees que constitueixen l anomenada teoria cinètica: La matèria està formada per partícules petites. Les partícules que formen la matèria es mouen contínuament. Els estats de la matèria segons la teoria cinètica Sòlid Líquid Gasós En els sòlids, les partícules estan unides molt fortament i molt juntes. Quan es mouen, no canvien de posició, tan sols poden vibrar; és a dir, es poden moure lleugerament però no canvien de posició relativa. Les partícules dels líquids estan menys unides, més separades i menys ordenades que les dels sòlids. Es poden desplaçar les unes sobre les altres, i això permet que els líquids puguin canviar de forma i fluir. Les partícules dels gasos no estan unides, es troben més separades que les dels líquids i es poden moure lliurement. Per això els gasos no tenen una forma pròpia i ocupen tot l espai disponible. Diferents estats de la mateixa matèria Cada substància es troba en la natura en un estat físic determinat. Per exemple, el carbó és sòlid, el diòxid de carboni és gasós i el mercuri és líquid. Però hi ha substàncies, com ara l aigua, que es poden presentar en els tres estats. Altres materials són, normalment, sòlids, però en determinades condicions poden passar a l estat líquid. Per exemple, el ferro es fon als alts forns i esdevé líquid, i les roques es poden trobar en estat líquid en unes condicions determinades, tal com passa, per exemple, en la lava dels volcans. 1. Quines són les propietats dels sòlids, els líquids i els gasos? 2. Busca en els conceptes clau el significat dels termes model i fluir. 3. Segons la teoria cinètica, per què poden fluir els líquids i els gasos? 205

206 Fusió Vaporització Solidificació Condensació 2 Els canvis d estat L estat físic en què es presenta una substància depèn de les condicions en què es troba, principalment de la temperatura, i també de la pressió. Si la temperatura canvia, una substància pot passar d un estat físic a un altre; en aquest cas, diem que s ha produït un canvi d estat. De sòlid a líquid, i viceversa Quan escalfem una determinada quantitat de gel, l augmentem de temperatura i, al cap d un cert temps, es converteix en líquid. La temperatura a la qual es produeix el canvi d estat de sòlid a líquid s anomena temperatura de fusió o punt de fusió. El glaç es fon a 0 C. Durant el canvi d estat la temperatura no augmenta, encara que s hi continuï proporcionant calor. El procés per mitjà del qual un sòlid passa a l estat líquid s anomena fusió. El procés invers s anomena solidificació. La temperatura de fusió i la temperatura de solidificació d una mateixa substància són iguals. 4 Quin nom rep el canvi d estat invers a la fusió? 5 Explica en què consisteix la vaporització. Quina diferència hi ha entre l evaporació i l ebullició? De líquid a gasós, i viceversa Si escalfem aigua líquida, al cap d una estona veiem que hi comencen a haver bombolles; és a dir, l aigua comença a bullir i passa a l estat gasós. L ebullició de l aigua té lloc a una temperatura constant de 100 C i afecta totes les partícules del líquid al mateix temps. La temperatura a la qual bull una substància s anomena temperatura d ebullició o punt d ebullició, i es manté constant durant el canvi d estat. Tots els líquids passen a estat gasós a qualsevol temperatura, tot i que alguns ho fan amb més facilitat que d altres. Aquest pas s anomena evaporació, i només afecta les partícules de la superfície lliure del líquid. El pas d un líquid a gas s anomena vaporització i es pot produir de dues maneres: per ebullició o per evaporació. El procés invers, és a dir, el pas de gas a líquid, s anomena condensació. 206

207 De sòlid a gasós, i viceversa Els ambientadors sòlids es converteixen a poc a poc en gas. Aquest pas directe de sòlid a gasós s anomena sublimació, i és un canvi d estat poc freqüent en la natura. També es pot produir el procés invers, de gasós a sòlid, tal com passa en la formació de flocs de neu. Per distingir els dos processos, el pas de gasós a sòlid s anomena sublimació regressiva. Les temperatures de fusió i d ebullició: propietats específiques Cada substància té unes temperatures de fusió i d ebullició característiques, i per aquesta raó podem utilitzar els valors d aquestes temperatures per distingir unes substàncies de les altres; és a dir, les temperatures de fusió i d ebullició són propietats específiques de la matèria perquè ens permeten identificar-la. Els canvis d estat i la teoria cinètica La teoria cinètica també ens permet explicar els canvis d estat. Quan un sòlid s escalfa, les partícules que el formen adquireixen més energia i es mouen més ràpidament, fins que llisquen les unes sobre les altres i el sòlid es transforma en líquid. Si continuem escalfant el líquid, arriba un moment en què les partícules que el formen estan tan separades que s escapen les unes de les altres i es transformen en gas, de manera que es barregen amb les partícules de l aire. A la superfície lliure dels líquids, sempre hi ha alguna partícula que pot tenir prou energia per escapar-se, sigui quin sigui el valor de la temperatura; aquesta és la raó per la qual els líquids es poden evaporar a qualsevol temperatura. Substància Aigua Alcohol Ferro Sublimació del iode. Mercuri Temperatura de fusió ( C) Temperatura d ebullició ( C) Líquid Sòlid Fusió Solidificació Sublimació Sublimació regressiva Condensació Vaporització Gasós 6. Quina diferència hi ha entre una propietat general de la matèria i una propietat específica? 7. En l esquema de l esquerra hi ha passos que es representen per mitjà de fletxes vermelles i d altres amb fletxes blaves. Quins corresponen a canvis produïts per un augment de la temperatura i quins per una disminució de la temperatura? 207

208 3 Les mescles Si ens fixem en la matèria que ens envolta, veurem que, a més de l estat físic (sòlid, líquid o gasós), l aspecte extern que presenta mostra diferències que ens permeten fer una classificació diferent. Per exemple, en una roca de granit s aprecien a ull nu parts molt diferenciades que tenen un color, una lluïssor i una textura diferents. Per contra, si observem un got d aigua de mar, veurem que presenta un aspecte uniforme i no podrem distingir a ull nu els diversos components que la formen. Si hi podem veure parts diferents, la matèria és heterogènia. Si no hi veiem parts diferents, la matèria és homogènia. El granit, per exemple, és heterogeni. La matèria que presenta un aspecte uniforme s anomena homogènia. La que presenta un aspecte no uniforme, i en podem distingir parts diferents, s anomena heterogènia. Mescles homogènies i heterogènies La major part de la matèria que ens envolta està formada per la mescla de diverses substàncies. Quan no podem distingir a ull nu les diverses substàncies que les formen, parlem de mescles homogènies, com és el cas de l aigua del mar. En canvi, quan podem distingir a ull nu les substàncies que les componen, parlem de mescles heterogènies, com per exemple el granit. Les mescles homogènies, que també reben el nom de dissolucions, en la natura se solen produir entre una substància líquida, que generalment és aigua, i una altra que pot ser sòlida, líquida o gasosa. Són exemples de dissolucions el vi, l aigua mineral, l aigua de colònia, etc. Les dissolucions més senzilles estan formades per dos components: El dissolvent. És el component que es troba en més quantitat en una dissolució. El millor dissolvent que existeix és l aigua. El solut. És el component minoritari d una dissolució. Dissolvent Solut Dissolució L acer amb què estan fets els claus és una mescla homogènia de ferro i carboni. També són mescles homogènies sòlides els aliatges, que són el resultat de la mescla de diversos metalls entre si o amb altres substàncies. Són aliatges el llautó, l acer inoxidable, el bronze, etc. Els gasos també poden formar mescles homogènies, com per exemple l aire. 208

209 Separació dels components d una mescla En una mescla, cada un dels components que la formen conserva les seves propietats. Quan volem separar aquests components, podem utilitzar alguna propietat que sigui diferent per a cadascun. Les principals propietats específiques en què es basen els mètodes de separació dels components de les mescles són la densitat, el punt de fusió i el punt d ebullició. Altres propietats específiques que tenen una aplicació en la separació dels components d una mescla, tot i que són menys rellevants que les anteriors, són la mida de les partícules (garbellant podem separar, per exemple, les més grosses de les més petites), l atracció magnètica (amb un imant podem separar els components que són atrets dels que no ho són) i la solubilitat en aigua (intentant solubilitzar en aigua podem separar el component soluble del que no ho és). Alguns mètodes de separació de mescles Per separar les llimadures de ferro d una mescla, podem fer servir la propietat que té el ferro de poder ser atret per un imant. Filtració Decantació Paper de filtre Embut de decantació La filtració serveix per separar un sòlid mesclat amb un líquid en el qual no és soluble. El filtre deixa passar el líquid i reté les partícules sòlides més grosses. La decantació s utilitza per separar líquids de densitats diferents que no són solubles entre si. L embut de decantació en regula la separació. Podem separar una dissolució d un sòlid en un líquid, com per exemple sal i aigua, si deixem que el líquid s evapori. Matràs Mescla Destil lació Tub refrigerant Recol lector Serveix per separar dos o més líquids solubles entre si. Amb un aparell de destil lació, es fa bullir la mescla i es condensen els vapors que es produeixen. Els components se separen segons la temperatura d ebullició de cadascun. 08. Explica quins són els components d una dissolució. 09. Quin tipus de mescla és una barreja d oli i aigua? Quina propietat permet separar l oli de l aigua per decantació? 10. Si tenim diversos líquids mesclats en una dissolució, quin sistema faries servir per separar-los en recipients diferents? Explica el procés i la propietat en què et bases. 209

210 4 Les substàncies pures. Compostos i elements Hidrogen Oxigen Una substància pura és la que té unes propietats específiques com ara la densitat, les temperatures de fusió i d ebullició, la conductivitat elèctrica (facilitat que ofereix al pas d un corrent elèctric), etc., que la caracteritzen i que serveixen per diferenciar-la d altres substàncies. Els compostos químics No totes les substàncies són del mateix tipus. Algunes, com l aigua o la sal, es poden descompondre en altres substàncies més simples utilitzant mètodes adequats. Les substàncies pures que es poden descompondre en altres de més senzilles per mètodes químics s anomenen substàncies compostes o compostos químics. Per exemple, l aigua (H 2 O) és un compost químic perquè, si hi apliquem electricitat, la podem descompondre en oxigen i hidrogen, que tenen propietats diferents del compost que formen quan es combinen. L aigua és líquida, mentre que l oxigen i l hidrogen són gasosos. Aigua L aigua és un compost format per hidrogen i oxigen en una proporció de 2:1. Quan es descompon s obté el doble d hidrogen que d oxigen. Els elements químics L oxigen i l hidrogen que s obtenen quan es descompon l aigua no es poden descompondre, al seu torn, en cap altra substància. Les substàncies que no es poden descompondre en altres de més senzilles s anomenen substàncies simples o elements químics. Actualment es coneixen més de cent elements químics en la natura. Alguns elements es troben com a substàncies pures aïllades, mentre que d altres es troben formant part de substàncies compostes. En un compost químic, els elements que el formen sempre es combinen en proporcions exactes. A FONS Canvis físics i canvis químics Quan l aigua es congela o quan passa a vapor, continua sent aigua. En un canvi d estat, no es modifica la naturalesa de les substàncies. Els canvis en què no varia la naturalesa de les substàncies s anomenen canvis físics. Quan mesclem aigua i sal per formar una dissolució, o quan les separem, també fem un canvi físic. En canvi, si el ferro d una llauna s oxida, se n obté una substància diferent, l òxid de ferro, que no és atret pels imants. Els canvis en què s obtenen substàncies diferents s anomenen canvis químics. Quan separem l aigua en hidrogen i oxigen, fem un canvi físic o un canvi químic? 210

211 5 Materials del segle XXI Molts dels materials que utilitzem habitualment, com per exemple el plàstic o el niló, no es troben en la natura, són materials sintètics. Aquest tipus de materials s obtenen per mitjà de transformacions químiques a partir de materials naturals. Els plàstics són uns dels materials que més utilitza la societat actual, ja que són presents en les nostres activitats més freqüents. S anomenen plàstics una gran varietat de substàncies que, majoritàriament, s obtenen a partir del petroli. Els plàstics són materials molt útils per fabricar tota mena d objectes gràcies a les seves propietats: Són materials molt lleugers, però alhora molt resistents davant del trencament i el desgast. Són impermeables a l aigua. No experimenten modificacions químiques davant de moltes substàncies. No s oxiden ni es podreixen, i això fa que siguin materials molt higiènics. Es poden modelar fàcilment amb la calor. Són bons aïllants tèrmics i elèctrics. El vidre és un material molt dur, però alhora molt fràgil. És transparent i aïllant de l electricitat i de la calor. A més, no reacciona amb gairebé cap substància i alguns tipus de vidre són molt resistents als canvis bruscos de temperatura i als trencaments. La fibra de vidre és un material fibrós que s obté fent passar el vidre fos a través d una peça amb forats molt fins. És un bon aïllant tèrmic, és molt modelable i no s oxida, característiques que la fan molt adient per fabricar embarcacions o carrosseries de vehicles. La fibra òptica es fabrica a partir de la fibra de vidre i és capaç de conduir la llum. Es fa servir en telecomunicacions per elaborar cables de telèfon, ordinadors, etc. La fibra de carboni és un material fabricat amb plàstics reforçats amb carboni. És una fibra molt resistent, elàstica i lleugera. S utilitza en la indústria automobilística i per fabricar material esportiu, com ara bicicletes, raquetes de tennis, cascos protectors, etc. Actualment es fabriquen pantalles flexibles amb materials plàstics, que tenen aplicacions molt diverses. 11. En un compost, els elements sempre es combinen en proporcions exactes. Es pot dir el mateix en el cas de les mescles? Per què? 12. Per què les mescles no tenen propietats específiques i, en canvi, els compostos i els elements sí que en tenen? 13. D on s obtenen la majoria dels plàstics? 14. Quines de les propietats de la fibra de carboni fan que s utilitzi en la fabricació d una bicicleta? La fibra òptica permet transmetre una gran quantitat d informació a una velocitat altíssima. 211

212 6 Els residus i el reciclatge Composició de residus sòlids urbans Matèria orgànica, 30 % Paper, 25 % Tèxtils, 10 % Plàstics, 7 % Metalls, 8 % Diversos, 10 % Vidre, 10 % Com a conseqüència de les nostres activitats quotidianes, produïm residus constantment. En generem a casa nostra i als comerços, i constitueixen els residus sòlids urbans. El desenvolupament de l activitat industrial i el nostre model de societat basada en el consum fan que cada vegada la quantitat de residus que generem sigui més gran, amb l augment consegüent dels problemes mediambientals que se n deriven i de la despesa econòmica que comporta el tractament de les deixalles. Mesures individuals Cadascú de nosaltres podem posar en pràctica un seguit de mesures per reduir la quantitat de residus que generem. Algunes es concreten en el que es coneix amb el nom de mètode de «les tres erres»: Reduir el consum. Ho podem aconseguir si evitem comprar productes innecessaris, si no consumim productes d un sol ús ni els que es comercialitzen amb embalatges excessius. Reutilitzar els productes que poden tenir un nou ús. Per exemple, tornar a fer servir les bosses de plàstic o el paper escrit per una cara. Reciclar els residus. El paper, el cartró, el vidre, el metall de les llaunes, el plàstic, etc., són exemples de materials que, amb un tractament adequat, es poden tornar a utilitzar com a primera matèria per elaborar nous objectes. Procés de tractament de residus sòlids urbans Recollida d escombraries Transport Vidre Paper Consum domèstic Plàstic Metall Separació d escombraries Compost Abocador Primeres matèries Processos de reciclatge Processament i manufactura Residus perillosos Incineració 212

213 Ciència a l abast Interpretació de resultats d un experiment. Elaboració d un informe científic Alguns experiments científics proporcionen un resultat que condueix a una conclusió inequívoca. Altres, en canvi, s han d interpretar, i la interpretació pot ser discutible. Tot seguit plantegem un problema del qual podem obtenir una solució per mitjà d un experiment senzill que ens portarà a una conclusió immediata. La nostra pregunta és: què és la cera, una substància simple o una mescla de diverses substàncies? Per respondre-la, compararem el comportament de la cera amb el d una substància que coneixem bé: l aigua. Les substàncies simples tenen una temperatura de fusió determinada, mentre que les mescles presenten un interval de temperatures de fusió. Termòmetre 3. Comparem les dades que hem obtingut. Substància Temperatura a l inici de la fusió Temperatura al final de la fusió Aigua 0 C 0 C Cera 42 C 58 C L aigua té una temperatura de fusió concreta, i això és una característica de les substàncies pures. La cera, en canvi, es fon al llarg d un interval de temperatures. 4. Interpretem els resultats de l experiment. L aigua és una substància pura, com ja sabíem, però la cera, tot i que presenta un aspecte homogeni, és una mescla de diverses substàncies, ja que sol contenir mescles de parafina i vaselina. Cera Bany maria La fase final d una investigació científica és elaborar un informe per comunicar els resultats obtinguts i exposar les conclusions a les quals s ha arribat. L informe científic ha de ser breu i concís. 1. Comprovem que la fusió de l aigua es duu a terme a una temperatura concreta. Posem un vas de precipitats gran amb una mica d aigua a foc suau. Hi introduïm un got petit amb gel picat i un termòmetre. Anotem la temperatura quan comença la fusió del gel i quan ja està pràcticament tot el gel fos. 2. Repetim el procés anterior, però ara posem al got petit trossets de cera en comptes de gel picat. Anotem la temperatura quan la cera es comença a fondre i quan està gairebé fosa del tot. 5. Elaborem l informe. Ha de constar d aquestes parts: Títol i autor (o autors) de l informe. Pot servir de portada, ha de ser curt i s hi ha de poder identificar clarament el contingut de l experiment. Objectius de l experiment. Plantegem el problema i formulem la hipòtesi de treball. Introducció. Es tracta de recopilar informació de llibres, revistes, etc. sobre el tema de l experiment. Metodologia utilitzada. En el nostre exemple, es tracta d explicar els punts 1 i 2. Resultats i conclusions. En el nostre exemple, es tracta d explicar els punts 3 i 4. Bibliografia. Per acabar, fem una relació de totes les fonts d informació que hem utilitzat: llibres, revistes, adreces d Internet, etc. 15. Les substàncies pures tenen una fórmula química; la de l aigua, per exemple, és H 2 O. Davant dels resultats de l experiment, creus que es pot escriure la fórmula de la cera d una espelma? 16. Fes un dibuix detallat del muntatge experimental i elabora l informe científic corresponent. 17. De què creus que depèn que un material com la cera tingui un interval de temperatures de fusió més o menys ampli? 213

214 Activitats 18. Si rentem un got i deixem que s escorri, al cap d un temps comprovarem que s ha assecat. Què ha passat amb l aigua que contenia? S assecarà més bé en una habitació freda o en una de més càlida? Per què? Quin nom rep el procés que s ha produït? 19. Quan traiem un got fred de la nevera i el deixem damunt d una taula, observem que al cap d una estona està mullat per fora. D on ve l aigua de la superfície del got? Com s anomena el procés que s ha produït? 20. Quan obrim una ampolla de perfum en un lloc tancat, en podem apreciar l olor a tota l habitació, encara que ens trobem a una determinada distància de l ampolla. Per què creus que es pot sentir l olor del perfum a tota l habitació? Quin fenomen es produeix? Explica el fet que se senti l olor dels perfums a distància aplicant la teoria cinètica. 21. Copia la taula següent i completa-la explicant les propietats característiques de cada estat físic de la matèria. Sòlids Líquids Gasos Forma Volum Poden fluir 22. Posem un pot amb aigua a escalfar sobre una placa elèctrica i observem que la temperatura de l aigua augmenta a mesura que passa el temps fins que comença a bullir. Com sabem que ha començat a bullir? Quina temperatura tindrà l aigua en aquest moment? Si continuem escalfant l aigua, n augmentarà més la temperatura? On va a parar l aigua que desapareix del pot? 23. Copia les oracions següents i completa-les. a) El pas de sòlid a líquid s anomena... b) El pas de gas a líquid s anomena... c) El pas de líquid a gas s anomena... d) El pas de líquid a sòlid s anomena Dels elements indicats en el dibuix següent, identifica quin és el dissolvent, quin és el solut i quina és la dissolució. A 25. Explica quin procediment faries servir per separar els components d aquestes mescles. a) Aigua i sucre. b) Aigua, sorra i sal. c) Gasolina i aigua. 26. A l hivern s acostuma a posar sal damunt les carreteres abans o després que hagi nevat. Per a què es fa, això? 27. El butà que hi ha en una bombona es troba en estat líquid però, quan surt de la bombona, es troba en estat gasós. Busca informació per explicar a què és degut aquest canvi d estat. 28. Indica si els canvis següents són físics o químics. a) Si cremem un tros de paper, n obtenim cendres. b) Si deixem un metall a la intempèrie, s oxida. c) Si estenem la roba al sol, s asseca. d) Quan la lava es refreda, esdevé roca sòlida. 29. Aconsegueix l etiqueta d una ampolla d aigua mineral i fes aquestes activitats. a) Escriu la composició de l aigua que conté l ampolla. b) Digues si es tracta d una substància pura o d una mescla. c) Si és una mescla, digues si és homogènia o heterogènia. 30. Totes les substàncies es poden trobar en els tres estats físics si es donen les condicions adequades. Investiga-ho i respon les preguntes. a) Es pot trobar ferro en estat líquid a la Terra? b) S hi pot trobar aigua en estat gasós? B C 214

215 31. Copia la taula següent i completa-la marcant amb una X la casella que correspongui. Aigua de mar Granit Sorra i aigua Oxigen Aire Ferro Llet amb cacau Aigua Mescla homogènia Mescla heterogènia Substància pura 32. Un recipient és ple d aire. Dibuixa com t imagines que estan disposades les partícules a l interior del recipient. Representa les partícules com si fossin boles petites. Ara imagina t que traiem la meitat de l aire d aquest recipient. Representa el que queda dins del recipient. 33. Els envasos bric estan fabricats amb diverses capes de cartró i de polietilè. El material que està en contacte amb el líquid sempre és el polietilè. És un plàstic lleuger que es pot modelar i formar capes molt primes que impedeixen el pas de l aire, la humitat i els bacteris. El cartró s hi afegeix per donar consistència a l envàs. a) Quina propietat del polietilè el fa apte per a la conservació d aliments? b) Què creus que passaria si l envàs fos únicament de cartró? UNA ANÀLISI CIENTÍFICA L enigma de les claus L Helena i en Joan estan passejant per la platja i es troben damunt la sorra unes claus totalment rovellades. Les agafen i les observen amb atenció. Mira, Joan! diu l Helena. Fixa t quin aspecte tenen aquestes claus! A classe ens han explicat que hi ha claus que estan fetes de ferro, però les noves no tenen aquest color marró ni aquest aspecte. Tens raó diu en Joan. He sentit dir que les coses de ferro es rovellen fàcilment, sobretot si hi ha molta humitat, com aquí, a la platja. Si rasquem una mica les claus... mira! diu l Helena. Deu ser el mateix que li ha passat al mirall aquest matí després de dutxar-me, que s ha omplert de petites gotes d aigua. Llavors diu en Joan, creus que el ferro, quan es rovella, canvia d estat? 34. Què ha descobert l Helena quan ha rascat les claus? 35. Què significa que a la platja hi ha molta humitat? 36. Creus que el ferro i la capa de color marró que hi ha a sobre de les claus són la mateixa substància? Per què? 37. Quin fenomen s ha produït en el mirall de l Helena? 38. Indica quines de les afirmacions següents són falses i explica el perquè. a) El ferro i l òxid de ferro són la mateixa substància. b) Quan el ferro es rovella es produeix un canvi físic. c) L òxid de ferro és una mescla formada per oxigen i ferro. 215

216 Resum LA DIVERSITAT DE LA MATÈRIA Els estats físics L aspecte Les mescles La matèria es pot trobar en tres estats diferents: Sòlid. Té una forma i un volum fixos. Líquid. Té una forma variable i un volum fix. Pot fluir. Gasós. Té una forma i un volum variables. Pot fluir. Es poden produir passos d un estat a un altre si es varien les condicions, principalment la temperatura. G Sòlid Fusió Solidificació G F Líquid Sublimació Gasós La teoria cinètica explica les característiques i les propietats de cada estat, i també els canvis d un estat a un altre, per mitjà d un model de partícules en moviment. Segons l aspecte extern, la matèria es pot classificar en: Heterogènia. Presenta un aspecte no uniforme. S hi poden distingir diverses parts. Homogènia. Presenta un aspecte uniforme. No s hi distingeixen parts diferents. La major part de la matèria que ens envolta està formada per la mescla de diverses substàncies. Els components d una mescla es poden separar per mitjà de mètodes diferents, com ara la filtració, la decantació i la destil lació. Les dissolucions són mescles homogènies de dues o més substàncies. Estan formades pels components següents: El dissolvent. És el component que es troba en més proporció. El solut. És el component que es troba en menys proporció. G Sublimació regressiva Condensació Vaporització F F Les substàncies pures Tenen propietats específiques que les identifiquen. Poden ser de dos tipus: Compostos químics. Es poden descompondre en altres substàncies més senzilles per mitjà de mètodes químics. Elements químics. No es poden descompondre en altres substàncies més senzilles. 39. Fes un dibuix esquemàtic de diversos procediments de separació de mescles i explica en quina propietat es basa cadascun. 40. Copia l esquema dels canvis d estat. Pinta cada fletxa segons si requereix que hi hagi un augment de la temperatura o una disminució de la temperatura perquè es produeixi el canvi. 216

217 La fabricació de cavorita L objectiu de la recerca del senyor Cavor era una substància que havia de ser «opaca»[...] a «totes les formes d energia radiant». Em va fer comprendre que l «energia radiant» era quelcom de semblant a la llum o a la calor, o a aquells raigs Röntgen dels que tant s havia parlat feia aproximadament un any, o a les ones elèctriques de Marconi, o a la gravitació. Em va explicar que totes aquestes coses irradien des de centres i actuen a distància damunt els cossos, i d aquí ve el terme d «energia radiant». Ara bé, gairebé totes les substàncies són opaques a una forma o altra d energia radiant. El vidre, per exemple, deixa passar completament la llum, però molt menys la calor, i per això serveix de mampara; l alum deixa passar la llum, però impedeix totalment el pas a la calor. [...] Per a aquesta història n hi ha prou amb dir que el senyor Cavor creia que podria ser capaç de fabricar aquesta possible substància opaca a la gravitació mitjançant un complicat aliatge de metalls i d una cosa nova un nou element, m imagino anomenat, crec, heli, que li enviaven de Londres en gerres hermètiques. Era, certament, quelcom de molt gasós i tènue. [...] Però els temors d en Cavor sobre la fabricació efectiva de la substància no tenien fonaments. El 14 d octubre de 1899 vàrem tenir a les mans la increïble substància. El curiós del cas és que fou per pura casualitat, quan el senyor Cavor menys s ho pensava. Havia fos conjuntament un cert nombre de metalls i algunes altres coses m agradaria tant saber aquests detalls, ara!, i tenia la intenció de deixar la mescla durant una setmana i després fer-la refredar lentament. Si no ho havia calculat malament, la darrera fase de la combinació tindria lloc quan el material baixés a una temperatura de 60 graus Fahrenheit. Però passava que, sense que en Cavor ho sapigués, hi havia divergències sobre el manteniment del forn. En Gibbs, que fins aleshores n havia estat l encarregat, tot d un plegat havia intentat de traspassar aquesta responsabilitat a l exjardiner, amb l excusa que el carbó era terra perquè es treia de la terra, i per tant no entrava en la jurisdicció d un ebenista. En canvi, l exjardiner COMPRENC EL QUE LLEGEIXO al legava en contra que el carbó era una substància de mena metàl lica o mineral, i a més ell era el cuiner. Però en Spargus insistia que en Gibbs s encarregués del carbó, justament perquè era ebenista i, com tothom sap, el carbó és llenya fòssil. En conseqüència de tot plegat, en Gibbs va deixar d omplir el forn i ningú més no es va encarregar de fer-ho. En Cavor, per la seva banda, estava tan absort en unes interessants qüestions referents a una màquina voladora de cavorita (sense tenir en compte la resistència de l aire i un o dos altres punts), que no es va adonar que les coses anaven malament. H. G. WELLS, Els primers homes a la Lluna. Editorial Empúries 41. Quines coses eren energia radiant, segons el senyor Cavor? 42. Com pensava el senyor Cavor fabricar aquesta substància anomenada cavorita? Fes-ne un resum breu. 43. La història del senyor Cavor, et sembla que és un conte, una invenció o un fet que realment va passar? Explica què en penses. EL RACÓ DE LA LECTURA NO T HO PERDIS Llibres: Negraneu amb gas FRANCESC VIDAL I PEDRO HERNÁNDEZ. Eumo Editorial Narració d aventures que tenen a veure amb la matèria en els tres estats, la dilatació i molts altres conceptes relacionats amb l estudi de la matèria. La química desde el agua CARLOS PALACIOS I ALTRES. Taller Arquímedes Conjunt d experiències sobre dissolucions, separació de substàncies, mescles, etc. En la pantalla: Estats de la matèria (VHS). MICHAEL COCKER Yorkshire TV. Fundació Serveis de Cultura Popular Sobre la matèria i els canvis d estat. En la xarxa: Pàgina amb curiositats sobre la ciència. shtml. Sobre la investigació de nous materials (en anglès). 217

218 Conceptes clau A dherència Capacitat d un material per enganxarse a un altre. Aplicat als líquids es refereix a la capacitat que tenen per humitejar el recipient que els conté o els objectes que hi ha submergits. ADN Substància orgànica de la cèl lula que conté la informació hereditària i que es transmet d una generació a la següent. Aire Mescla de gasos que forma l atmosfera de la Terra. Algues Grup de protoctists unicel lulars o pluricel lulars les cèl lules dels quals no formen teixits. Viuen a l aigua i són capaços de fer la fotosíntesi. Anèl lids Grup d animals invertebrats, amb el cos allargat i tou, dividit en segments o en anells, com per exemple el cuc de terra. Del llatí, anellus: anell petit. Angiospermes Grup de plantes amb flors i llavors tancades dins d un fruit, com la pomera i la rosella. Del grec, aggeîon: vas o receptacle, i spérma: llavor. Antera Part de l estam que conté els grans de pol len. Antera Calze (sèpals) Corol la (pètals) Anticicló Massa d aire en què la pressió atmosfèrica és més alta que al seu voltant. Any llum Distància que recorre la llum en un any. Equival a uns 9,5 bilions de quilòmetres. Aràcnids Grup d artròpodes que tenen un parell de quelícers, un parell de pedipalps, quatre parells de potes i no tenen antenes, com l aranya i l escorpí. Artròpodes Grup d animals invertebrats que estan recoberts d un exosquelet i que tenen el cos segmentat i proveït de potes articulades, com l escarabat, l aranya o el cranc. Del grec, árthron: articulat, i podós: peu. Asteroide Cos sòlid, generalment rocós o metàl lic, de petites dimensions que es troba a l espai i que orbita al voltant del Sol. Astre Qualsevol objecte natural que es troba a l espai i que emet, absorbeix o reflecteix llum, de manera que es pot captar per mitjà d un instrument d observació. Atmosfera Capa de gasos que envolta un planeta. L atmosfera terrestre està formada per aire. Del grec, atmós: vapor, i sphaîra: esfera. Autòtrof Organisme que pot produir substàncies orgàniques per si mateix utilitzant una font d energia, com la llum solar, i prenent del medi substàncies inorgàniques com l aigua i les sals minerals. Del grec, autós: un mateix, i trophé: alimentació. B iosfera Conjunt de tots els éssers vius que habiten la Terra. Del grec, bíos: vida, i sphaîra: esfera. Bipartició Procés de reproducció pel qual una cèl lula o un organisme es divideix en dues parts. Bípede Animal que té dos peus o dues potes. Bivalves Grup de mol luscs que no presenten un cap diferenciat, i que tenen un peu aplanat en forma de destral i una conquilla amb dues valves o peces articulades que encaixen l una en l altra, com les cloïsses o les escopinyes. Del llatí, bi: dos, i valva: porta. Bomba volcànica Massa de lava de grans dimensions llançada a l aire en una erupció volcànica. C aducifoli Vegetal que perd les fulles quan comença l estació desfavorable, com el pollancre. Caliptra Estructura en forma de didal que protegeix l extrem de les arrels de les plantes. Calze Part exterior de la flor, formada per fulles generalment verdes anomenades sèpals. Càpsida Embolcall de proteïnes que envolta el material genètic dels virus. Carbonats Sals formades per carboni. Deriven de l àcid carbònic. Carnívor Referit a un animal, que s alimenta d altres animals, com el lleó o el tigre. Referit a una planta, que a més de ser autòtrofa també es nodreix d insectes, com la dionea. Del llatí, carni: carn, i vorare: devorar. Carronyaire Animal que s alimenta de restes d animals morts, com el voltor. 218

219 Cefalòpodes Grup de mol luscs que tenen el cap envoltat de tentacles i que generalment no tenen conquilla, com el pop. Del grec, kephalé: cap, i podós: peu. Cendra volcànica Roca triturada en fragments petits, de la mida de grans de sorra, que surt llançada a l exterior durant una erupció volcànica. Citoplasma En una cèl lula, regió situada entre la membrana plasmàtica i el nucli, on hi ha els diversos orgànuls cel lulars. Clima Conjunt de condicions atmosfèriques que caracteritzen una zona durant un llarg període de temps. Clitel Zona engruixida, com si fos una sella de muntar, relacionada amb la funció reproductiva, que està al centre del cos de molts anèl lids, com el cuc de terra. Clorofil la Substància de color verd que utilitzen les plantes, les algues i alguns bacteris autòtrofs per fer la fotosíntesi. Cloroplast Orgànul exclusiu de les cèl lules vegetals, on es duu a terme la fotosíntesi. Té un pigment de color verd anomenat clorofil la. Columna magmàtica Magma contingut a la xemeneia volcànica que durant una erupció puja cap a la superfície, alhora que perd els gasos que porta dissolts. Combustió Reacció química en la qual un combustible reacciona amb l oxigen i es produeix un despreniment d energia que es manifesta habitualment amb una incandescència o una flama. Compost químic Substància pura que es pot descompondre en altres substàncies diferents per mètodes químics. Cefalòpode. Coníferes Grup de plantes gimnospermes, amb flors petites i poc vistoses en forma de con, com els pins i els avets. Corni De corn (banya) o amb les característiques d aquest. Corol la Part de la flor que protegeix els òrgans sexuals, formada per fulles acolorides i vistoses anomenades pètals. Criptògames Nom que s utilitza per designar les plantes que no tenen flors, com les molses i les falgueres. Del grec, kryptós: amagat, i gámos: unió. Cristall Substància sòlida, mineral o orgànica, els components de la qual estan disposats ordenadament. Pot mostrar o no un aspecte extern amb cares planes. Crustacis Grup d animals artròpodes, gairebé tots marins, amb dos parells d antenes al cap i generalment cinc parells de potes, com el llagostí o el cranc de riu. D ensitat Magnitud que expressa la relació entre la massa d un cos, o d una substància, i el seu volum. Depressió Massa d aire en què la pressió atmosfèrica és més baixa que al seu voltant. Desgasificació Separació del gas dissolt en un líquid o amarat en la porositat d una matèria sòlida. Diatomees Grup d algues microscòpiques i unicel lulars planctòniques, que tenen una closca silícia amb dues valves de mides diferents que encaixen entre si. Dilatació Augment de volum que experimenta una substància quan s augmenta de temperatura. Dimorfisme sexual Presència de dues formes o dos aspectes diferents en la forma masculina i femenina en els individus d una espècie, com per exemple en els lleons i els paons. Dissolució Mescla homogènia que resulta de dissoldre una o més substàncies en una altra, que generalment és un líquid. Dissolvent Substància capaç de contenir-ne una altra en proporcions variables, amb la qual forma una mescla homogènia. E bullició Pas de l estat líquid al gasós a la temperatura d ebullició específica de cada substància. Eclipsi Situació que es produeix quan la Lluna projecta la seva ombra sobre la Terra, o la Terra en projecta la seva sobre la Lluna. Eclíptica Pla imaginari sobre el qual la Terra traça la seva òrbita al voltant del Sol. Embrió En els animals, primeres etapes del desenvolupament d un individu. En les plantes amb flors, l esbós de la nova planta que està contingut en la llavor. Equinocci Moment de l any en què la durada del dia i la nit és exactament la mateixa: dotze hores. Del llatí, aequus: igual, i nox: nit. 219

220 Equinoderms Grup d animals invertebrats de simetria radial coberts per plaques i espines. Es desplacen pel fons del mar gràcies als múltiples peus ambulacrals que tenen. Per exemple, les estrelles i els eriçons de mar. Del grec, ekhînos: eriçó, i dérma: pell. Escala de Mohs Ordenació dels minerals segons la seva duresa. Consta de deu graus numerats de l 1 al 10. Escorça Capa rocosa més superficial de la Terra, formada bàsicament per granit i basalt. Espècie Conjunt d individus que provenen d antecessors comuns i que són capaços de reproduir-se entre si i de donar lloc a una descendència fèrtil. Espiril Bacteri amb forma espiral. Estam Òrgan reproductor masculí de la flor, format per un filament que acaba en un engruiximent anomenat antera, on es formen els grans de pol len. Estoma Petit porus microscòpic situat al revers de les fulles de les plantes, a través del qual es produeix l intercanvi de gasos entre la planta i l exterior. Eucariota Organisme les cèl lules del qual tenen un nucli delimitat per una membrana. Són eucariotes els protozous, les algues, els fongs, els animals i les plantes. Del grec, eû: bé, i káryon: nucli. Evaporació Pas de l estat líquid al gasós a qualsevol temperatura. Excèntric Moviment orbital molt el líptic, com el que fan els cometes. Òrbita tancada no circular. Equinoderm. Exosquelet Esquelet extern endurit que proporciona protecció i suport, com la coberta externa dels artròpodes. Del grec, éxo: fora, i skeletós: dur. Expel lir Llançar cap enfora. Expulsar el contingut d un recipient o l aire dels pulmons. Llançar gasos, lava i materials sòlids un volcà. F anerògames Nom que s utilitza per designar les plantes que tenen flors, com els pins i els ametllers. Del grec, phanerós: visible, i gámos: unió. Fitoplàncton Conjunt d organismes aquàtics que suren a l aigua de llacs i oceans i fan la fotosíntesi, com les algues i alguns vegetals. Flor Estructura que conté els òrgans reproductors de les plantes angiospermes i gimnospermes. Flora intestinal Colònies de bacteris que viuen en simbiosi al tub digestiu de molts animals vertebrats. Floridures Grup de fongs pluricel lulars de mida petita que es desenvolupen sobre substàncies orgàniques en descomposició. Fluid Substància que pot fluir, és a dir, lliscar. Són fluids les substàncies en estat líquid i gasós. Fluir Referit a un líquid o a un gas, córrer o lliscar per algun lloc. Fotosíntesi Procés de formació de compostos orgànics a partir de diòxid de carboni, aigua i sals minerals, utilizant l energia lluminosa del Sol. Les plantes, les algues i alguns bacteris fan la fotosíntesi. Fusió Pas de l estat sòlid al líquid. G àmeta Cèl lula sexual pròpia dels éssers vius amb reproducció sexual. La unió d un gàmeta masculí i un de femení dóna origen a la cèl lula ou o zigot. Garbellament Procés de separació dels components d una mescla heterogènia sòlida segons la mida de les partícules. Gasteròpodes Grup de mol luscs, la majoria amb conquilla en forma d espiral i amb un peu gran a la part ventral del cos que els permet reptar, com els caragols. Del grec, gastér: panxa o estómac, i podós: peu. Geosfera Capa rocosa del planeta Terra. Comprèn l escorça, el mantell i el nucli. Del llatí, gea: terra, i sphaera: esfera. Germinació Inici del desenvolupament de l embrió d un vegetal. Gimnospermes Grup de plantes les llavors de les quals no estan tancades dins d un fruit, com els pins i els avets. Del grec, gymnós: nu, i spérma: llavor. H alur Substància pura formada per fluor, clor, brom o iode, i un element metàl lic. Herbívor Animal que s alimenta de plantes, com les vaques i els cavalls. Del llatí, herba: herba, i vorare: devorar. Hermafrodita Organisme que té òrgans reproductors dels dos sexes: masculins i femenins. 220

221 Heteròtrof Organisme que no es pot elaborar l aliment i, per això, pren la matèria orgànica ja elaborada, procedent d altres éssers vius. Del grec, héteros: altre, i trophé: alimentació. Hidrosfera Capa terrestre que comprèn el conjunt de tota l aigua que hi ha al planeta. Homeoterm Animal capaç de mantenir la temperatura interna del cos constant i independent de la del medi que l envolta, com els mamífers. Del grec, hómoios: semblant, i thermós: calent. I mmiscible Substància que no es pot mesclar amb una altra, com l aigua i l oli. Del llatí, in: no, i miscibilis: mesclar. Insectes Grup d artròpodes que tenen un parell d antenes, tres parells de potes i generalment un o dos parells d ales, com la mosca, la papallona i l escarabat. L apil li Fragments de roca molt petits expulsats pels volcans en les erupcions. Larva Estat immadur que presenten alguns animals quan han abandonat l ou, però amb una estructura molt diferent de la de l adult. Lava Magma que ha perdut els gasos que tenia dissolts. Roca fosa que surt a l exterior per un volcà. Litosfera Capa rocosa formada per l escorça terrestre i una part del mantell. Llavor Estructura dels vegetals que conté l embrió i substàncies de reserva. Quan germina dóna lloc a una nova planta. Llevat Fong unicel lular. Amb els llevats s obtenen aliments (vi, cervesa, pa...). M agma Roca fosa que conté gasos dissolts, sobretot vapor d aigua i diòxid de carboni. Magmatisme Procés de formació de roques ígnies per refredament del magma. Si el refredament és ràpid es formen roques volcàniques, com el basalt; si és lent, es formen roques plutòniques, com el granit. Magnitud física Qualsevol propietat dels cossos que podem mesurar. Per exemple, la massa, la longitud o la temperatura. Mantell Capa de l interior terrestre situada entre l escorça i el nucli. Membrana que recobreix el cos de molts mol luscs. Marea Pujada i baixada del nivell del mar a causa de l atracció gravitatòria de la Lluna i del Sol. Membrana cel lular Làmina fina que envolta la cèl lula i la protegeix. A través seu poden entrar i sortir determinades substàncies. Membrana nuclear Embolcall que delimita el nucli en les cèl lules eucariotes. Les cèl lules procariotes no tenen membrana nuclear. Mesosfera Capa de l atmosfera terrestre situada entre l estratosfera i la ionosfera. Metamorfisme Conjunt de canvis en la composició i l estructura d una roca com a resultat de les altes pressions i temperatures que experimenta dins l escorça terrestre, sense que s arribi a fondre. Metamorfosi Conjunt de canvis que experimenten molts animals, des que surten de l ou fins que es converteixen en adults; per exemple, del capgròs a la granota. Meteorologia Ciència que estudia el comportament de l atmosfera i els fenòmens que hi te- nen lloc, com els vents, la nuvolositat i les precipitacions. Microorganisme Organisme de mida petita que per poder-lo observar cal un microscopi. Microorganisme patogen Microorganisme que pot causar malalties en altres éssers vius. Minerals Sòlids formats per la combinació química dels elements que hi ha a l escorça terrestre. Les roques estan constituïdes per minerals. Miriàpodes Grup d artròpodes que tenen dues antenes i un cos llarg i dividit en nombrosos segments. Cada segment té un o dos parells de potes, com el centpeus o el milpeus. Del grec myriás: molt nombrós, i podós: peu. Mitocondri Orgànul de les cèl lules eucariotes on s obté energia per mitjà de la respiració cel lular. Model Abstracció de la realitat que la representa de manera simplificada. Mol luscs Grup d animals invertebrats de cos tou no segmentat i dividit en cap, peu i massa visceral, com el caragol, el musclo o el pop. Del llatí, molluscus: tou. N imfa Estat de canvi que forma part de la metamorfosi, en què la larva d alguns insectes es transforma en adult. També s anomena crisàlide. Heteròtrof, homeoterm. 221

222 Planeta Nitrogen Element químic gasós i no metàl lic, incolor, inodor, insípid i transparent. Constitueix gairebé les quatre cinquenes parts de l aire. Del grec, nitron: nitrat, i génos: que produeix. Node Cada un dels dos punts de l òrbita lunar per on talla l eclíptica. Quan la Lluna està en un node i situada en línia recta amb el Sol i la Terra, es produeix un eclipsi. Nucli Estructura cel lular formada per una membrana a l interior de la qual hi ha el material genètic. Part metàl lica que forma el centre d un planeta. Nutrició Conjunt de processos pels quals un ésser viu obté les substàncies i l energia que necessita per viure. O mnívor Referit a un animal, que s alimenta tant de plantes com d animals. Del llatí, omnis: tot, i vorare: devorar. Òrbita Trajectòria d un cos que fa un moviment de translació al voltant d un altre cos. Orgànul Estructura cel lular capaç de fer funcions específiques. Per exemple, els cloroplasts i els mitocondris. Ovípar Animal que neix d un ou que s obre fora de la mare. Per exemple, els ocells i els insectes. Òrbita Ovovivípar Animal les cries del qual es desenvolupen dins d ous, però a l interior del cos de la mare, com algunes serps. Òxid Substància formada per oxigen i un altre element. Oxidació Reacció química d un element amb l oxigen en què es forma un òxid. Oxigen Element químic, gasós, incolor, inodor i insípid que forma part de l aire i és bàsic per a la respiració i la combustió. Del grec, oxýs: àcid, i génos: que produeix. Ozó Varietat verinosa del gas oxigen. És especialment abundant a la part alta de l estratosfera, on forma l ozonosfera, que absorbeix la radiació ultraviolada. P aràsit Organisme animal o vegetal que viu fora o dins d un altre, del qual s alimenta i li produeix un perjudici, però sense arribar a matar-lo. Patogen Organisme capaç de produir malalties, com determinats bacteris, fongs unicel lulars i protozous. Perennifoli Vegetal amb fulles tot l any, com l alzina. Plàncton Conjunt d éssers vius, generalment de mida microscòpica, que suren passivament a l aigua i que són arrossegats pel corrent. Planeta Cos sòlid, generalment amb un nucli metàl lic, que gira al voltant d un estel. Els planetes de mida petita reben el nom de planetes nans. Del grec, planétes: vagabund. Plàstics Materials lleugers, molt resistents al trencament, impermeables a l aigua i que no reaccionen amb altres substàncies. S obtenen majoritàriament del petroli. Plataforma continental Part d un continent coberta pel mar. És una extensió marina poc profunda en comparació amb els fons oceànics. Platihelmints Grup d animals invertebrats, en forma de cuc, de cos pla i forma allargada. La majoria són paràsits, com les tènies. Del grec, platýs: pla, i hélmis: cuc. Poiquiloterm Animal la temperatura corporal del qual és variable i depèn de la del medi exterior. Per exemple, els amfibis. Del grec, poikílos: variat, i thermós: calent. Precipitació En meteorologia, caiguda d aigua des dels núvols en forma de pluja, neu o calamarsa. En química, separació d una substància sòlida que estava dissolta en un líquid quan el líquid s evapora. Procariota Organisme la cèl lula del qual no conté el material genètic tancat en un nucli. Els bacteris són organismes procariotes. Del grec pró: abans, i káryon: nucli. Arbre perennifoli. 222

223 Protoctists Regne que inclou éssers vius amb cèl lules eucariotes, unicel lulars o pluricel lulars, sense teixits diferenciats. Els protozous i les algues pertanyen a aquest regne. Protozous Grup de protoctists unicel lulars, de nutrició heteròtrofa, que viuen en tots els ambients aquosos. Per exemple, l ameba, el parameci i el tripanosoma. Pseudòpode Prolongació transitòria del citoplasma d algunes cèl lules, que permeten la locomoció o la nutrició cel lular. Del grec, pseudos: fals, i podós: peu. Putrefacció Descomposició que experimenta la matèria orgànica quan està en contacte amb els microorganismes de l ambient. uelícer Primer parell d apèndixs del cefalotòrax dels aràcnids, que solen acabar en pinça. R eciclatge Procés en què els materials de tipus residual es fan novament utilitzables. Regne Primera categoria taxonòmica, i més general, en la qual es classifiquen els éssers vius. Hi ha cinc regnes: les moneres, els protoctists, els fongs, les plantes i els animals. Reproducció Conjunt de processos per mitjà dels quals els éssers vius són capaços d originar nous organismes. Respiració cel lular Procés pel qual totes les cèl lules de tots els éssers vius obtenen l energia que necessiten per fer totes les seves funcions mitjançant la combustió, amb oxigen o sense oxigen, de la matèria orgànica. Rizoma Tija subterrània i horitzontal de la qual surten les arrels. Protozou. S apròfit Organisme que viu sobre matèria morta o en descomposició. Per exemple, molts fongs i alguns bacteris. Sedimentació Procés de dipòsit i acumulació de materials, prèviament erosionats, aportats per l aigua, pel vent o per altres agents. Aquests materials es transformen gradualment en roques sedimentàries. Simbiont Organisme que s associa a un altre ésser viu per obtenir un benefici mutu. Solidificació Pas de l estat líquid al sòlid. Solstici Dia de l any en què és més gran la diferència en la durada entre el dia i la nit. Solut Component que es troba en menys proporció en una dissolució. Sublimació Pas de l estat sòlid al gasós. Sublimació regressiva Pas de l estat gasós al sòlid. Substància Cada una de les diverses classes de matèria amb propietats fixes i invariables que serveixen per diferenciar-les. Sulfat Substància pura formada per sofre, oxigen i un metall. El guix és sulfat de calci. Sulfur Substància pura formada pel sofre i un altre element. Del llatí, sulfur: sofre. T axonomia Ciència encarregada de la classificació dels éssers vius. Del grec, táxis: ordre, disposició, i nómos: llei. Transpiració Sortida del líquid contingut en un cos a través dels porus. U nitat astronòmica Distància que hi ha entre el Sol i la Terra. És, aproximadament, de 150 milions de quilòmetres. V acuna Preparat que conté microorganismes morts o afeblits d una determinada malaltia i que s introdueix en un organisme amb la finalitat de preservar-lo d aquesta malaltia. Vaporització Pas de l estat líquid al gasós. Vidre Material rígid i dur però molt fràgil que s obté quan una mescla de sorra silícia i potassa, prèviament fosa, es refreda molt ràpidament. Vitamina Substància orgànica de naturalesa molt variada que en petites quantitats és indispensable per al desenvolupament dels éssers vius. Vivípar Animal de desenvolupament embrionari a l interior del cos de la mare i que, durant aquest desenvolupament, s alimenta de la mare. Les cries neixen ja desenvolupades. Els mamífers són vivípars. Z igot Cèl lula ou procedent de la unió d un òvul i un espermatozoide. A partir del zigot es desenvolupa un individu. Zooplàncton Plàncton format per animals petits. 223