Tema 8. La Biosfera. Los seres vivos y su diversidad

 

1. La biosfera
      1.1. Factores que hacen posible la vida en la Tierra
2. Los seres vivos
      2.1. Composición de los seres vivos
3. Funciones vitales
      3.1. Función de nutrición
      3.2. Función de relación
      3.3. Función de reproducción
4. La Célula
5. Diversidad de los seres vivos.
6. Causas de la diversidad. Historia de la vida.
7. La importancia de la diversidad biológica
8. La biodiversidad está amenazada
9. Enlaces
10. Resumen  del tema 8.

1. La biosfera

Existe vida en casi todos los lugares de la Tierra: en los fríos hielos de Groenlandia; en el desierto de Atacama, en Chile (el más seco del planeta); en las hirvientes fuentes termales del Parque Nacional Yellowstone; en el río Tinto de Huelva, cuyas aguas son tan acidas que corroen los metales; en surtidores submarinos de agua y gases de origen volcánico del fondo del océano Pacífico; en las montañas más altas y en las profundidades del mar.

Definición: La biosfera es el conjunto de los seres vivos del planeta Tierra y el medio físico que los rodea. Es una capa irregular en espesor y diversidad que abarca la hidrosfera, la zona más superficial de la litosfera y la parte inferior de la troposfera.

La Tierra es singular en el universo porque es el único planeta, que se sepa, donde hay vida.

1.1. Factores que hacen posible la vida en la Tierra

La Tierra es única en el Sistema Solar porque es el único planeta, que se sepa, donde hay vida. ¿Qué hace que tenga este privilegio?

  1. Presencia de agua líquida. En la Tierra la mayoría del agua se encuentra en estado líquido. Esto es muy importante, ya que el agua es un componente esencial y muy abundante en los seres vivos y, además, muchos organismos viven en ella.
  2. Distancia óptima del Sol. Nuestro planeta se encuentra a 150 millones de kilómetros del Sol; esta situación hace que la cantidad de luz y calor que recibe la Tierra sean los más adecuados para los seres vivos. Además, el calor mantiene el agua en estado líquido.
  3. Presencia de una atmósfera protectora. La atmósfera filtra los rayos ultravioleta del Sol, evitando que causen daño a los seres vivos. También funciona como un regulador térmico que impide que la temperatura suba mucho de día y baje mucho por la noche; así, los cambios son suaves y la temperatura media ronda los 15 °C.
  4. Presencia de oxígeno en la atmósfera. La mayoría de los seres vivos necesitamos oxígeno para vivir. El oxígeno es producido continuamente por las algas y las plantas gracias al proceso de la fotosíntesis. Sin ellas no habría  vida.

ACTIVIDADES

  1. Si fueras un buscador de vida extraterrestre, ¿qué criterio fundamental utilizarías para buscar vida como la nuestra  en otro planeta? ¿Por qué? 

  2. La biosfera es una capa muy irregular desde el punto de vista de la diversidad. ¿Cuáles crees que serán las zonas con mayor diversidad de la Tierra?

2. Los seres vivos

Los seres vivos poseemos masa y volumen, es decir, somos materia.

Características comunes de los seres vivos, que nos diferencian de los seres inanimados son:

1.- Estamos hechos de átomos y moléculas.
De los, aproximadamente, 100 elementos químicos que existen en la naturaleza, unos 70 se encuentran en los seres vivos. Estos elementos se combinan entre sí para originar las moléculas orgánicas e inorgánicas que forman todas las estructuras de los seres vivos.

2.-Estamos formados por células.
La célula es la unidad más pequeña de la materia viva. Existen seres unicelulares formados por una sola célula, como las bacterias, y seres pluricelulares formados por un gran número de células, como el ser humano.

3.- Realizamos funciones vitales.
Los seres vivos llevamos a cabo tres funciones: nutrición, relación y reproducción.


Figura 1. Biomolécula

Figura 2. Célula de animal . Cigoto.

Figura 3. Función de relación: Depredador-Presa

2.1. Composición de los seres vivos

Estamos formados por unos elementos químicos esenciales comunes, los bioelementos: carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S).

El carbono es el elemento más importante de los seres vivos. Puede enlazarse consigo mismo formando cadenas, a la vez que reacciona con facilidad con otros elementos originando una variedad casi infinita de moléculas distintas, lo que constituye la base de la vida.

Estos átomos y moléculas se combinan entre sí dentro de los organismos mediante reacciones metabólicas para dar lugar a compuestos orgánicos,las biomoléculas (azúcares, grasas, proteínas, vitaminas, etc.) que constituyen la materia viva o materia orgánica.

ACTIVIDADES

  1. Enumera las semejanzas y diferencias entre un ser vivo y un ser inanimado.

  2. Busca información sobre otros elementos que forman parte de los seres vivos.

3. Funciones vitales

Las funciones, que caracterizan a los seres vivos y los diferencian de la materia inanimada, son la nutrición, la relación y la reproducción.

3.1. Función de nutrición

Es una función básica que permite a los seres vivos incorporar materia para crecer y renovar las estructuras dañadas y obtener energía para realizar todas las actividades vitales.
La nutrición de los seres vivos puede ser de dos tipos:

  • Nutrición autótrofa. Los seres autótrofos son aquellos capaces de captar la energía del medio externo y utilizarla para transformar sustancias inorgánicas (agua, dióxido de carbono y sales minerales) en materia orgánica. Fabrican sus propios alimentos.

Los seres que utilizan como fuente de energía la luz del Sol son fotosintéticos (algunas bacterias, algas y plantas). Los que captan la energía desprendida por reacciones químicas externas son quimiosintético (bacterias quimiosintéticas). En ambos casos la energía captada se encierra y almacena en los enlaces químicos que forman las moléculas orgánicas (azúcares, grasas, proteínas, etc.).


Figura 4 . Algas verdes-azules

  • Nutrición heterótrofa. Los seres heterótrofos son aquellos que no son capaces de fabricar su propio alimento; necesitan tomar los alimentos a partir de otros seres vivos para obtener la materia orgánica y la energía para realizar sus funciones vitales. Este es el caso de los animales, de los protozoos y de los hongos. Existen diversas formas de conseguir los alimentos a partir de otros seres vivos:
    1. Devorar organismos vivos, como es el caso de los herbívoros (oveja, vaca, cabra...), carnívoros (lobo, lince...), omnívoros (ser humano, oso, cerdo...) y parásitos (pulga, hongos, bacterias...).
    2. Consumir restos orgánicos, cadáveres o excrementos, como es el caso de los organismos saprofitos (hongos y bacterias).
    3. Ayudar a otro ser vivo en sus funciones vitales y recibir a cambio alimento. Es el caso de los organismos simbióticos (bacterias y hongos, líquenes.. ).


Figura 5 . Liquenes. Simbiosis de alga y hongo.

ACTIVIDADES

  1. ¿Por qué es necesaria la nutrición?

  2. ¿Qué diferencias existen entre un parásito y un saprofito?

3.2. Función de relación

Es la capacidad que tienen los seres vivos de percibir información del medio externo y de su propio organismo y originar una respuesta para adaptarse a los posibles cambios que se hayan producido en ellos.

La temperatura, la humedad, la luz, el hambre, la sed, el alimento, los depredadores, etc., pueden variar con relativa frecuencia. Estas variaciones en las condiciones del medio externo o del propio organismo se denominan estímulos. Los estímulos son captados y el organismo produce una respuesta para adaptarse a esa variación.


Figura 6 . Albatros. Lucha terrritorial.

Figura 7. Manada de elefantes. Relaciones familiares

Si la respuesta es de acercamiento al estímulo, hablamos de tactismo positivo y si la respuesta es de alejamiento, lo llamamos tactismo negativo. En todos los casos, este proceso tiene lugar en tres pasos:

1. Recepción del estímulo. Se realiza mediante estructuras u órganos especializados; en el caso de los animales, a través de los sentidos y receptores internos. En el caso de las plantas, a través de receptores externos e internos mucho más sencillos. 2. Integración de la información. La información es procesada y se elabora una respuesta. En los animales, este proceso lo realiza el sistema nervioso y las hormonas* ; en las plantas, la integración se realiza mediante siempre por hormonas*. 3. Ejecución de la respuesta. Es rápida en los animales y se realiza mediante movimientos ejecutados por los músculos y cambios fisiológicos realizados por hormonas. En las plantas, las respuestas son muy lentas y se denominan tropismos*, nastias* y fotoperíodo*..

Figura 8 . Ojo de gato. Receptor externo.


Figura 9. Planta carnívora. Dionea.
Pese a su aparente serenidad, las plantas también sufren de los nervios, se defienden y hasta sienten los dientes de quienes las devoran. Corre en su savia la hormona del peligro, la llamada jasmonato; lo que la adrenalina es a los humanos.


Figura 10. Nastia. Dionea capturando un insecto.

*hormonas: son sustancias químicas que secretan los organismos ante un estímulo; estas sustancias viajan a otros tejidos del organismo y provocan cambios en uno o varios órganos denominados órganos diana. Por ejemplo, ante una si­tuación de peligro, el cuerpo humano secreta a la sangre una hormona denominada adrenalina, de la que dispone el cuerpo para la defensa o la huida, acele­rando el ritmo cardiaco, preparando los músculos para un posible sobreesfuerzo y agudizando los sentidos.
*tropismos: movimientos de una planta, generalmente de crecimiento, ante un estímulo externo, el cual determina la dirección de este. Por ejemplo, el crecimiento de la raíz siguiendo la gravedad, el del tallo buscando la luz, etc.
*nastias: movimientos de las plantas ante estímulos externos como la luz, el calor, etc. El movimiento no se realiza en una dirección determinada. Son ejemplos el cierre de pétalos de una planta, el cierre de las hojas al tocarlas, etc.
*fotoperíodo: horas de luz necesarias para que la planta florezca, deje caer las hojas, etc.

3.3. Función de reproducción

Es la capacidad que tienen los seres vivos para formar nuevos indivi­duos semejantes a ellos. La función de reproducción es capital para mantener la vida, ya que los organismos se alteran y dañan con el tiempo y mueren.
La reproducción puede ser:

1. Asexual. Solamente requiere un individuo que origina dos o más descendientes. 2. Sexual. Necesita la intervención de dos individuos de distinto sexo que, por la unión de células sexuales especializadas llamadas gametos que al unirse forman el cigoto, dan lugar a nuevos organismos semejantes, pero no iguales, a sus progenitores.

Figura 11 . Reproducción axesual. Hidra de agua dulce. La yema de la derecha será una nueva Hidra

Figura 12 . Reproducción sexual. Elefantes.

ACTIVIDADES

  1. ¿Qué pasos comprende la función de relación?

  2. Cita organismos que, al igual que la fresa, puedan reproducirse asexualmente.

4. La Célula

En 1665, el naturalista inglés Robert Hooke observó una fina lámina de corcho con un microscopio muy básico y distinguió en ella unas celdillas o huecos a las que denominó células. Sin embargo, realmente estaba observando las paredes celulares de células muertas, cuyo interior estaba vacío.

Poco después, en 1674, el holandés Antón van Leeuwenhoek construyó un microscopio rudimentario, de una sola lente, con el que observó gotas de agua, sangre, esperma, etc. Describió con gran detalle los seres y las células que observó, a los que denominó «animáculos».

Posteriores avances en el desarrollo del microscópico y diversas investigaciones llevaron a la conclusión de que las células no estaban vacías y que en su interior se podían observar estructuras. De esta manera se establecieron los principios de la teoría celular:

Ver página de 2ª de ESO. http://fresno.pntic.mec.es/msap0005/2eso/Tema_09/Tema_09.html#12

El Mmicroscopio

El microscopio es un instrumento que consta de dos lentes, ocular y objetivo, que permiten ampliar la imagen de la célula para hacerla visible al ojo humano.

El tamaño de las células es muy variable, la mayoría miden entre 5 y 50 micras. Una micra (μ) o micrómetro (μm) equivale a 0,000001 m. Algunas células son visibles a simple vista como los óvulos de las gallinas (huevos).


Figura 13 .Microscópiio

LA FORMA DE LAS CÉLULAS

La forma de las células es también muy diversa. En los seres unicelu­lares la forma está relacionada con la adaptación al medio donde vive. En el caso de los seres pluricelulares, con la función que realiza la célula dentro del organismo; las hay esféricas, cilíndricas, estrelladas, poligonales, alargadas, etc.
Las células que  forman los seres vivos son muy parecidas. Existen dos tipos de células: Procariota y Eucariota.

Figura 14 . Glóbulo blanco y glóbulos rojos

Figura 15 .Neurona.

Figura 16 . Óvulo rodeado de espermatozoides.

4.1. Tipos de células.

Las células que forman los seres vivos son muy parecidas. Todas presentan una membrana plasmá­tica que las limita e individualiza. A través de ella la célula intercambia materia, energía e información con el medio externo. La membrana en­cierra un líquido viscoso denominado citoplasma, donde se encuentra la maquinaria celular y el material genético.
En función de su complejidad, se pueden distinguir dos tipos de células: procariota y eucariota.

Célula procariota:

Procariota significa «sin núcleo». Son las células más sencillas, como es el caso de las bacterias. Se trata de un compartimiento delimitado por una membrana en cuyo interior se encuentra un líquido viscoso denominado citoplasma. Rodeando por fuera a la membrana hay una estructura rígida, la pared celular, que le da forma y protección a la célula. En el citoplasma se encuentra disperso el material genético y toda la maquinaria celular necesaria para llevar a cabo las funciones vitales. Las bacterias tienen este tipo de células.


Figura 17. Célula procariota

Célula eucariota:

Eucariota significa con «núcleo verdadero». Poseen membrana y citoplasma, en algunos casos también pared celular. En el citoplasma hay unas estructuras que realizan funciones específicas dentro de la célula que se denominan orgánulos. El material genético está protegido por una membrana doble que lo separa del citoplasma, formando el núcleo, que dirige y coordina todas las funciones celulares.

Las células eucariotas forman seres vivos pluricelulares, como animales, plantas, algunos hongos y algas pluricelulares.
Los hongos y algas unicelulares y los protozoos están formados por una única célula eucariota.

La célula animal y la célula vegetal

Ambas poseen membrana, citoplasma, núcleo y presentan muchos orgánulos comunes, aunque cada una presenta orgánulos característicos.


Figura 18. Célula animal. Contiene una estructura que participa en la división de la célula denominada centrosoma. Es propia de animales, protozoos y hongos.

Figura 19. Célula vegetal. Posee una pared celular
que da forma a la célula y la protege. Contiene cloroplastos para realizar la fotosíntesis y vacuolas de gran tamaño. Es propia de plantas y algas.

ACTIVIDADES

  1. ¿Qué significa que la célula es la unidad anatómica de los seres vivos? ¿Se podría afirmar también que es la unidad de funcionamiento?

  2. ¿Qué tipos de células observó Robert Hooke a través de su mi­croscopio?

  3. Explica las semejanzas y diferen­cias entre una célula eucariota y una célula procariota.

  4. Elabora una tabla que refleje las similitudes y diferencias entre una célula animal y una célula vegetal.

5. Nomenclatura y clasificación de los seres vivos.

Se conocen casi dos millones* de especies diferentes de seres vivosque ocupan multitud de lugares. Para estudiar a los seres vivos es necesario nombrarlos y clasificarlos.

*Definición: Especie biológica es el conjunto de individuos muy pareci­dos entre sí, capaces de reproducirse entre ellos y originar individuos fértiles.

Definición: La nomenclatura es la ciencia que se encarga de poner nombre a los seres vivos.

En el siglo XVIII, el sueco Carl von Linneo ideó un sistema de nomenclatura binominal que asigna a cada especie dos nombres en latín. El primero es para designar el género o nombre genérico, y el organismo puede compartirlo con otros muy semejantes; el segundo es para la especie o nombre específico. Ejemplo, el caballo es Equus caballus y el asno es Equus asinus.

La taxonomía es la ciencia que se ocupa de ordenar a los organismos en un sistema de clasificación jerárquica; es decir, los seres vivos se dividen en grupos denominados taxones, que incluyen, a su vez, a otros grupos.

Actualmente, siguiendo la propuesta Carl Woese en 1990, los seres vivos se clasifican en seis reinos.

Reino

Organismo

Ejemplo

Arqueobacterias.

Son seres procariotas cuya membrana y pared celular difieren del resto de los organismos. Suelen vivir en ambientes extremos, como lagos muy salados o ácidos, géiseres, fumarolas marinas, am­bientes sin oxígeno, etc. Su reproducción es asexual por bipartición. Pueden ser autótrofos y heterótrofos.


Figura 20. Arqueobacteria

Eubacteria

Son seres unicelulares procariotas que poseen una pared celular de mureína. Pueden ser autótrofos -como las cianobacterias- o heterótrofos simbióticos, saprofitos o parásitos. Se reproducen asexualmente por bipartición.


Figura 21. Eubacteria. Bacilo.

Hongos

Son seres heterótrofos, inmóviles y carentes de sensibilidad que viven alimentándose de restos de otros seres vivos, en simbiosis o parasitando otros organismos; causan a veces graves enfermedades a animales y plantas. En este grupo tenemos seres unicelulares -como las levaduras- y pluricelulares -como los mohos y las setas-. Su reproducción puede ser sexual o asexual.


Figura 22 . Hongos verdes en el queso.

Protistas

Protozoos.

Son seres unicelulares heterótrofos de vida libre que «cazan» organismos microscópicos o son parásitos de animales. Su reproducción puede ser sexual y asexual.


Figura 23 . Protozoo. Paramecio.

Algas.

Son seres unicelulares, coloniales o pluricelulares autótrofos que realizan la fotosíntesis. Viven en el agua o en simbiosis con algunos hongos, dando lugar a los líquenes. Su reproducción puede ser sexual y asexual.


Figura 24. Algas pardas pluriceluraes.

Plantas

Son organismos pluricelulares autótrofos, inmóviles. Realizan la fotosíntesis, captan la luz y gracias a ella transforman la materia inorgánica en materia orgánica que les sirve de alimento a la vez que desprenden oxígeno. Pueden reproducirse sexual y asexualmente.


Figura 25. Plantas. Helechos .

Animales

Son seres pluricelulares heterótrofos, es decir, deben alimentarse de otros seres vivos para obtener su alimento. Son móviles y tienen sensibilidad. Predomina la reproducción sexual, aunque hay animales que presentan también reproducción ase­xual como las estrellas de mar.


Figura 26 . Animales. Babosa.

6. La historia de la vida y los fósiles.

 

Los seres vivos actuales hemos evolucionado a partir de otros seres vivos que se denominan antecesores. Cuando varios organismos aparecen a partir de un mismo ser vivo, a este último se le denomina antecesor común.

Si ordenamos a los seres vivos según su parentesco, formaremos una especie de árbol genealógico en el que se aprecia la cercanía de unos seres con otros. Así, por ejemplo, las cebras y los caballos estarán en ramas próximas; sin embargo, estarán más alejados de las ranas, y más aún de los hongos y las algas. Pero todas las ramas irán confluyendo en un antecesor común, hasta llegar al tronco que indicaría el antecesor común de todos los seres vivos.

Todos los seres vivos estamos más o menos relacionados, en una especie de árbol genealógico que pone de manifiesto la cercanía de unos seres con otros y la existencia de un antecesor común.

La evolución es un proceso gradual que se ha dado en períodos de tiempo muy largos, en los que los organismos han ganado complejidad y se han ido adaptando a los ambientes que les ha tocado vivir. Estos ambientes se han ido transformando debido a que nuestro planeta ha ido cambiando.

Los mares y montañas han aparecido y desaparecido, el clima era unas veces cálido, otras frío, otras húmedo, etc.

La biodiversidad, la variedad de seres vivos que existe, es producto de la interacción de la materia viva con el planeta durante millones de años.

Actualmente, hay organismos que no han vivido en otras épocas (nosotros, el Homo Sapiens, por ejemplo). Además, muchos seres se han extinguido debido a acontecimientos geológicos, climáticos, biológicos, o han sido sustituidos por otros organismos mejor adaptados. Una de las pruebas más importantes de la evolución de los seres vivos es la existencia de los fósiles.

Definición: Un fósil es un resto mineralizado de un organismo, de sus huellas o de su actividad orgánica, o los moldes que dejan después de desaparecer.

Los fósiles son guías que muestran los seres que han vivido en cada época de la historia de la Tierra y el ambiente donde vivían.

Generalmente, los fósiles revelan las partes duras del ser vivo: el tronco de un árbol, la concha de un caracol o los huesos de un animal. Aunque a veces también fosilizan partes blandas como uñas, garras o plumas.


Figura 27. Fósil de Archaeopteryx. Antecesor de todas las aves.

 

 

7. La importancia de la diversidad biológica

Cada ser vivo cumple una función en el ecosistema global del planeta, en un complejo equilibrio en el que la extinción de una especie puede producir consecuencias imprevisibles al resto de los organismos.

La gran diversidad de formas de vida que existen, permite que se realicen los ciclos de la materia y la energía, que garantizan la vida en la Tierra.

Gracias a la biodiversidad, en el planeta se producen los ciclos de materia y energía que permiten la vida en la Tierra, incluida la del ser humano. Se reciclan todos los cadáveres, restos y excrementos de los seres vivos, transformándose en sustancias inorgánicas que vuelven al ciclo de la vida al ser absorbidas por las plantas y algas.

La biodiversidad interesa al ser humano. La cura de la mayoría de las enfermedades se ha encontrado en plantas y hongos. Todavía no hemos estudiado ni el 1 % del potencial curativo de muchas especies, algunas de las cuales corren peligro de extinción sin haber sido descubiertas todavía.

Desde que el ser humano se hizo agricultor y ganadero, la diversidad biológica le ha aportado una dieta rica y variada. Hasta ahora hemos cultivado unos 7 000 especies vegetales, pero se cree que al menos 100 000 especies son comestibles, y muchas de ellas más nutritivas y más fáciles de producir que los actuales.

 


Figura 28. Biodiversidad de un arrecife coralino.

Figura 29. Pantera nebulosa. Bosque ecuatorial de Borneo y Sumatra.

ACTIVIDADES

  1. ¿Por qué es importante la biodiversidad? ¿Qué consecuencias futuras puede tener la pérdida de biodiversidad? ¿Qué beneficios obtienes tú personalmente de la existencia de una gran biodiversidad?

  2. Haz una relación de plantas comestibles que comas habi-tualmente y otra de plantas que no hayas consumido.

8.  Pérdida de la biodiversidad.

La extinción masiva de especies es el mayor problema de nuestra civilización. Cada ser vivo es un tesoro en sí mismo, irremplazable, más valioso que una obra de arte y, sin embargo, los esfuerzos para la conservación de la biodiversidad son muy escasos.

Muchas especies se han extinguido por la acción directa o indirecta del ser humano. Los motivos de esta debacle están en la deforesta­ción, la sobreexplotación de terrenos, ríos y mares, la contaminación atmosférica y de las aguas, el comercio de especies exóticas, los tendidos eléctricos, las construcciones de grandes obras públicas como autopistas, puertos, ferrocarriles o embalses sin planes medioambientales de protección, la introducción de técnicas agrícolas agresivas con uso de plaguicidas, etc.

Los problemas de la pérdida de biodiversidad son, principalmente, dos:

Por tanto, comprometerse en la conservación de la biodiversidad constituye una exigencia ética y una medida sabia y prudente, ya que su pérdida pone en juego la capacidad de los ecosistemas para su mantenimiento actual y futuro.


Animales extinguidos en los últimos 100 años (El Dodo hace 300 años).

Figura 30. Bucardo o cabra hispánica.(España).

Figura 31 . Tigre de Tasmania.

Figura 32. Pájaro Dodo. Oceanía.
Animales en peligro de extinción antes de que pasen 100 años.

Figura 33. Cachorros de tigre

Figura 34. Buitre negro.

Figura 35. Oso Panda.

ACTIVIDADES

  1. Cita dos acciones humanas que pongan en peligro la biodiversi-dad.

  2. ¿Qué acciones individuales podemos llevar a cabo para con­servar y promover la biodiver-sidad en nuestro entorno más cercano?

7. Enlaces.

http://www.nationalgeographic.com.es/
Interesante artículo e imágenes sobre la diversidad de los seres vivos y sus hábitats.
http://fai.unne.edu.ar/biologia/cel_euca/celula1.htm
Página muy interesante sobre Biología que en esta sección trata la célula eucariota. Se puede teclear en otros apartados para obtener información sobre la célula procariota y sobre biodiversidad.
http://www.rjb.csic.es
Real Jardín Botánico de Madrid.
http://www.mncn.csic.es
Museo Nacional de Ciencias Naturales. Se puede entrar en Colecciones (Galería de imágenes) para ver la gran diversidad de especies que representadas. Tiene vínculos con otras páginas de interés.