Tema 10. Los seres vivos y las funciones de relación.

 

1. La relación en los seres vivos
     1.1. Qué son las funciones de relación
     1.2. Tipos de movimientos celulares
2. La relación en las plantas
     2.1. Los tipos de respuestas
     2.2. Corno regulan las respuestas las plantas
     2.3. Plantas y fotoperiodicidad
     2.4. Los tropismos y las nastias
3. La relación en los animales (I). Los receptores
     3.1. La relación en los animales
     3.2. Los receptores
     3.3. Necesitas saber que...
     3.4. Algunos ejemplos de receptores en animales
4. La relación en los animales (II). Coordinación y efectores
     4.1. E1 sistema hormonal o endocrino
     4.2. El sistema nervioso
     4.3. Necesitas saber que...
     4.4. Sistemas nerviosos según su complejidad
     4.5. Los efectores
     4.6. Ejemplos de locomoción en los animales


Figura 1. Relación depredador-presa.

1. La relación en los seres vivos

1.1. Qué son las funciones de relación

Las funciones de relación son aquellas que permiten a un ser vivo recibir la información del exterior o de su interior y responder a ella de la forma más adecuada para asegurar su supervivencia.

En toda función de relación se distinguen el estímulo; el receptor, que capta el estímulo y transmite la información al efector, que ejecuta la respuesta más adecuada.

1.1.1. Los estímulos

Un estímulo es un cambio en el medio que rodea a un organismo o en su interior. Estos cambios pueden ser de temperatura, de luz, de sonido, de concentración de alguna sustancia, etc.

1.1.2. Las respuestas

Las respuestas que ejecutan los receptores pueden ser muy diversas y se pueden agrupar en estáticas y dinámicas.

  • Estáticas. Son aquellas en las que no se produce movimiento; son la producción y la secreción de sustancias.
  • Dinámicas o taxias. En ellas sí se produce movimiento como respuesta al estímulo. Son positivas si se acercan al estímulo y negativas si se alejan de él.

1.1.3. Necesitas saber que...

En los organismos unicelulares, es su célula la que realiza todo el proceso de captación del estímulo y de ejecución de la respuesta. Una forma de responder a los estímulos es mediante el movimiento celular.


Figura 2. Esquema de la función de relación

Los organismos pluricelulares tienen células especializadas para detectar determinados estímulos y todas ellas tienen que responder de manera coordinada ante un estímulo. Para ello, cuentan con sistemas de coordinación, que pueden ser de dos tipos:

1.2. Tipos de movimientos celulares

1.2.1. Movimiento ameboide

Se debe a la emisión de unas prolongaciones de la membrana celular llamadas seudópodos. Los seudópodos son característicos de algunos protozoos, como las amebas, y de los glóbulos blancos.

1.2.2. Movimiento vibrátil

La célula mueve unos filamentos que se encuentran en su superficie, y que pueden ser de dos tipos: los cilios (cortos y numerosos) y los flagelos (largos y poco numerosos).


Figura 3. Ameba con pseudópodos.

Figura 4 . Paramecio. Movimiento vibrátil por cilios.

1.2.3. Movimiento contráctil

La célula se acorta y se alarga gracias a unos filamentos contráctiles muy finos que se encuentran en su interior. Es típico del protozoo llamado vorticela y de las células musculares que forman los músculos de los animales.

1.2.4. Movimiento de turgencia

Los cambios de turgencia (ganancia o pérdida de agua) provocan ciertos movimientos; por ejemplo, la apertura y el cierre de los estomas de las hojas de las plantas. En este caso, la célula no se desplaza.


Figura 5 . Vorticelas. Movimiento contráctil.


Figura 6-7. Esquema e imagen microscópico de un estoma abierto y otro cerrado. Movimiento de turgencia.

Actividades

  1. Define la función de relación.
  2. ¿De qué naturaleza pueden ser los estímulos?
  3. Explica cómo realizan la función de relación los organismos unicelulares y los pluricelulares.
  4. ¿En qué se diferencian el movimiento vibrátil y el movimiento contráctil?

2. La relación en las plantas

Aunque no pueden desplazarse, las plantas responden a diferentes estímulos del medio que les rodea, como la humedad, la temperatura, la gravedad, la iluminación, etc., que les permiten adaptarse a vivir en él.

2.1. Los tipos de respuestas

Las respuestas de las plantas pueden ser de tres tipos:

2.2. Corno regulan las respuestas las plantas

Las plantas producen unas sustancias llamadas hormonas vegetales, que tienen la capacidad de activar o de inhibir algunas de sus actividades (el crecimiento, la floración, la caída de las hojas, la maduración de los frutos, etc.). Estas sustancias se fabrican en algunos de sus órganos y tejidos y son transportadas hasta los lugares de la planta en los que se producen las respuestas.

2.3. Plantas y fotoperiodicidad

Muchos de los procesos de desarrollo de la planta están regulados por la duración del día y la noche. Entre ellos podemos destacar:

  • La floración. Algunas plantas florecen en días largos, es decir, en verano, como el trigo o la avena. Otras lo hacen cuando los días son cortos, como el arroz, o la soja.
  • El amarillamiento y la caída de las hojas.
  • La maduración y la caída de los frutos.
    1. ¿Cómo coordinan las plantas la caída de las hojas o la maduración de los frutos en el otoño?

Figura 8. Hojas de Halla, amarillean como respuesta a la cantidad de horas de luz.

2.4. Los tropismos y las nastias

2.4.1. Los tropismos

Según la naturaleza del estímulo hay diferentes tipos de tropismos.

Algunos movimientos se deben a estímulos luminosos (fototropismo) que provocan el crecimiento de los tallos, de los pecíolos de las hojas, etc., acercándose a la fuente luminosa. Otros se producen por la gravedad (geotropismo), como el crecimiento de las raíces hacia el suelo.

2.4.2. Las nastias

También se deben a diferentes estímulos, como la temperatura o la luz. Por ejemplo, el dondiego de noche cierra sus flores durante el día y las abre al atardecer. Otras abren las hojas de día y las cierran de noche. En otros casos, los estambres de algunas flores se curvan hacia dentro al contacto de un insecto polinizador.


Figura 9. Zarcillo de enredadera. Tropismo de contacto.

Figura 10. Diodora muscípola, capturando un Geko (salamandra).
Los zarcillos de los tallos de las plantas trepadoras se enrollan alrededor del soporte por el que ascienden. El estímulo que provoca este tropismo es el contacto. Las hojas de algunas plantas carnívoras reaccionan al contacto cerrándose. De esta forma capturan a los insectos y otros animales pequeños que caminan por ellas.

Actividades

  1. ¿Por qué crees que se caen las hojas de los árboles en el otoño?
  2. Consulta la técnica «Así se estudian las respuestas de las plantas» y responde a las cuestiones que se plantean en ella.
  3. Realiza un cuadro comparativo con las características de las nastias y los tropismos.
  4. ¿Qué tipo de respuestas tienen las plantas frente a estímulos que provienen del tacto?
  5. Las plantas sincronizan sus actividades con las estaciones. De todos los estímulos que pueden percibir (temperatura, duración del día o la noche, etc.): a) ¿Cuál crees que será el más utilizado?
    b) ¿Qué ventajas puede tener?

3. La relación en los animales (I). Los receptores

3.1. La relación en los animales

Para desplazarse, capturar a las presas, defenderse, huir, etc., muchos animales han desarrollado unos sofisticados órganos sensoriales con los que detectan estímulos específicos; unos complejos sistemas de coordinación nerviosa y química con los que procesan la información y elaboran respuestas, y unos efectores con los que ejecutan las respuestas; por ejemplo, los sistemas de locomoción, que les permiten correr, nadar, saltar, etc.

3.2. Los receptores

En los animales, los receptores son unas células especializadas capaces de percibir determinados estímulos. Los receptores pueden ser simplemente células nerviosas o grupos de células sensitivas. A veces, los receptores forman parte de estructuras complejas muy especializadas que reciben el nombre de órganos sensoriales.

3.2.1. Tipos de receptores

3.3. Necesitas saber que...

Algunos animales, como los murciélagos y las ballenas son capaces de orientarse y localizar a sus presas, aún en total oscuridad, gracias a un tipo de percepción de objetos a distancia llamado ecolocación. Estos animales emiten ultrasonidos, estos rebotan en los obstáculos y regresan a los oídos, lo que permite al animal determinar su localización.

Actividades

  1. ¿Qué son los receptores? ¿Y los órganos sensoriales? Pon ejemplos de cada uno de ellos.
  2. Escribe la clasificación de los receptores por el tipo de estímulo.

Figura 11. Los murciélagos se orientan y cazan por ecolocalización.

3.4. Algunos ejemplos de receptores en animales

3.4.1. Los fotorreceptores

Algunos son muy sencillos, como los ocelos de las medusas, que solo detectan la luz y algunos colores. Otros son más complejos, como los ojos compuestos de los insectos formados por numerosos ojos simples, los omatidios, que ofrecen al animal una visión en mosaico. Los más complejos son los ojos de los vertebrados, que agrupan los fotorreceptores en una membrana llamada retina.

3.4.2. Los mecanorreceptores

En los animales invertebrados, están distribuidos por la superficie corporal, la boca, las antenas y las patas. En los animales vertebrados, los mecanorreceptores del tacto y del dolor están en la piel, y los acústicos y del equilibrio, en el oído. En los peces, la línea lateral es un receptor que percibe las vibraciones del agua e informa al animal de los movimientos de otros animales de su entorno.


Figura 12.Ojo compuesto de un insecto. Fotoreceptor.

Figura 13. Línea lateral de los peces. se puede apreciar el la piel pero los receptores son interiores.

3.4.3. Los quimiorreceptores

En los invertebrados, se localizan en la porción anterior del cuerpo, en las antenas, las patas, etc. En los vertebrados existen receptores para el olfato, en la cavidad nasal y, para el gusto, en la lengua (mamíferos) y en la cavidad bucal (el resto de vertebrados). En las serpientes, hay un órgano especial que percibe los olores a través de la punta de la lengua.

3.4.4. Los termorreceptores

Están en la superficie corporal y la lengua (mamíferos) y en las antenas de algunos insectos. Ciertas serpientes tienen un órgano, la foseta, situada entre los ojos y las fosas nasales (que sólo les sirven para respirar, no para oler) que les sirve para percibir los cambios o las variaciones de la temperatura externa, y que les permite localizar a los animales de sangre caliente (homeotermos) en total oscuridad.


Figura 14. El olfato de las serpientes ¿está en la lengua? En realidad captan las moléculas olorosas con la lengua, luego las llevan a un órgano (órganos de Jacobson) que tienen dentro de la boca, en el paladar, con el detectan los olores.

Figura 15. Las fosetas de las serpientes detectan las diferencias de temperatura. El calor.

4. La relación en los animales (II). Coordinación y efectores

Los animales tienen modos de vida más complejos que las plantas. Por ello, disponen de dos sistemas de coordinación, relacionados entre sí: el sistema hormonal y el sistema nervioso.

4.1. E1 sistema hormonal o endocrino

El sistema hormonal controla y regula las respuestas mediante las hormonas que se producen en las glándulas endocrinas que son órganos distribuidos por todo el cuerpo. Estas vierten las hormonas al medio interno y al aparato circulatorio y, a través de ellos, se distribuyen a los órganos efectores, sobre los que actúan de una forma lenta y prolongada. En los invertebrados, el sistema hormonal está poco desarrollado, y las glándulas endocrinas son escasas. En los insectos, interviene en el crecimiento, en la muda y en la metamorfosis. En los vertebrados, el sistema hormonal está muy desarrollado y controla numerosas funciones, como el crecimiento, el desarrollo de los caracteres sexuales y del ciclo reproductor, la metamorfosis (en los anfibios), el control de la excreción, etc.

4.2. El sistema nervioso

Regula las actividades del organismo mediante las neuronas, que son células encargadas de procesar y transmitir la información que llega desde los receptores y coordinar las respuestas de los efectores. Este tipo de comunicación es rápida y permite a los animales ejecutar respuestas casi instantáneas.

4.2.1. Partes del sistema nervioso

El sistema nervioso está constituido por los nervios y por los centros nerviosos.

4.3. Necesitas saber que...

Las neuronas

  • Las neuronas se especializan de forma que unas captan los estímulos (neuronas sensitivas) y otras producen la respuesta (neuronas motoras). Los estímulos que reciben las neuronas los transmiten en forma de una señal llamada impulso nervioso.
  • Las neuronas tienen varias prolongaciones cortas, denominadas dendritas, por las que entra el impulso nervioso; y una prolongación muy larga, llamada axón, por la que sale la señal hacia otras neuronas o a los efectores.

Actividades

  1. ¿Qué son las neuronas? Dibuja una neurona en tu cuaderno y escribe el nombre de sus partes.
  2. ¿En qué consiste la cefalización?

Figura 16. Esquema de neuronas con dentritas y axón.

4.4. Sistemas nerviosos según su complejidad

4.4.1. Redes de neuronas

En los invertebrados más sencillos, como los cnidarios, las neuronas forman redes de conexiones que se distribuyen por la pared del cuerpo del animal. Cuando reciben un estímulo en un punto determinado del organismo, este se transmite en todas direcciones haciendo que todo el animal reaccione.

4.4.2. Redes de ganglios y nervios

En invertebrados más complejos (platelmintos y anélidos), las neuronas se agrupan en ganglios, y sus prolongaciones forman cordones nerviosos. En los artrópodos, se unen determinados ganglios y se origina una cadena nerviosa ventral y el ganglio principal (ganglio cerebroide) está más desarrollado.


Figura 17. Esquema de la red nuronal de un pólipo.

Figura 18. Plateminto. Planaria.

4.4.3. Sistemas nerviosos complejos

En los animales más complejos, hay una tendencia a la cefalización, a agrupar los ganglios en una cabeza diferenciada, formando un cerebro.
E l encéfalo es una estructura ganglionar muy compleja que incluye el cerebro y otras estructuras nerviosas, se localiza en la cabeza de los vertebrados, y que se prolonga hacia atrás en un grueso cordón nervioso, la médula espinal, que recorre la parte dorsal del cuerpo y del que salen los nervios y los ganglios a todos los órganos del animal.

  • El encéfalo. Controla las complejas funciones de los vertebrados. Regula el funcionamiento de todo el cuerpo.
  • La médula espinal. Es la vía de comunicación del encéfalo con el cuerpo. Por ella viajan los estímulos en dirección al encéfalo y las respuestas hacia los efectores. También controla las respuestas involuntarias, llamadas actos reflejos, que son respuestas casi instantáneas que se desencadenan; por ejemplo, ante un pinchazo.
  • Los nervios y los ganglios. Se encargan de comunicar el encéfalo y la médula espinal con todos los órganos del cuerpo.

Figura 19. Esquema del aparato nervioso de un anfibio.

4.5. Los efectores

Todas las células de un animal tienen que responder de forma coordinada para ejecutar una respuesta. Existen células especializadas (efectores) en elaborar respuestas, que pueden ser de dos tipos: la secreción de sustancias y el movimiento (solo en los animales).

4.5.1. La secreción de sustancias

Los efectores son las células glandulares, que forman las glándulas, y se encargan de secretar sustancias de distintos tipos, como las hormonas, la saliva, el sudor, la leche, sustancias venenosas, etc.

4.5.2. El movimiento

Los efectores son las células musculares, que forman los músculos que, al contraerse, producen el movimiento.
En algunos invertebrados, la contracción de los músculos de las paredes de su cuerpo producen movimientos de reptación en medios terrestres (lombriz de tierra, babosa, caracol, etc.), y desplazamientos por el agua (medusas, gusanos marinos, etc.). Todos los moluscos bivalvos (mejillones, almejas, etc.) tienen fuertes músculos que cierran las dos valvas ante la presencia de un depredador.
Los artrópodos poseen potentes músculos que se apoyan en el exoesqueleto de las patas articuladas y en las alas, que, cuando se contraen, les permiten caminar, saltar, volar, etc.
En los vertebrados, los músculos se unen a los huesos a través de los tendones. Los huesos funcionan como piezas rígidas que, en forma de palancas, son movidas por los músculos. Cuando estos se contraen, tiran de su apoyo y provocan el movimiento (correr, saltar, nadar, volar o reptar).


Figura 20. Glnadulas endocrinas en el Homo Sapiens.

Actividades

  1. ¿Qué son los efectores? ¿Qué tipo de respuestas producen en el organismo?
  2. Explica cómo se produce el movimiento en los vertebrados.
  3. Cita los tipos de locomoción en los invertebrados.

4.5.3. ¿Cómo se mueve la pierna?

Los movimientos están controlados por músculos que realizan movimientos opuestos. Al caminar, cuando los músculos bíceps de la pierna se contraen, los cuádriceps se relajan.
Para que los músculos puedan realizar su trabajo tienen que unirse en dos huesos distintos a través de los tendones.
Los huesos se unen en unas zonas denominadas articulaciones. Algunas de estas articulaciones son móviles, actúan como palancas y permiten una gran variedad de movimientos, como flexiones, extensiones, rotaciones, etc.

  1. Busca información en libros, en enciclopedias o Internet sobre las articulaciones y sus tipos y haz breve informe.

Figura 21. Contracciones y extensiones musculares durante la marcha humana.

4.6. Ejemplos de locomoción en los animales

4.6.1. Locomoción por cilios

Se da en unos animales marinos muy sencillos llamados ctenóforos, que poseen unas paletas natatorias formadas por la unión de cilios que al batir propulsan al animal.

4.6.2. Reptación

Las ondas de contracción de los músculos de las serpientes producen dos tipos de movimientos de reptación: uno de avance en zigzag y otro de reptación lineal.


Figura 22. Ctenóforo. Deiopea.
 
Video 1. Desplazamiento de una serpiente sobre arena. Reptación en zig-zag.

4.6.3. Vuelo

Las alas de insectos, aves y mamíferos voladores se apoyan en potentes músculos que producen movimientos de batida y elevación que permiten el vuelo.

4.6.4. Propulsión a chorro

El calamar y el b se mueven por propulsión a chorro al expulsar agua con gran fuerza a través de un embudo o sifón que orientan según la dirección del desplazamiento.


Video 2. Desplazamiento en vuelo de las aves. De la Web: Evolucion del vuelo: Cambios fisicos en las aves por raulespert 

Video 3. Desplazamiento de los cefalópodos. De Youtube.

4.6.5. Locomoción hidrostática

Los equinodermos tienen pequeños pies ambulacrales con forma de tubo musculoso, llenos de líquido, que mueven cuando el líquido entra o sale de ellos.

4.6.6. Natación

La forma hidrodinámica y los movimientos de contracción de los músculos del tronco y de la cola de los animales acuáticos permiten su desplazamiento en el agua.


Video 4. Desplazamiento de una estrella de mar. De YouTube

Video 5. Natación de Peces y mamíferos. De "Océanos".