CARPETA DE TRABAJO BIOLOGÍA Y SU … · La presente publicación denominada “Carpeta de...

PEAMS- Componente de Especialización Biología y su Didáctica (Documento de Trabajo)

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CARPETA DE TRABAJO

BIOLOGÍA Y SU DIDÁCTICA

(Documento de Trabajo)

Carpetas de Formación Continua

(FE-BD)

Ámbito: Formación Especialidad Cuatrimestre: Primer Especialidad: Ciencias Naturales: Biología-Geografía

Bolivia – 2011


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MINISTERIO DE EDUCACIÓN

© De la presente edición: Colección: CARPETAS DE FORMACIÓN CONTINUA

BIOLOGÍA Y SU DIDÁCTICA CARPETA DE TRABAJO Coordinación Viceministerio de Educación Superior de Formación Profesional / Dirección General de Formación de Maestros / Equipo de Formación Docente Continua

Equipo de Redacción y Dirección Unidad Especializada de Formación Continua – UNEFCO Av. Víctor Paz Estensoro Nº 227 Tarija-Bolivia Telf.: 66-44416 Fax: 66-42805

www.minedu.gob.bo www.unefco.edu.bo

Cómo citar este documento: Ministerio de Educación (2011). Biología y su Didáctica. Carpeta de Trabajo. UNEFCO. Tarija-Bolivia. Diseño & Impresión UNEFCO

La venta de este documento está prohibida. Denuncie al vendedor a la Dirección General de Formación de Maestros, Telf. 2440815 o a la Unidad Especializada de Formación Continua, [email protected].

Bolivia, Julio 2011


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PRESENTACIÓN El Ministerio de Educación, en el marco de la Constitución Política del Estado, la Ley de la Educación 070 “Avelino Siñani - Elizardo Pérez” y el Sistema Plurinacional de Formación de Maestros, ha priorizado la implementación de acciones formativas para maestras/os normalistas del Nivel Secundario del Sistema Educativo Plurinacional, para mejorar la calidad de la educación en dicho nivel, que por mucho tiempo no se benefició con formación continua; en este sentido, el Programa de Especialización y Actualización de Maestros de Secundaria (PEAMS) ha sido estructurado con dos componentes: especialización y actualización.

La “especialización” es una formación intensiva que tiene como objetivo el de “Brindar formación especializada a maestras/os normalistas que habiendo sido formados para primaria o inicial ejercen como docentes en áreas del nivel de educación secundaria, mediante procesos de formación centrados en aspectos disciplinares y de didácticas específicas, tomando en cuenta las necesidades reales del Sistema Educativo Plurinacional así como las nuevas políticas sociales y educativas del país que prevén la universalización de la educación secundaria, con el fin de garantizar la solvencia profesional de estos maestros/as y la calidad de la educación de todos los estudiantes de este nivel”.

Este componente es de régimen especial y transitorio. Los/as docentes que accedan a los cursos de especialización recibirán una certificación para el ejercicio de las especialidades del nivel secundario, según una normativa especial indicada en la Resolución Ministerial Nº 121/2010. El programa es financiado por el Ministerio de Educación y ejecutado por la Unidad Especializada de Formación Continua (UNEFCO), bajo la modalidad semipresencial.

El PEAMS, tiene previsto el desarrollo de materiales de apoyo en una Colección denominada “Carpetas de Formación Continua”, la misma que contempla una “Carpeta de Trabajo” y un “Cuadernillo de Actividades” para cada uno de los 16 módulos de las 6 especialidades contempladas. Dicho material está organizado en unidades temáticas que siguen una secuencia sistemática para favorecer el proceso de aprendizaje de las/los participantes, cuyo contenido no sólo es un recurso para fortalecer conocimientos y orientaciones pedagógico-didácticas sino una forma de ampliar la conciencia sobre el mundo y la sociedad.

Sobre la base de estos Documentos de Trabajo (versiones en construcción colectiva), tutores/as del PEAMS podrán añadir y/o adecuar contenidos y estrategias formativas de acuerdo a cada contexto. Invitamos a tutores y participantes de todo el país a contribuir con observaciones y sugerencias para mejorar y enriquecer posteriores ediciones ([email protected]).

Fernando Carrión J. - Director General UNEFCO

“Compromiso social y vocación de servicio: Maestras/os

forjadores de la Revolución Educativa”


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ÍNDICE GENERAL

Pág.

PRESENTACIÓN ÍNDICE GENERAL DATOS GENERALES DE LA CARPETA ......................................................................... 5 Introducción ...................................................................................................................... 5 Objetivos holístico de área/especialidad ............................................................................ 5 Objetivo holístico de la Carpeta ......................................................................................... 5 UNIDAD 1: Caracterización de la Biología ..................................................................... 6 Objetivos de la unidad ....................................................................................................... 6 1.1. Generalidades. ........................................................................................................... 6 1.2. Epistemología de la Biología. ...................................................................................... 7 1.3. Conceptualización. ...................................................................................................... 7 1.4. La Biología como Ciencia. .......................................................................................... 8 1.5. Seres Vivos. ................................................................................................................ 8 1.6. Relación de Biología con otras Ciencias. .................................................................... 9 Resumen de la unidad ..................................................................................................... 10 Lecturas complementarias ............................................................................................... 11 UNIDAD 2: Didáctica de la Biología .............................................................................. 11 Objetivos de la unidad ..................................................................................................... 11 2.1. Enfoque Didáctico ..................................................................................................... 11 2.2. Enseñanza – aprendizaje de la Biología ................................................................... 14 2.3. Orientaciones para la planificación y enseñanza de la Biología ................................ 21 Resumen de la unidad ..................................................................................................... 22 Lecturas Complementarias .............................................................................................. 22 UNIDAD 3: Contenidos temáticos de Biología ............................................................. 23 Objetivos de la unidad ..................................................................................................... 23 3.1. Evolución de la vida .................................................................................................. 23 3.2. Introducción a la Biología .......................................................................................... 32 3.3. Citología ................................................................................................................... 40 3.4. Energía y metabolismo celular .................................................................................. 43 3.5. Laboratorio de Biología ............................................................................................. 47 Resumen de la unidad ..................................................................................................... 55 Lecturas Complementarias .............................................................................................. 55 UNIDAD 4: Ecología, Ecosistema y Equilibrio entre Población ................................. 57 Objetivos de la unidad ..................................................................................................... 57 4.1. Ecología .................................................................................................................... 57 4.2. Ecosistema y su fundamento .................................................................................... 62 4.3. Equilibrio entre población, suelos, agua y agricultura ............................................... 65 4.4. Contaminación .......................................................................................................... 68 4.5 Recursos: biota, residuos, energía y tierra ................................................................. 73 Resumen de la unidad ..................................................................................................... 79 Bibliografía ..................................................................................................................... 79


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DATOS GENERALES DE LA CARPETA

INTRODUCCIÓN

La presente publicación denominada “Carpeta de Trabajo” – “Biología y su Didáctica”, presenta una serie de elementos que permitirán el abordaje del procesos de enseñanza –aprendizaje de la biología con estudiantes de secundaria, contenidos que permitirán un desenvolvimiento acorde a la especialidad, este documento y su aplicación tienen la intención de contribuir a mejorar la calidad de la enseñanza – aprendizaje. El documento contiene cuatro unidades de las cuales: Una primera parte contemplamos la caracterización de la biología, su definición, la epistemología del concepto de biología partiendo del significado de ciencia, descripción de los seres vivos y la relación de la biología como ciencia. En una segunda parte desarrollamos la didáctica en general, su definición, antecedentes y la didáctica de las ciencias experimentales, los procesos de enseñanza – aprendizaje, la biología y las estrategias didácticas. En la tercera parte se aprecia las orientaciones metodológicas y la planificación en la especialidad de biología para su abordaje en la práctica de aula. En la cuarta parte hacemos una introducción a la biología, unidad donde se plasman todos los elementos trabajados en las anteriores unidades, para la aplicación de contenidos curriculares y didáctica de la biología.

OBJETIVO HOLÍSTICO DE ÁREA

- Reflexionamos con los participantes en lo que concierne a la Biología y la Didáctica,

brindando elementos de la enseñanza aprendizaje de las ciencias experimentales para el desarrollo de clases en el marco de la calidad de enseñanza en la práctica pedagógica y el desarrollo de la ciencia.

OBJETIVO HOLÍSTICO DE LA CARPETA - Proporcionamos a los participantes elementos conceptuales y metodológicos de la

“Biología y su Didáctica”, utilizando herramientas metodologías para el desenvolvimiento en el aula acorde a la especialidad de biología con estudiantes de secundaria.


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Fig. 1. Jean-Baptiste-Pierre-Antoine de Monet, Caballero de Lamarck (Bazentin, Picardía, Francia, 1 de agosto de 1744 – París, 18 de diciembre de 1829) fue un naturalista francés, uno de los que sistematizó de la Historia Natural. Formuló la primera teoría de la evolución biológica, acuñó el término «biología» para designar la ciencia de los seres vivos y fue el fundador de la paleontología de los invertebrados.

UNIDAD 1: CARACTERIZACIÓN DE LA BIOLOGÍA

OBJETIVOS DE LA UNIDAD La presente unidad resume lo concerniente a la Biología y su caracterización partiendo de la epistemología de la biología como ciencia, se pretende también conceptualizar la biología como punto de partida, además de efectuar una relación de la biología con otras ciencias, para desarrollar este módulo nos hemos planteado los siguientes objetivos:

- Analizamos con los participantes aspectos relacionados a la Ciencia Biológica mediante, la reflexión de la ciencia.

- Incorporamos elementos sobre la epistemología de la Biología mediante un breve análisis de la ciencia.

- Conceptualizamos la biología, recurriendo a diferentes conceptos para apropiarnos de un concepto.

- Definimos a la biología como ciencia, a partir de diferentes elementos para entender de manera integral a la biología.

- Relacionamos la biología con otras ciencias, mediante un análisis e interrelación de cada una de ellas.

1.1. GENERALIDADES El término biología se acuña durante la Ilustración por parte de dos autores (Lamarck y Treviranus) que, simultáneamente, lo utilizan para referirse al estudio de las leyes de la vida. El neologismo fue empleado por primera vez en Francia en 1802, por parte de Jean-Baptiste Lamarck en su tratado de Hidrogeología. Ignoraba que, en el mismo año, el naturalista alemán Treviranus había creado el mismo neologismo en una obra en seis tomos titulada Biología o Filosofía de la naturaleza viva: "la biología estudiará las distintas formas de vida, las condiciones y las leyes que rigen su existencia y las causas que determinan su actividad." No obstante, a pesar de la reciente acuñación del término, la biología tiene una larga historia como disciplina. A diferencia de la física, la biología no suele describir sistemas biológicos en términos de objetos que obedecen leyes inmutables descritas por la matemática. No obstante, se caracteriza por seguir algunos principios y conceptos de gran importancia, entre los que se incluyen la universalidad, la evolución, la diversidad, la continuidad, la homeóstasis y las interacciones. Uno de los conceptos centrales de la biología es que toda vida desciende de un antepasado común que ha seguido el


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Fig. 2. Gottfried Reinhold Treviranus (4 de febrero de 1776, Bremen, Alemania – 16 de febrero de 1837), fue un médico y botánico alemán.

proceso de la evolución. De hecho, ésta es una de las razones por la que los organismos biológicos exhiben una semejanza tan llamativa en las unidades y procesos que se han discutido en la sección anterior. Charles Darwin conceptualizó y publicó la teoría de la evolución en la cual uno de los principios es la selección natural (a Alfred Russell Wallace se le suele reconocer como codescubridor de este concepto). Con la llamada síntesis moderna de la teoría evolutiva, la deriva genética fue aceptada como otro mecanismo fundamental implicado en el proceso.

1.2. EPISTEMOLOGÍA DE LA BIOLOGÍA Para analizar el desarrollo epistemológico del concepto biología debemos partir del significado de ciencia puesto que para el surgimiento de la biología como ciencia se tuvo que unir diversos saberes. Por tanto, ciencia etimológicamente deriva del latín scientia, que a su vez deriva de la palabra scire = saber o conocer. Según Bunge (2008), es el conjunto de conocimientos obtenidos mediante la observación y el razonamiento, sistemáticamente estructurados y de los que se deducen principios y leyes generales. En su sentido más amplio se emplea para referirse al conocimiento en cualquier campo, pero que suele aplicarse sobre todo a la organización del proceso experimental verificable. Podemos definir a la ciencia, desde un punto de vista totalizado, como un sistema acumulativo, metódico y provisional de conocimientos comportable, producto de una investigación científica y concerniente a una determinada área de objetos y fenómenos. Entonces antes de que surgiera la sistematización de los conocimientos o saberes que engloba la biología nos encontramos a dos antecesores la zoología y de la botánica. La primera trataba la sistematización de los conocimientos sobre los animales y la segunda versaba sobre el mundo de las plantas. El impulso más importante para la unificación del concepto de biología se debe al zoólogo inglés Thomas Henry Huxley, que insistió en que la separación convencional de la zoología y de la botánica carecía de sentido, y que el estudio de todos los seres vivos debería constituir una única disciplina (Bunge, 2008).

1.3. CONCEPTUALIZACIÓN Es la ciencia que estudia a los seres vivos. Su nombre proviene de dos palabras griegas "bios = vida" y "logos = estudio, tratado". La biología fue durante mucho tiempo una ciencia principalmente descriptiva que se inicio con el estudio anatómico y morfológico de los seres vivos (naturalistas). El término biología, fue introducido en Alemania en 1800 y popularizado por el naturalista francés Lamarck, en su obra “philosophie zoologique”, con el fin de reunir en él un número creciente de disciplinas que se referían al estudio de las formas vivas. La biología estudia las

http://es.wikipedia.org/wiki/Alemania


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múltiples formas que pueden adoptar los seres vivos, así como su estructura, función, evolución, crecimiento y relaciones con el medio.

1.4. LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA La Biología es una ciencia, porque se basa en la observación de la naturaleza y la experimentación para explicar los fenómenos relacionados con la vida: Biología es el estudio de la transferencia no-espontánea de la energía contenida en las partículas y de los sistemas cuasi-estables que la experimentan. Se trata de una rama de las ciencias naturales que estudia el origen, la evolución y las propiedades de los seres vivos. Estas ciencias, que también se agrupan bajo la denominación de biología, analizan las características de los organismos individuales y de las especies en conjunto, estudiando las interacciones entre ellos y con el entorno. Existen múltiples disciplinas que pertenecen al ámbito de las ciencias biológicas, como la anatomía, la botánica, la ecología, la fisiología, la genética, la inmunología, la taxonomía y la zoología. Entre estas ciencias, hay dos que se destacan: la botánica (la ciencia que se dedica al estudio de las plantas) y la zoología (dedicada al estudio de los animales). Ambas constituyen las principales ramas de la biología, mientras que la medicina es la ciencia dedicada la vida, salud, enfermedad y muerte de los seres humanos y se la considera parte de las ciencias de la salud. Las ciencias biológicas han demostrado que toda forma de vida está compuesta por células basadas en una bioquímica común. Los organismos utilizan el material genético para transmitir sus caracteres hereditarios, presente en el ADN. Estos principios se basan en la existencia de un antepasado común a todos los seres vivos que ha seguido un proceso de evolución (por eso los organismos biológicos comparten procesos similares). La unidad básica del material hereditario es el gen, formado por un fragmento del ADN del cromosoma que codifica una proteína. En general, sabemos que la vida es un fenómeno relacionado con acontecimientos fisicoquímicos generados por el estado de la energía del universo. Muchos científicos trabajan con el fenómeno físico de la vida es una fluctuación energética, y que la vida es un estado transitorio concerniente a la posición y el movimiento de la energía ocasionada por una convergencia de ondas y partículas. No existe una definición directa de la vida, sino que a partir de observaciones directas e indirectas del estado térmico de las estructuras vivas, podemos decir lo siguiente: La vida es la dilación en la difusión o dispersión espontánea de la energía interna de las biomoléculas hacia más microestados potenciales. Esto es lo que estudia la Biología, además de estudiar a los sistemas cuasi-estables que experimentan tales modificaciones de estado de la energía.

1.5. SERES VIVOS Entonces es preciso para entender a las ciencias biológicas debemos conceptualizar lo que comprendemos como seres vivos.

A pesar de que no existe una definición exacta de ser vivo, teniendo en cuenta las características propias a todo organismo vivo, no es difícil distinguir, entre un ser animado y uno inanimado.

http://definicion.de/ciencias-naturales/

http://definicion.de/ciencia

http://definicion.de/biologia/

http://definicion.de/medicina/


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Un ser vivo es un organismo con energía propia y tiene las siguientes características: metabolismo propio, puede reproducirse, tiene irritabilidad, movimiento, desarrollo y crecimiento particular en ciclos de vida determinados, por lo que puede diferenciarse de los demás seres y adaptarse a diferentes contextos y lugares. Aunque algunos objetos no vivos tengan una o más de estas características, por ejemplo algunos cristales de roca pueden crecer, únicamente los seres vivos tienen la totalidad de ellas además de muchas otras características exclusivas de su especie.

También reciben el nombre de organismos, tienen una forma particular y bien definida propia de su especie, son capaces de responder a los estímulos del medio, capacidad llamada irritabilidad, utilizan la materia y energía del medio para crecer y reproducirse tienen un ciclo de vida, es decir, pasan por diferentes etapas antes de alcanzar la madurez, llegar a la reproducción y finalmente morir, poseen la capacidad de adaptarse al medio en el que viven, y están formados por células.

Todo lo anterior hace pensar a muchos científicos que todos los seres vivos tienen un mismo antepasado, una especie que fue evolucionando de manera distinta para dar lugar a la enorme cantidad de especies que han existido y existen, desde los seres formados por una sola célula, conocidos como unicelulares, hasta los formados por varios millones, también llamados pluricelulares.

1.6. RELACIÓN DE LA BIOLOGÍA CON OTRAS CIENCIAS

Ramas de la biología Los organismos vivos pueden estudiarse desde diferentes enfoques, morfológico o estático y funcional y de ahí las diferentes ramas de la Biología, que a continuación se nombran en el recuadro.

Relación con otras ciencias La biología, tiene relación con las matemáticas, con la física, geología y con la química. Tiene relación con las matemáticas, haciendo conteos poblacionales, y entendiendo sus curvas de crecimiento, toda clase de estadísticas para entender y procesar cualquier información que se esté estudiando. Dentro de la Biología, espera usar desde las matemáticas más elementales hasta el cálculo integral/diferencial. Tiene relación con la física, pues nos ayuda a entender el ambiente físico (íntimamente relacionado con la biología),

- Zoología = estudia los animales - Botánica = estudia las plantas - Genética = estudia la herencia - Ecología = estudia los organismos y su relación

con el medio - Anatomía = estudia la estructura de los seres - Fisiología = estudia las funciones de los

organismos - Citología = estudia las células - Embriología = estudia los embriones - Patología = estudia las enfermedades - Entomología = estudia los insectos - Biología marina = estudia los mares - Etología = estudia el comportamiento - Edafología = estudia los suelos - Limnología = estudia las aguas continentales - Microbiología = estudia los microorganismos - Parasitología = estudia a los parásitos - Paleontología = estudia los fósiles - Taxonomía = estudia la clasificaciones - Biofísica = Estudia fenómenos físicos y leyes de la

energía y su aplicación en los fenómenos vitales. - Biología molecular = estudia las bases moleculares

de la vida. - Biocriminalística = Estudia las evidencias de origen

y naturaleza biológica relacionada con hechos criminales.

- Biología Forense = Estudia la aplicación de la biología al Derecho en general.


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como por ejemplo la oceanografía que estudia como circula el agua, y como ésta y sus características afectan a la distribución de las especies, la atmosfera también, pues ejerce influencia en los climas. Tiene relación con la geología, para entender cómo se formó la tierra, características de los sustratos, las edades, las extinciones, las glaciaciones, y todo esto nos ayuda a comprender como ha evolucionado la vida en el planeta, y finalmente tiene relación con la química. Para determinar si hay contaminantes tanto en el agua como en el aire. Para entender la química marina y como esta influye en las cadenas alimenticias, y ciclos de nutrientes, etc., medir el oxígeno en el agua. Para finalizar abordemos los diferentes enfoques metodológicos que caracterizan a la biología, los que profundizaremos en otros acápites, poniendo énfasis en el método experimental. Los métodos descriptivos generalmente son usados en la taxonomía y anatomía y responden principalmente a la pregunta del ¿Qué?, por ejemplo: ¿qué elementos encontramos en el sistema circulatorio humano? Los métodos experimentales usados en la biología molecular y la fisiología y buscan responder al ¿cómo? en una indagación constante de las causas en los problemas biológicos. Por ejemplo: ¿cómo es la fisiología molecular de las algas? Por último, tememos a los estudios comparados e inferenciales que son usados en la biología evolutiva sistémica, responden a la pregunta del ¿Por qué? en la pesquisa de las causas últimas como respuestas a los problemas de la biología. Por ejemplo: ¿Por qué podemos afirmar o negar que la evolución ha culminado en ciertas especies?

RESUMEN DE LA UNIDAD Partimos reflexionando sobre la ciencia como el conjunto de conocimientos obtenidos mediante la observación y el razonamiento, sistemáticamente estructurados y de los que se deducen principios y leyes generales. La biología estudia las múltiples formas que pueden adoptar los seres vivos, así como su estructura, función, evolución, crecimiento y relaciones con el medio. Existen múltiples disciplinas que pertenecen al ámbito de las ciencias biológicas, como la anatomía, la botánica, la ecología, la fisiología, la genética, la inmunología, la taxonomía y la zoología. Estas ciencias, que también se agrupan bajo la denominación de biología, analizan las características de los organismos individuales y de las especies en conjunto, estudiando las interacciones entre ellos y con el entorno.

LECTURAS COMPLEMENTARIAS

- Noriega, Wendy (2011) ¿Son los virus seres vivientes? En: http://www.biocab.org/Biologia.html. Visitada el 9 de Mayo de 2011

- Noriega, Wendy (2011). Importancia de la Biología. En:

http://www.biocab.org/Biologia.html Visitada el 10 de Mayo de 2011

- Nable Sabag, Nasif (1951). Traducción Giovanni Rizzo. Las ciencias fácticas. En: http://www.biocab.org/Biologia.html Visitada el 10 de Mayo de 2011.

http://definicion.de/ecologia/

http://definicion.de/fisiologia/

http://definicion.de/genetica/

http://definicion.de/ciencia

http://definicion.de/biologia/

http://www.biocab.org/Biologia.html


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UNIDAD 2: DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA

La presente unidad resume aspectos referentes al proceso de enseñanza aprendizaje fundamentalmente en lo que respecta a la didáctica en general como la didáctica en el abordaje de la biología para el trabajo con estudiantes de secundaria.

OBJETIVO DE LA UNIDAD

- Conceptualizamos y analizamos la didáctica en general y la didáctica en biología

propiamente, como también los procesos de enseñanza aprendizaje mediante una reflexión teórica y metodológica para la aplicación en la práctica de aula.

2.1. ENFOQUE DIDÁCTICO

A continuación se presenta un resumen que describe brevemente lo referente al enfoque didáctico, puesto que desde el punto de vista teórico-científico, lo que importa es disponer de teorías de la enseñanza o del currículum que permitan, por un lado, orientar los procesos didácticos y, por otro, ofrecer principios, directrices y normas flexibles de actuación.

¿Qué es didáctica? El término didáctica proviene del verbo griego didasko, que significa enseñar, instruir, exponer claramente, demostrar. Término genérico que designa la disciplina y el arte que guía la práctica educativa y el proceso de enseñanza prescribiendo lo que debe hacer el docente para lograr que sus alumnos aprendan y lo hagan con provecho y agrado. Se trata, pues, de facilitar el aprendizaje, debido a la forma en que se lleva a cabo (Ander-Egg, 2005). Comenius en su “Didáctica Magna”, define como el artificio universal para enseñar a todos los hombres. Para O. Williams la didáctica es la teoría de la adquisición de lo que posee el valor formativo, es decir, la teoría de la formación humana. Con posterioridad diferentes autores como R. Titone, K. Stocker,J. Fernández, Gimeno, Huerta Fernández o Pérez y otros han ofrecido interesantes definiciones de la didáctica (Océano, 1995). Los calificativos que predominan en estas definiciones son los siguientes: En síntesis, la didáctica es una disciplina pedagógica centrada en el estudio de los procesos de enseñanza aprendizaje, que pretende la formación y el desarrollo formativo de los estudiantes. Busca la reflexión y el análisis del proceso de enseñanza aprendizaje y de la docencia. En conjunto con la pedagogía busca la explicación y la mejora permanente de la educación y de los hechos educativos. Ambas pretenden analizar y conocer mejor la realidad educativa en la que se centra como disciplina, ésta trata de intervenir sobre una realidad que se estudia. Los componentes que actúan en el campo didáctico son:

- En cuanto a la didáctica: ciencia, teoría, tecnología, técnica, arte.

- Respecto a su contenido semántico: enseñanza, aprendizaje, instrucción, comunicación de conocimientos, sistema de comunicación, procesos de enseñanza/aprendizaje.

- En relación con su finalidad: formación, instrucción, instrucción formativa, desarrollo de facultades, creación de la cultura.


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El maestro/a, el estudiante, el contexto del aprendizaje y el currículo, por tanto, es un sistema de procesos de enseñanza aprendizaje y tiene cinco elementos que lo constituyen: objetivos, contenidos, metodología, medios y evaluación. A cerca del qué, el para qué y el cómo enseñar. El currículo, como cualquier emprendimiento, debe llevarse a la práctica, y para ello es preciso analizar su desarrollo y el de todos los elementos que lo integran, como son las intenciones o finalidades, los contenidos y las estrategias. Para concretar la práctica hay que hablar de los principales métodos y técnicas didácticas de utilidad inmediata, aunque estos deben inscribirse en planteamientos generales y concepciones previas. En caso contrario el docente reduciría su trabajo a una labor técnica, siempre valiosa y necesaria, pero en sí misma insuficiente. La didáctica se puede entender como pura técnica o ciencia aplicada y como teoría o ciencia básica de la instrucción, educación o formación.

Antecedentes y nacimiento de la didáctica

En la Grecia clásica los diálogos socráticos fueron las primeras contribuciones a la labor formativa y didáctica, así como las aportaciones de Platón en la República y en la Carta VII. Sin embargo, desde la perspectiva histórica se considera a los sofistas los iniciadores de la técnica didáctica. El nacimiento de la didáctica tal y como hoy se concibe se debe a San Agustín (354-430), cuyo De Magistro constituye un auténtico tratado de esta disciplina. Otra figura importante fue san Isidoro (hacia 560 – 636), quien en sus Etimologías, el principal texto de la Edad Media sobre didáctica, concedió un valor fundamental a los contenidos que se debe aprender y en los que se apoya el proceso de la enseñanza. Por último, aunque bastante más tarde, encontramos a H. de S. Victor (1096-1141), quien, en Erudito Didascalia, destacó el enciclopedismo de los conocimientos y estructuró los contenidos en cuatro ciencias básicas: teóricas, prácticas, mecánicas y lógicas. En esta misma obra se ocupó de cómo mejorar las condiciones de estudio.

- Santo Tomás de Aquino y Luis Vives

Una de las aportaciones más interesantes al desarrollo de la didáctica se debe a Santo Tomás de Aquino (1225 – 1274), uno de los grandes pensadores de todos los tiempos. A lo largo de su obra, y especialmente en De Magistro, Santo Tomás abordó la mayor parte de los temas didácticos. También el filósofo R. Lhull (1235 – 1315) dedicó parte de su obra a este tema. En El Félix de las Maravillas y Doctrina pueril, destacó el aprendizaje de las lenguas y de las ciencias de la naturaleza como fundamental para la adquisición de una cultura básica. Anticipándose a lo que hoy son las didácticas especiales, puso los cimientos del aprendizaje por el descubrimiento. Posteriormente, L. Vives (1492 – 1340) contribuyó con aportaciones básicas a la construcción de esta disciplina. En sus obras Tratado de la enseñanza (quizás el primer


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manual de didáctica), De Disciplinis Excercilates linguae latinae, se observa su profundo planteamiento de la problemática didáctica.

- Ralke y Comenius Las aportaciones de N. Ratke (1371 – 1635) y Johan Amos (1592-1670), más conocido por su nombre latino, Comenius considerado el verdadero padre de la didáctica. N. Ratke creía que a través de la didáctica se podía conseguir enseñar, en poco tiempo y en cualquier edad, latín, hebreo y griego, por lo que fue el iniciador de la enseñanza plurilingüe. Su método de enseñanza se basaba en la observación, y su didáctica en el método natural, con el que propugnaba el aprendizaje a través de la experimentación y el pensamiento inductivo. J.A. Comenius publicó en 1657 su Didáctica Magna, en la que estaleció las bases de una teória de la nesañnza o del arte de enseñar.Entre los aspectos didácticos más destacables de la obra de Comenius, se encuentran el estudio del docente, la visión integral del alumno, la concepción cíclica de la enseñanza el estudio de proceso de enseñanza – aprendizaje, la delimitación de currículum, el estudio de los recursos didácticos, la creación de instrumentos didácticos y el estudio de la escuela materna.

- Rousseau y Herbert La obra de J.J. Rousseau (1712 – 1778) representa al naturalismo pedagógico, en el que se da una especial importancia a la educación natural, el desarrollo espontáneo del sujeto, el individualismo, los errores de la sociedad y los defectos de la escuela y de la enseñanza. J. F. Herbart buscó las raíces de la pedagogía en otras disciplinas como la filosofía y la psicología. Fue el iniciador de la didáctica pedagógica como instrucción educativa y la instrucción como construcción mental personal. Para Herbart, la instrucción constituye el más importante de los medios educativos, y su finalidad principal es despertar la curiosidad. Se pronunció en contra de la utilización de los castigos y consideró que la enseñanza debe despertar el interés de los estudiantes. Desde el punto de vista didáctico fue el creador de los grados formales o fases de toda enseñanza: claridad, asociación, sistematización y aplicación, lo cual podría considerarse como un diseño de instrucción.

La didáctica en la actualidad Desde la década de 1920 hasta fines de siglo, las diferentes perspectivas y autores se engloban en dos grandes referentes: los autores de la Escuela Nueva Europea y la aportación de J. Dewey, junto con los planes Dalton y Winetka de la escuela estadounidense. Autores como: A. Ferrière, Claparède, J. Dewey, M. Montessori, O Decroly, C. Freinet, P. Freire, J. Piaget, B.F. Skinner, D.P. Ausubel, J. Bruner, R.M. Gagné, R. W. Taylor, L.S. Vigostski o I. Pavlov, entre otros muchos han contribuido desde diferentes planteamientos y tendencias a cimentar el edificio pedagógico y didáctico más actual. Los campos de la didáctica y del curriculum se intercalan, identifican y superponen, según las diferentes tendencias y enfoques. Las visiones crítica y sociocrítica se cotrapone, en parte a los planteamientos más oficiales para devolver el sentido crítico, reflexivo, innovador y autónomo al quehacer didáctico y pedagógico, a partir de los diferentes autores: M Apple; A. D. Schön, L. Stenhouse, W. Carr, S. Kemmis. K- Habermas, H. Giroux.


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2.2. ENSEÑANZA – APRENDIZAJE DE LA BIOLOGÍA

La enseñanza El hecho de que el término “enseñanza” sea polisémico, hace que se presente a una interpretación ambigua en ocasiones. Etimológicamente procede del latín in – signare, que significa poner un signo, señalar, mostrar. Sus connotaciones van más allá del entono educativo. En sentido coloquial, equivale a transmitir conocimientos o a instruir, acciones que requieren intencionalidad y relación de comunicación. Enseñar por tanto, es un acto comunicativo, un acto por el cual el docente pone de manifiesto los objetos de conocimiento a través de la aportación de nuevas significaciones. Por eso hay que plantear la enseñanza como una adquisición de aprendizajes, lo que implica la participación del alumno. La adquisición de aprendizajes se basa en la correlación entre enseñar/aprender.

El aprendizaje El aprendizaje se entiende como cambio formativo. Se trata de un proceso mediante el cual el sujeto adquiere destrezas o habilidades prácticas, incorpora contenidos informativos y adopta nuevas estrategias para aprender y actuar. El cambio formativo también incluye la dimensión afectiva de la persona, pues el proceso didáctico siempre contiene matices afectivos y emotivos. Desde el punto de vista didáctico, por tanto, el aprendizaje afecta a dimensiones globales del sujeto. En el caso del aprendizaje de las ciencias si consideramos que el aprendizaje es una construcción activa de significados por parte del estudiante y colocamos a éste en el centro mismo del proceso de aprendizaje. Entre estos enfoques cabe citar la siguiente secuencia de actividades con los estudiantes:1) Darles oportunidades para que manifiesten sus propias ideas; 2) Introducir hechos discrepantes para que aparezcan conflictos conceptuales; 3) Hacer planteamientos socráticos de preguntas para que vean la falta de coherencia de sus ideas; 4) Darles tiempo para que discutan sobre sus propias ideas y las introducidas por el profesor o por los materiales educativos; 5) Darles oportunidades para que apliquen las nuevas ideas en diferentes contextos.

Enseñanza – aprendizaje de la biología La Biología ha avanzado a pasos agigantados en los últimos años, aportando descubrimientos asombrosos e inimaginables , a través de la utilización de nuevas tecnologías para curar enfermedades y todos los experimentos que se llevan a cabo con la genética molecular, por lo tanto en el aula la enseñanza de la Biología no debe limitarse a memorización de conceptos, sino también darles herramientas a los estudiantes que les permita enfrentarse y solucionar problemas reales, continuar con un alto grado de independencia, dentro y fuera de la escuela, coadyuvar a la solución de las demandas prácticas de la vida cotidiana, estimular el interés por la actividad científica y promover actitudes de responsabilidad en el cuidado de su salud y el medio ambiente. La enseñanza de las ciencias coincide en señalar que los métodos tradicionales no promueven un aprendizaje significativo, y sostienen que aprender ciencia es un proceso complejo, que incluye no sólo aprender contenidos conceptuales sino también, aprender a


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comprender. Para entender los conceptos científicos, los estudiantes deben recorrer el mismo camino que los científicos. Busca que coincida la ciencia como una manera, entre otras, de estudiar el mundo. Intenta bajar la ciencia de su pedestal y mostrar que no sólo los científicos hacen ciencia, sino que los alumnos también pueden participar en la tarea de construirla. Uno de los aspectos trascendentales es que se deben romper paradigmas en el cual los alumnos transformen, reestructuren o modifiquen sus ideas previas y las sustituyen por otras más acordes con las ideas científicas. Aplicar el aprendizaje por descubrimiento y la indagación científica para fomentar principalmente la actividad autónoma de los alumnos en la biología. El proceso de construcción de conocimientos adquiere una importancia casi mayor que la de los contenidos.

Contribución de las concepciones alternativas al aprendizaje

- La idea de que el alumno debe ser activo en el proceso de aprendizaje tiene una larga tradición, pero hay que destacar que –activo- no significa –estar haciendo cosas-, sino que se trata de una actividad intelectual de construcción del conocimiento, de manera que también una explicación magistral puede ser activa.

- En el conocimiento no todo depende de las estructuras cognitivas. Se puede haber alcanzado dominios formales muy evolucionados de abstracción y continuar razonando con la mentalidad de un niño ante determinados contenidos.

- La evolución del individuo que aprende no depende solamente de un factor de maduración, hay otros factores influyentes, como las condiciones didácticas en las que se presenta el aprendizaje que pueden ayudarlo o dificultarlo. Por esta razón también es interesante avanzar en el estudio de qué condiciones resultan más convenientes para el aprendizaje de cada materia o de cada uno de sus aspectos concretos secuenciación de contenidos, actividades de aprendizaje diversas, tipo de agrupación, etc.

Los maestros de Ciencias Naturales podemos encontrar en internet un sin número de recursos para enriquecer nuestras clases: simulaciones, software, web Quest, proyectos de clase, museo de ciencias, zoológicos, parques naturales, videos, laboratorio virtual de biología, indagación científica, viajes virtuales, ejercicios interactivos, entre otros; internet también contribuye al desarrollo profesional mediante cursos en línea, foros y listas de discusión para intercambiar opiniones y experiencias con maestros de todo el mundo; artículos y trabajos académicos de autoridades en el área; suscripciones a boletines y revistas electrónicas. Todas muy creativas e innovadoras.

Las mejores prácticas recomendadas para la enseñanza de las ciencias naturales son: - Los estudiantes necesitan oportunidades para

explorar el significado que tiene la biología en sus vidas.

- El estudio de la Biología debe incluir el hacer ciencia, preguntando y descubriendo y, no limitándose simplemente a cubrir un material de estudio.

- El aprendizaje mediante la indagación científica implica desarrollar en los estudiantes: el pensamiento crítico; la habilidad para resolver problemas; actitudes que promuevan la curiosidad y el sano escepticismo y la apertura para modificar las propias explicaciones a la luz de la nueva evidencia.

- Los estudiantes deben explorar unos pocos temas fundamentales en profundidad, en lugar de hacerlo en muchos superficialmente.

- Los estudiantes necesitan discutir temas que se refieran a la aplicación de la biología y la tecnología.

- Una buena enseñanza de ciencias implica desarrollar en los estudiantes habilidades para trabajar en grupo.

- La enseñanza de la biología debe aprovechar los desarrollos en TICs para facilitar y acelerar la recopilación y análisis de datos.

http://eduteka.org/softQuimica.php.

http://www.bioxeo.com/Hello_Dolly/index.htm

http://www.eduteka.org/ProyectosWebquest.php?catx=7&herramienta=9

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http://eduteka.org/tema_mes.php3?temaID=0006

http://www.youtube.com/watch?v=5tRXxWU8Lp0&feature=related

http://biounalm.blogspot.com/search/label/laboratorio%20virtual

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http://www.eduteka.org/ViajesVirtuales2.php

http://www.elmundo.es/graficos/multimedia/


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Algunas habilidades manuales o destrezas son la manipulación o manejo de instrumentos como el microscopio o el manejo de material de cristalería como los portaobjetos y cubreobjetos que se utilizan al realizar una preparación húmeda. Otra destreza es dibujar, o sea, representar figuras en una superficie, lo cual permite que el alumno reafirme su conocimiento sobre las características morfológicas del organismo que se está estudiando.

La didáctica en las ciencias experimentales La definición de una determinada didáctica de las ciencias y del trabajo en el aula está estrechamente ligada a la concepción, estructura, metodología y desarrollo del conocimiento científico y, por tanto, a la misma historia de la ciencia. La manera concreta de seleccionar los contenidos de la enseñanza, su organización, las metodologías empleadas y los sistemas de evaluación están decisivamente influidos por un determinado currículo oficial y oculto. Concretar una única definición del término ciencia conduciría, por tanto, a una visión sesgada y estática de la misma, que no tendría en cuenta los diferentes significados según las personas, el contexto o la situación histórica .A pesar de ello, sería un error utilizar métodos didácticos disociados de la naturaleza propia de la ciencia y de los modos que utiliza para su desarrollo. De hecho, desde sus inicios –y más significativamente en los últimos decenios del siglo XX – se han sucedido toda una serie de concepciones que revisan críticamente las posiciones tradicionales y tratan de explicar tanto la naturaleza de la ciencia como su propia metodología y sus límites. Estas concepciones permiten diferenciar la ciencia de otras actividades pseudocientíficas, tan en boga en la actualidad, que pretenden aprovechar el prestigio y la aceptación social de la ciencia para vender los más diversos valores, productos o formas de comportamiento.

Aspectos didácticos derivados de la concepción actual de la ciencia Cualquier didáctica de las ciencias debería tener en cuenta los siguientes aspectos básicos: - Transmitir la idea de la provisionalidad de las teorías científicas y de su naturaleza

dinámico-evolutiva junto con su carácter acumulativo. - Tomar en consideración la influencia del entorno (aspectos ideológicos y sociológicos) y

de las aplicaciones tecnológicas en la determinación de los temas más importantes de investigación y en el desarrollo de la ciencia.

- Desarrollar el espíritu crítico y cuestionar la validez de la observación, intentando que tanto la percepción de los datos como las interpretaciones sean lo más objetivas posible.

- Cuidar especialmente el lenguaje utilizado para transmitir una imagen fiel de los conceptos, evitando visiones excesivamente simplistas o erróneas de las construcciones científicas.

La Biología, como la ciencia del estudio de la vida, es un cuerpo de conocimientos adquiridos a través de la observación y de la experimentación. Esta ciencia se ha desarrollado a una velocidad muy rápida de tal manera que el conocimiento que se alcanza en el medio escolar acerca de los seres vivos, se ha estado quedando rezagado. Por este motivo, se hace necesario recurrir a la didáctica como una base teórica para facilitar la labor del maestro. La didáctica de la Biología generaliza y sistematiza las experiencias del trabajo escolar. Este ordenamiento significa una guía segura y concreta en el proceso de enseñanza-aprendizaje


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de la Biología, además de contribuir al dominio de las técnicas de enseñanza. En el ambiente escolar y en la asignatura de Biología, tenemos una tarea que es decisiva y que consiste en “Familiarizar a los alumnos con los hechos, métodos y pensamientos biológicos a fin de capacitarlos y motivarlos para observar los fenómenos naturales”. Para poder adquirir los conocimientos biológicos se tienen que desarrollar ciertas aptitudes y habilidades. Es fundamental desarrollar la capacidad de observación, de análisis y de experimentación. Es imprescindible descubrir o redescubrir de un modo creativo, independiente y reflexivo las particularidades cualitativas y cuantitativas de los hechos y procesos biológicos. Es necesario buscar las causas para responder a las interrogantes que le plantea la naturaleza, para establecer las relaciones entre los organismos y sus manifestaciones. La gran diversidad de las formas vivientes y de sus condiciones de vida nos ofrece muchas oportunidades para ejercitar el pensamiento causal. La observación, la investigación, el análisis y el experimento están íntimamente relacionados en la enseñanza de la Biología. Mediante la observación y el experimento fijamos nuestra atención en algún cambio que se está produciendo; observar significa contemplar un proceso y reconocer modificaciones. Es uno de los fundamentos de la enseñanza de la Biología, para ello primero se considera el aspecto general del objeto, después se señalan sus características más importantes, y, por último, se hace la síntesis en un nivel de mayor complejidad, el cual permite comprender la interacción de las partes con el todo.

- El experimento Durante la observación, no es fácil comprender plenamente las manifestaciones de los hechos biológicos, además de las fuerzas que actúan sobre ellas y cómo se relacionan entre sí. En tales casos, es necesario experimentar, o sea, separar cuidadosamente a los factores individuales que interactúan en cualquier proceso biológico. Así, por ejemplo, los procesos metabólicos que ocurren en la gran diversidad de formas vivientes y muchos fenómenos evolutivos se aclaran únicamente con el experimento. Pero es muy claro que para desarrollar esta actividad experimental debe haberse dado primero por una cuidadosa observación e investigación, para que, de esta manera, se disponga de hechos que despierten el interés por la propia experimentación. En la escuela es muy probable que no vayamos a descubrir algo nuevo, pero como resultado de la investigación experimental, se establecerán verdaderos redescubrimientos.

- El método de las ciencias ¿Cuáles son los métodos usados por los científicos? Por lo general, la investigación científica se lleva a cabo de acuerdo con ciertos pasos ordenados que producen resultados precisos y confiables. Estos pasos conforman lo que es el método científico y significan el modo lógico y ordenado de resolver un problema o dar respuesta a una pregunta. No hay un solo método científico pues se han planteado muchas propuestas para realizar actividades de investigación experimental. Aun así, aquí se enlistan los pasos o fases más comunes, las cuales sirven de modelo experimental en las prácticas de laboratorio de Biología en el bachillerato, éstas son: planteamiento del problema, búsqueda de información acerca del problema, construcción de una hipótesis, la hipótesis guía la observación y experimentación porque sugiere qué es lo que debe ser observado, procedimiento, análisis y conclusiones, con los resultados del experimento, se sacan conclusiones válidas de ellos.


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- Habilidades Además de las fases vistas anteriormente, este modelo se inicia con un apartado intitulado Habilidades, en el cual se mencionan tanto las habilidades intelectuales como las manuales o psicomotoras (destrezas) que el alumno va a desarrollar durante la realización del programa de prácticas experimentales a nivel escolar. No es un objetivo nuestro presentar una lista exhaustiva de habilidades y destrezas, sin embargo mencionaremos algunas que tienen que ver con el trabajo en los laboratorios.

- Observar e Inferir La observación es la base de todas las investigaciones científicas. Las observaciones se realizan por medio de los sentidos. Por ejemplo, en un ave podemos observar mediante los sentidos de la vista, tacto y oído, el colorido y textura de su plumaje y el sonido que emite, respectivamente. La observación da información sobre las cosas o eventos que suceden. Los científicos intentan ser precisos y cuidadosos en sus investigaciones, para ello utilizan instrumentos como el microscopio, a fin de ayudar a ampliar lo que solamente se perciben por medio de los sentidos. Entre otros instrumentos que se utilizan, tales como el termómetro o la balanza de platillos, miden las observaciones. Las medidas proporcionan datos numéricos que significan un medio concreto de comparar datos que pueden ser repetidos. Algunas observaciones describen algo usando solamente las palabras. Estas observaciones son llamadas cualitativas. Otras observaciones, las cuantitativas, describen cuánto hay de algo. Las observaciones cuantitativas usan números tanto como palabras en la descripción. Para realizarlas se utilizan herramientas o equipo para medir ciertas características. Por ejemplo, las observaciones cualitativas sobre un perro serán que es algo, chaparro, de pelo corto, orejas largas, etcétera, y las observaciones cuantitativas serán, por ejemplo, que tiene un peso de 45 kilogramos, una altura de 50 centímetros y una edad de 10 meses. Los científicos frecuentemente usan sus observaciones para hacer inferencias. Una inferencia es una explicación tentativa o interpretación de observaciones para determinar qué es lo que causa lo observado. Por ejemplo, si alrededor del mediodía tú observas el letrero de cerrado en la puerta de una tienda, mediante el razonamiento tú puedes inferir que el dependiente salió a comer. La única forma de estar seguro si tu inferencia es correcta es investigándolo. Cuando se hace una inferencia, debemos hacer observaciones precisas, registrarlas cuidadosamente y recolectar toda la información posible. Entonces, basado en todo lo que sabes, trata de explicar o interpretar qué es lo que has observado. Si es posible, investiga posteriormente para ver si tu inferencia es correcta.

- Comparar y contrastar

Las observaciones pueden ser analizadas y, entonces, organizadas anotando las similitudes y diferencias entre dos o más objetos o situaciones. Cuando se examinan los objetos para determinar similitudes, se está comparando. Contrastar es buscar en objetos y situaciones similares las diferencias existentes entre ellos. Vamos utilizando el siguiente ejemplo: suponiendo que tú quieres comparar y contrastar insectos unos de otros, un chapulín de un cigarrón, empezarás por hacer tus observaciones. En este momento es útil que tomes una hoja de papel y la dividas en dos columnas. Enlista


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todo aquello que es similar a los dos insectos en una columna y en las otras, todas aquellas características que los hacen diferentes. Después de completar tu lista, reporta tus hallazgos en una tabla o en una gráfica. Las similitudes que se encuentran son: el cuerpo tiene tres partes, dos pares de alas y un órgano bucal masticador. Las diferencias pueden incluir: grandes patas traseras en el chapulín, pequeñas piernas en el cigarrón. Las alas están muy pegadas al cuerpo, en el chapulín, y extendidas en el cigarrón. Algunas habilidades manuales o destrezas son la manipulación o manejo de instrumentos como el microscopio o el manejo de material de cristalería como los portaobjetos y cubreobjetos que se utilizan al realizar una preparación húmeda. Otra destreza es dibujar, o sea, representar figuras en una superficie, lo cual permite que el alumno reafirme su conocimiento sobre las características morfológicas del organismo que se está estudiando.

- La investigación didáctica aplicada a la escuela La investigación-acción se ocupa, especialmente, de los problemas prácticos cotidianos que se plantean los docentes, en lugar de los problemas teóricos, definidos por los investigadores “puros” dentro del ámbito de una disciplina del saber. Sin renunciar, ni mucho menos, a producir teorías y a buscar explicaciones científicas, los nuevos paradigmas (ecológico, pensamiento del profesorado, investigación/acción) se orientan hacia los análisis sobre la enseñanza y su contexto, y tratan de averiguar qué hay detrás de una actuación de cada docente y de conocer las estructuras cognitivas implícitas en los procesos de enseñanza/aprendizaje. La investigación se acerca más a la práctica diaria, realiza cada docente en su aula, con un protagonismo de los docentes similar al de los investigadores, e incluso mayor, en una combinación de papeles que conlleva el compromiso y la transformación de la escuela. En esta línea se está desarrollando la investigación didáctica, buscando solución a los grandes problemas que la escuela sigue teniendo a pesar del progreso científico y tecnológico , problemas como el de los aprendizajes instrumentales básicos (lectura y composición) en preescolar, el de la integración de los disminuidos físicos y psíquicos, el de la organización de la clase y de las relaciones en el aula, el de la evaluación, el del fracaso escolar, el de la evaluación de programas, el de la propuesta de currículum más abierta y flexible, y por supuesto el problema vital, por lo que implica , de la formación del profesorado en su fase inicial y permanente.

Los contenidos a enseñar Una cuestión central tanto desde un punto de vista curricular como didáctico es definir el concepto de contenidos, y ello es particularmente importante cuando se trata de las ciencias de la naturaleza. Las corrientes actuales tienen en cuenta la importante, si no decisiva, influencia de los medios de comunicación en la transmisión de los conocimientos y de la cultura en general y, muy particularmente, en la transmisión de valores y de formas de pensar junto a ello se considera que el papel de la escuela es más bien el de asegurar, según la definición de Coll, “unas condiciones óptimas para que los estudiantes desplieguen sus potencialidades y capacidades cognitivas, afectivas, sociales y de aprendizaje.


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Es preciso contemplar tres tipos de contenidos: conceptos, procedimientos y actitudes. El aprendizaje de los conceptos requiere su comprensión gradual y la revisión o articulación con los datos o las visiones que el alumno tiene previamente, un ejemplo puede ser clarificador. El aprendizaje de procedimiento como acciones ordenadas que pretenden obtener un determinado resultado, desde la posibilidad de relacionar la conceptualización y la aplicación de los conceptos aprendidos. Las actitudes están en relación con aspectos morales, éticos y de aplicación en la vida cotidiana.

Estrategias didácticas A continuación presentaremos una serie de estrategias que el docente puede utilizar para optimizar en el abordaje de las ciencias experimentales. Una estrategia de aprendizaje es un procedimiento (conjunto de pasos o habilidades) que un estudiante adquiere y emplea de forma intencional como instrumento flexible para aprender significativamente y solucionar problemas y demandas académicas (Diaz Barriga, Castañeda y Lule, 1986; Hernández, 1991), permitiendo facilitar el aprendizaje de unos determinados contenidos, los cuales dependen de los objetivos planteados. - Actividades exploratorias o técnicas de recogida de datos. Lluvia de ideas, cuestionarios

cerrados tipo pre-test (elección múltiple o verdadero/falso), dibujos, carteles, planteamiento de situaciones problemáticas de la vida cotidiana, audiovisuales, etc.

- Actividades de reestructuración o cambio conceptual. Consisten en debates, lecturas, carteles, búsqueda de información (bibliografía, encuestas), actividades informativas con diferentes grados de interacción con el alumnado (uso de documentos escritos y audiovisuales, clase magistral, conferencias), juegos de rol o de simulación, mapas conceptuales, análisis y comentario de texto, trabajos prácticos y de investigación, resolución de situaciones problema, visitas, itinerarios o conferencias.

- Actividades de aplicación o consolidación conceptual. Algunas de ellas son: video-fórum, juegos de simulación, mapas conceptuales, debates, disertación del alumnado, comentarios de texto, situaciones problema o producciones escritas, entre otras.

- Actividades de información. Las actividades respecto a la información se refieren a la recopilación de una o varias fuentes: como explicaciones, lecturas, interpretaciones, exposiciones, utilización de audiovisuales, búsqueda bibliográfica, entre otras.

- Lecturas. Se puede utilizar para introducir información nueva, no debe ser excesivamente largo, en un lenguaje adaptado a la edad, acompañado de actividades posteriores (subrayado, elaboración mapa conceptual)

- Trabajos prácticos. Constituye una de las actividades características de las ciencias experimentales, sin embargo, es preciso tomar en cuenta el objetivo que se persigue con las experiencias y los experimentos, lo importante es hacer ciencia y centrarse en los conocimientos y capacidades de investigación necesarias para abordar y resolver problemas de la misma manera que lo hace la ciencia, tomando en cuenta lo siguiente: Explorar las ideas de los estudiantes cuando interpretan lo que observan, Crear conflictos conceptuales cuando la experiencia no responde a las expectativas teóricas de los estudiantes, Consolidar nuevas ideas en contextos experimentales diferentes, Evaluar el proceso de cambio conceptual operado en los alumnos.

- Las investigaciones. Brindar la oportunidad para trabajar la resolución de problemas teóricos y prácticos. En el primer caso por ej. ¿Qué influye en la pérdida de agua en las plantas?, En el segundo caso por ej. ¿Cómo afectan el champú al estado del cabello?


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- Explicaciones. Puede ser útil para determinados contenidos que se adaptan a la transmisión verbal. Hay que diferenciar las que requieren algún tipo de interacción de las que no lo requieren. En el primer caso el docente hará una serie de preguntas con el fin de provocar interrogantes. Puede tratarse de una puesta en común después de algún tipo de actividad. En el segundo caso el docente expone sin las intervenciones de los estudiantes. Es preciso señalar que la explicación nunca debe ser la única actividad que se utilice en clase.

- Organización de los estudiantes. La agrupación se puede establecer de la siguiente manera:

- Trabajo individual.- Las actividades más indicadas serían la lectura, la resolución de un cuestionario o un problema, etc.

- Trabajo en parejas.- Compuesto por dos estudiantes donde se pretende que intercambien ideas sobre lectura o un problema.

- En pequeño grupo.- Compuesto por tres, cuatro, consistente en una designación de tareas y responsabilidades ara cada uno en base a un objetivo por ej. un experimento.

- Gran grupo.- Formado por toda la clase, con una previa organización para la comunicación, levantar la mano para pedir la intervención, escuchar que terminen de hablar un compañero, tiempo para hablar y posterior a esta organización se pueden realizar debates, explicación de parte del maestro y lluvia de ideas.

2.3. ORIENTACIONES PARA LA PLANIFICACION DE LA ENSEÑANZA DE LA BIOLOGÍA La labor de los maestros es amplia, una de las más importantes es la planificación pedagógica. Las orientaciones que se brinden al docente tienen la finalidad de favorecer en los aprendizajes de los estudiantes.

¿Qué es planificación? Según Jiménez, (1982) "La planificación es un proceso de toma de decisiones para alcanzar un futuro deseado, teniendo en cuenta la situación actual y los factores internos y externos que pueden influir en el logro de los objetivos". La planificación permite un proceso de enseñanza coherente y sistemática para plantear acciones, medios y fines que guían la labor docente. Es decir, en base a un objetivo guía la práctica aplicando los conocimientos profesionales. Deberá contener: diagnóstico de necesidades, formulación de objetivos, selección de contenidos, desarrollo de actividades, tiempo, selección de estrategias metodológicas, utilización de materiales, criterios de evaluación.

Orientaciones para la planificación La planificación del maestro establece un espacio de reflexión en el cual anticipa y organiza los procesos de enseñanza que llevará a cabo en el aula, tomando en cuenta los contenidos curriculares, las estrategias metodológicas y los materiales, es preciso que el maestro considere la situación de los estudiantes en cuanto al dominio de contenidos necesarios para abordar un nuevo contenido curricular. El maestro deberá tomar decisiones acerca de: ¿Qué enseñar?, ¿Para qué enseñar?, ¿Cómo?, ¿Cuándo?, ¿Con qué?, ¿Cuándo evaluar?


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Es preciso considerar que en la planificación de aula está en juego el proceso de enseñanza aprendizaje, por tanto, debe contemplar ambos elementos en la planificación, la enseñanza y el aprendizaje. El siguiente cuadro permitirá ilustrar este procedimiento:

ACTIVIDADES PROCESO DE ENSEÑANZA PROCESO DE APRENDIZAJE

Los aprendizajes a lograr en cada una de las actividades

Actividad docente donde contempla: orientaciones a los estudiantes, consignas, estrategias, organización, metodología, procedimiento, etc.

Actividad de los estudiantes que contempla: reflexión ante consignas, metodología planteada, organización, etc.

El maestro deberá relacionar los elementos citados y deberá considerar que los aprendizajes de los estudiantes se construyen a través de procesos, mediante desafíos abordados de diferentes maneras, donde las actividades del aula contribuyen a avanzar en esa construcción. Las actividades aisladas no promueven procesos de aprendizaje, en cambio, las múltiples situaciones didácticas desarrolladas en secuencias promoverán avances en los aprendizajes, que siempre podrán ser ampliadas y profundizadas de manera autónoma, con ayuda del maestro. Se pueden ampliar o profundizar los aprendizajes utilizando estrategias como la investigación, lecturas, trabajos.

RESUMEN DE LA UNIDAD La didáctica forma parte del ámbito de las ciencias de la educación. Como objeto de estudio, sus orígenes se remontan a la Grecia clásica. Entre los autores que hicieron importantes aportaciones a la labor formativa y didáctica a lo largo de la historia pueden mencionarse a Santo Tomás de Aquino, L. Vives, J. A. Comenius y J.J. Rousseau. En la actualidad, destacan J Dewey, M. Montessori, C. Freinet, J. Piaget, B. F. Skinner, D.P. Ausubel, W. Carr, S. Kemmis, P. Freire y J. Habermas, entre otros. La didáctica se concibe en la actualidad como ciencia, teoría y arte para la comprensión de los procesos de enseñanza/aprendizaje en contextos organizados e institucionales. Su finalidad es formativa, pero también debe asumir la responsabilidad y el compromiso ético que implica su desarrollo. Para que el trabajo del docente no quede reducido a una labor técnica y reduccionista, la formación integral debe estar presente en la preparación, el desarrollo y la evaluación de los procesos de enseñanza/aprendizaje. La planificación curricular es una tarea fundamental del maestro, considerando al proceso de enseñanza aprendizaje como indispensable para plasmar los elementos necesarios en el abordaje del desarrollo de una clase con pertinencia de acuerdo a los objetivos trazados.

LECTURAS COMPLEMENTARIAS

- Ausubel, David Paul. (1981), Psicología Educativa: Un punto de vista cognoscitivo. México: Editorial Trillas.

- García, T. Francisco. (S/A)Taller de Estrategias didácticas para la enseñanza de la

Biología. En: http//redescolar.ilce.ed.mxl / redescolor biblioteca / artículos / pdf. - La Didáctica de la Biología en la Telesecundaria. En: http:/(

www.Telesecundaria.dgml.sep.gob.mx/formación/sesión_seis


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UNIDAD 3: CONTENIDOS TEMÁTICOS DE BIOLOGÍA La presente unidad está orientada a reflejar los contenidos temáticos mínimos que deben ser abordados en el nivel secundario, considerando la forma de trabajo de los mismos en el proceso de enseñanza aprendizaje; articulando la didáctica, la metodología y la planificación adecuada, aspectos que fueron estudiados en las anteriores unidades.

OBJETIVOS DE LA UNIDAD

Analizamos y comprendemos la diversidad de la vida y la evolución de las especies, en relación con su medio ambiente.

Describimos y comparamos en forma breve las características de los reinos de la naturaleza, destacando las estructuras y procesos de los animales y las plantas.

Describimos la estructura y la organización interna de las células para la conformación de tejidos, órganos y sistemas o aparatos.

Identificamos las características y el uso adecuado de los materiales que se emplean con más frecuencia en el laboratorio de biología.

3.1 EVOLUCIÓN DE LA VIDA

¿Qué es la vida? El término vida (latín: vita) desde el punto de vista de la biología, que es el más usado, hace alusión a aquello que distingue a los reinos animal, vegetal, hongos, protistas, arqueas y bacterias del resto de manifestaciones de la naturaleza. Implica las capacidades de nacer, crecer, reproducirse y morir, y, a lo largo de sucesivas generaciones, evolucionar. Científicamente, podría definirse como la capacidad de administrar los recursos internos de un ser físico de forma adaptada a los cambios producidos en su medio, sin que exista una correspondencia directa de causa y efecto entre el ser que administra los recursos y el cambio introducido en el medio por ese ser, sino una asíntota de aproximación al ideal establecido por dicho ser, ideal que nunca llega a su consecución completa por la dinámica del medio. Abarca una serie de conceptos del ser humano y su entorno relacionados, directa o indirectamente, con la existencia.

a) Definiciones de vida - Fisiológica: Un organismo vivo es aquel, compuesto por materia orgánica, capaz de llevar

a cabo funciones tales como comer, metabolizar, excretar, respirar, moverse, crecer, reproducirse y responder a estímulos externos. Pero tales funciones no son del todo determinantes. Por ejemplo, ciertas bacterias quimiosintéticas anaerobias estrictas no realizan la respiración. Hoy en día esta definición no se ajusta correctamente y, a pesar de su popularidad inicial, ha sido ya desechada.

- Metabólica: Un sistema vivo es un objeto con una frontera definida que continuamente

intercambia sustancias con el medio circundante sin alterarse. También ha sido


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rechazada por no poder incluir objetos vivos tales como las semillas, las esporas, o bacterias encapsuladas en estado de latencia. Y también por definir como vivos entidades tales como el fuego.

- Bioquímica: Todo organismo vivo contiene información hereditaria reproducible codificada

en los ácidos nucleicos los cuales controlan el metabolismo celular a través de unas moléculas (proteínas) llamadas enzimas que catalizan o inhiben las diferentes reacciones biológicas. A pesar de ser más precisa y acertada, tampoco se la considera una definición válida ya que excluye la vida fuera de la química que conocemos y, por ejemplo, la imposibilita en el campo cibernético o en una química distinta; algo que, hasta ahora, no se ha demostrado.

- Genética: La vida es todo sistema capaz de evolucionar por selección natural. Una vez

más, tal definición no es aceptada por muchos biólogos ya que incluye los virus dentro del grupo de los seres vivos y podría en un futuro introducir algún virus informático polimórfico que incluyera algún tipo de rutina avanzada de evolución darwiniana. Por supuesto nadie diría que tal programa de ordenador fuera un sistema vivo.

- Termodinámica: Los sistemas vivos son una organización especial y localizada de la

materia, donde se produce un continuo incremento de orden sin intervención externa. Esta definición, quizá la mejor y más completa, nace de la nueva y mejor comprensión del Universo que se ha tenido en este último siglo. Se basa en el segundo principio de la termodinámica, el cual dice que la entropía o desorden de un sistema aislado siempre aumenta.

El aumento de orden en un sistema vivo no incumpliría el citado principio termodinámico, ya que al no ser un sistema aislado tal incremento se logra siempre a expensas de un incremento de entropía total del Universo. Así pues, la vida formaría parte también de los llamados sistemas complejos.

b) Visión retrospectiva del concepto de vida Tradicionalmente la vida ha sido un concepto abstracto y, por tanto, difuso y de difícil definición. Por esto se solía definir en contraposición a la no vida o lo inerte, especialmente aludiendo a las propiedades diferenciadoras. Lo que más confundía eran las estructuras víricas, que no comparten todas las propiedades más comunes del resto de las estructuras vivas. Asimismo tampoco estaba clara la frontera entre la vida y la muerte, haciendo difícil determinar cuándo acontecía exactamente ésta última. Dada la confusión a la hora de definir la vida, se optó por hacerlo en función de los resultados obtenidos tras el desarrollo completo del ADN, y no respecto al potencial mismo de esa molécula, de tal modo que se establecieron algunas características comunes: Los seres vivos requieren energía. Es decir, se nutren. Los seres vivos crecen y se desarrollan. Los seres vivos responden a su medio ambiente. Los seres vivos se reproducen por sí mismos, sin necesitar ayuda externa; siendo éste un hecho clave. Estas características apuntaban a una definición de vida tan simple que permitía incluir como seres vivos, por ejemplo, a los cristales minerales, los cuales crecen, responden al medio, se reproducen y por supuesto consumen energía al crecer y propagarse. Se hacía necesario, pues, buscar otras características propias de la vida más allá de las puramente intuitivas.


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La definición universal de vida se planteaba como algo bastante más complejo y difícil. Se ofrecían diferentes definiciones, y era cuestión de gusto dar por buena una u otra, como se desprende de la sección Definiciones de vida. En cualquier caso, el concepto de vida ha seguido una evolución paralela a la de la ciencia que se dedica a su estudio, la biología. Una entidad con las propiedades indicadas previamente se lo considera un organismo. A pesar de que no puede indicarse con precisión, la evidencia sugiere que la vida en la Tierra ha existido por aproximadamente 3700 millones de años. Hoy el conjunto de toda la Tierra contiene aproximadamente 75000 millones de toneladas de biomasa (vida), la que vive en distintos medios ambientes de la biósfera.

Las tres funciones básicas de todos los seres vivos Todos los seres vivos sobre la faz de la Tierra realizan tres funciones básicas: relación, nutrición y reproducción. Se excluye de esta definición a los virus pues no son capaces de realizar las tres, únicamente se relacionan, no obstante, realizan todas una vez que infectan a la célula objetivo y son capaces de manipular su maquinaria celular.

Las bases de lo vivo Una estructura viva es una disposición de elementos químicos, dispuestos de tal forma que, en su estado más estable, se puede asemejar a un “esquema energético” a la espera de ser “leído”. Es en ese momento cuando se expresan las reacciones necesarias para obtener homeostasis. Dicha estructura, que comprende un organismo, es la base sobre la que pueden establecerse las estructuras materiales vivas. La acción de 'leer', no es otra que el evento que desencadena las reacciones necesarias para poner en marcha el programa genético, unidad en la que se condensa el esquema energético.

Qué no es vida No es vida cualquier otra estructura del tipo que sea (aunque contenga ADN o ARN) incapaz de establecer un equilibrio homeostático (virus, viriones, priones, células cancerígenas o cualquier otra forma de reproducción que no sea capaz de manifestar una forma estable retroalimentaria sostenible con el medio, y provoque el colapso termodinámico). Así, se puede concluir que una célula está viva, pues posee una regulación homeostática relativa a ella misma, pero si no pertenece a un organismo homeostático, no forma parte de un organismo vivo, consume recursos y pone en peligro la sostenibilidad del medio en el cual se manifiesta.

Vida en la Tierra La existencia de vida, y concretamente la vida terrestre puede definirse con más especificidad indicando, entre otras cosas, que los seres vivos son sistemas químicos cuyo fundamento son cadenas de átomos de carbono y que son ricas en hidrógeno (reducidas), que se distribuyen en compartimentos llenos de disoluciones acuosas y separados por membranas funcionalmente asimétricas cuya zona interior es hidrófoba; esos compartimentos constituyen células o forman parte de ellas, las cuales se originan por división de células anteriores, permitiéndose así el crecimiento y también la reproducción de los individuos. Los sistemas vivos no forman un sistema continuo, cerrado y hermético; sino una multitud de sistemas discretos, que llamamos organismos.

La diversidad de la vida ¿Qué es la biodiversidad?


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La biodiversidad es la totalidad de los genes, las especies y los ecosistemas de una región. La riqueza actual de la vida de la Tierra es el producto de cientos de millones de años de evolución histórica. A lo largo del tiempo, surgieron culturas humanas que se adaptaron al entorno local, descubriendo, usando y modificando los recursos bióticos locales. Muchos ámbitos que ahora parecen "naturales" llevan la marca de milenios de habitación humana, cultivo de plantas y recolección de recursos. La biodiversidad fue modelada, además, por la domesticación e hibridación de variedades locales de cultivos y animales de cría.

La biodiversidad puede dividirse en tres categorías jerarquizadas -los genes, las especies, y los ecosistemas- que describen muy diferentes aspectos de los sistemas vivientes y que los científicos miden de diferentes maneras; a saber:

- Diversidad Genética. Por diversidad genética se entiende la variación de los genes dentro de las especies. Esto abarca poblaciones determinadas de las misma especie (como los miles de variedades tradicionales de arroz de la India) o la variación genética de una población (que es muy elevada entre los rinocerontes de la India, por ejemplo, y muy escasa entre los chitas). Hasta hace poco, las medidas de la diversidad genética se aplicaban principalmente a las especies y poblaciones domesticadas conservadas en zoológicos o jardines botánicos, pero las técnicas se aplican cada vez más a las especies silvestres.

- Diversidad de Especies. Por diversidad de especies se entiende la variedad de especies existentes en una región. Esa diversidad puede medirse de muchas maneras, y los científicos no se han puesto de acuerdo sobre cuál es el mejor método. El número de especies de una región-su "riqueza" en especies-es una medida que a menudo se utiliza, pero una medida más precisa, la "diversidad taxonómica" tiene en cuenta la estrecha relación existente entre unas especies y otras. Por ejemplo: una isla en que hay dos especies de pájaros y una especie de lagartos tiene mayor diversidad taxonómica que una isla en que hay tres especies de pájaros pero ninguna de lagartos. Por lo tanto, aun cuando haya más especies de escarabajos terrestres que de todas las otras especies combinadas, ellos no influyen sobre la diversidad de las especies, porque están relacionados muy estrechamente. Análogamente, es mucho mayor el número de las especies que viven en tierra que las que viven en el mar, pero las especies terrestres están más estrechamente vinculadas entre sí que las especies océanicas, por lo cual la diversidad es mayor en los ecosistemas marítimos que lo que sugeriría una cuenta estricta de las especies.

- Diversidad de Ecosistemas. La diversidad de los ecosistemas es más difícil de medir que la de las especies o la diversidad genética, porque las "fronteras" de las comunidades--asociaciones de especies--y de los ecosistemas no están bien definidas. No obstante, en la medida en que se utilice un conjunto de criterios coherente para definir las comunidades y los ecosistemas, podrá medirse su número y distribución. Hasta ahora, esos métodos se han aplicado principalmente a nivel nacional y subnacional, pero se han elaborado algunas clasificaciones globales groseras. Además de la diversidad de los ecosistemas, pueden ser importantes muchas otras expresiones de la biodiversidad. Entre ellas figuran la abundancia relativa de especies, la estructura de edades de las poblaciones, la estructura de las comunidades en una región, la variación de la composición y la estructura de las comunidades a lo largo del tiempo y hasta procesos ecológicos tales como la depredación, el parasitismo y el mutualismo. En forma más


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Fig. 3. Georges Cuvier, zoólogo francés, considerado el padre de la Anatomía Comparada.

general, para alcanzar metas específicas de manejo o de políticas suele ser importante examinar no sólo la diversidad de composición--genes, especies y ecosistemas--sino también la diversidad de la estructura y las funciones de los ecosistemas.

- Diversidad Cultural Humana. También la diversidad cultural humana podría considerarse como parte de la biodiversidad. Al igual que la diversidad genética o de especies, algunos atributos de las culturas humanas (por ejemplo, el nomadismo o la rotación de los cultivos) representan "soluciones" a los problemas de la supervivencia en determinados ambientes. Además, al igual que otros aspectos de la biodiversidad, la diversidad cultural ayuda a las personas a adaptarse a la variación del entorno. La diversidad cultural se manifiesta por la diversidad del lenguaje, de las creencias religiosas, de las prácticas del manejo de la tierra, en el arte, en la música, en la estructura social, en la selección de los cultivos, en la dieta y en todo número concebible de otros atributos de la sociedad humana.

- La Diversidad de la Vida. A partir de las teorías de la evolución de los seres vivos, enunciadas a mediados del Siglo XIX por Charles Darwin (1809-1882) cambiaron los sistemas de clasificación empleados por los biólogos, quienes desde esas pruebas irrefutables, comenzaron a elaborar clasificaciones que agruparan a los seres vivos según su parentesco y/o afinidad.

Aparece entonces la tarea de realizar clasificaciones que reflejan la historia evolutiva de los organismos, conocida con el nombre de filogenia. Esta labor todavía no ha concluido y aún no se han podido alcanzar clasificaciones aceptadas universalmente.

Para el estudio de la vida, se parte de la clasificación clásica de los dos grandes grupos: el reino animal y el reino vegetal. Pero entrando en detalles y estudios pormenorizados, se encuentran seres que comparten ciertas características de ambos reinos.

Evolución de las especies Una vez que la vida surge sobre la Tierra, se nos plantea un nuevo interrogante: ¿cómo a partir de una sola célula han podido aparecer todas las especies tan diferentes que existen hoy día? Es evidente que la contestación a esta pregunta ha variado mucho de la época en que se aceptaba la teoría de la generación espontánea a cuando esta teoría fue rechazada.

Teorías preevolutivas Hasta el s. XIX se pensó que los seres vivos eran inmutables y que habían existido siempre de la misma manera, sin sufrir cambios, fijos, lo cual originó una corriente de ideas agrupadas bajo el término “fijismo”. G. Cuvier (1769-1832), estudiando una gran cantidad de fósiles dedujo que había especies que desaparecían, se extinguían, lo cual implicaba cambios que contradecían al fijismo; como él era fijista, pensó que las especies aparecían sobre la Tierra y se mantenían durante mucho tiempo sin sufrir ningún cambio hasta que se producía una gran catástrofe que las hacía desaparecer, tras lo cual aparecían nuevas especies que


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volvían a desaparecer en otra catástrofe y así sucesivamente, surgiendo una variante de las ideas fijistas que constituyó el “catastrofismo”.

Teorías Evolutivas En la misma época, J.B. de Lamarck (1744-1829) estudiando también fósiles llegó a deducciones completamente opuestas al fijismo y que suscitaron gran controversia con Cuvier y la mayor parte de naturalistas de la época; según Lamarck las especies actuales provenían de especies primitivas, hoy extinguidas, que habrían sufrido modificaciones sucesivas; esta nueva idea recibió el nombre de “evolucionismo”. Para Lamarck estas transformaciones se debían a que cuando cambiaban las condiciones ambientales, los seres vivos desarrollaban caracteres que les ayudaban a vivir mejor (adaptación al medio) y luego esos caracteres se transmitían a sus descendientes, apareciendo especies nuevas; es lo que llamaba la herencia de los caracteres adquiridos. A finales de siglo, C. Darwin (1809-1882) y A. Wallace (1823-1913) mejoraron las ideas lamarckistas, rechazando la herencia de los caracteres adquiridos e introduciendo los conceptos de “variabilidad de las poblaciones” y “selección natural”, que son algunas de las ideas más importantes del proceso evolutivo; la variabilidad nos explica que en una población perteneciente a una especie determinada hay una gran variedad de individuos diferentes, cada uno de los cuales se adapta de diferente manera a un ambiente determinado, de tal forma que unos se adaptan mejor (viven mejor) que otros, y esto repercute en la cantidad de descendientes que pueden tener, de forma que los que viven mejor tienen más descendientes, es decir, son seleccionados por la naturaleza para vivir y tener más hijos; esto lo podemos ver con el siguiente ejemplo: Imaginemos que existe una especie de oso que tiene el pelo corto porque vive en un lugar cálido; entre los individuos de pelo corto también los hay que tienen el pelo largo y por lo tanto en ese medio cálido van a pasar mucho calor y van a estar en desventaja con respecto a los de pelo corto. Ahora bien, imaginemos que se produce un cambio climático, la temperatura se hace mucho más fría en cuestión de pocos años; este cambio ambiental va a provocar la desaparición de los osos de pelo corto, que morirán de frío, mientras que los de pelo largo que antes vivían mal se van a encontrar ahora con un ambiente al cual están mejor adaptados; al desaparecer los de pelo corto y quedar los de pelo largo lo que ha sucedido ha sido que los mejor adaptados a las nuevas condiciones han sido "seleccionados" por la naturaleza para seguir viviendo y reproducirse. Este proceso que permite prosperar a los mejor adaptados al tiempo que elimina a los inadaptados se llama “selección natural”. La selección natural, ayudada por otras fuerzas evolutivas tales como las mutaciones genéticas, provocan cambios graduales en los individuos que terminan por dar lugar a la aparición de nuevas especies, pudiendo desaparecer la especie de la que provienen (recuerda por ejemplo que el Homo sapiens actual proviene del Homo antecessor que está extinguido). Este proceso de transformación gradual de una especie en otra nueva recibe el nombre de evolución biológica o darwiniana. Darwin y Wallace se encontraron con el problema de explicar por qué existía esa variedad de individuos y por qué había rasgos que sí se heredaban, ya que cuando publicaron sus obras no se conocían aún los trabajos de G. Mendel sobre la herencia de los caracteres.


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Fig. 4. Comparación estructural de ambas teorías

Fig. 5. Evolución de la estructura ósea de un

animal por su adaptación al medio.

Hoy en día la teoría más aceptada es el “neodarwinismo” propuesto por T. Dobzhanzky, que es la idea de evolución darwiniana vista a la luz de la genética, lo cual permite explicar que la variedad de individuos en una especie se debe a que poseen diferente información genética, y por eso se pueden heredar ciertos caracteres, ya que se transmiten a través de los genes de una generación a otra.

Algunos biólogos como Stephen Jay Gould, y, sobre todo, los paleontólogos suelen discrepar de las ideas neodarwinistas en el aspecto de la velocidad a la que se producen los cambios en las poblaciones que terminan dando lugar a especies nuevas; ellos, al estudiar los fósiles, lo que observan es que esos cambios parecen producirse mucho más deprisa de lo que indica el neodarwinismo y el evolucionismo en general: el registro fósil no nos habla de cambios graduales a lo largo de muchas generaciones, sino de cambios mucho más rápidos, en muy pocas generaciones, que convierten a unas especies en otras como respuesta a los cambios en el medio, es como si la evolución avanzara a saltos: es la denominada Teoría saltacionista, o teoría del equilibrio puntuado.

Pruebas de la Evolución

La evolución biológica es, posiblemente, el proceso más importante que afecta al conjunto de seres vivos que habitan en la Tierra, aunque este proceso no se dé directamente sobre seres vivos determinados, ya que es un proceso que se prolonga mucho en el tiempo y tarda miles o millones de años en manifestarse; a pesar de ello, es un proceso imparable que comenzó con la aparición de la vida y desde entonces no ha perdido nada de vigor. Podemos tener una mayor certeza de la existencia de este proceso en el pasado, ya que según lo que acabamos de ver, la evolución no se puede demostrar en la actualidad por su extremada lentitud; esta certeza, sin embargo, la podemos obtener a partir de una serie de hechos que nos van a probar su existencia.

Pruebas Biogeográficas

Las encontramos repartidas por todo el planeta, y consisten en la existencia de grupos de especies más o menos parecidas, emparentadas, que habitan lugares relacionados entre sí por su proximidad, situación o características, por ejemplo, un conjunto de islas, donde cada especie del grupo se ha adaptado a unas condiciones concretas. La prueba evolutiva aparece porque todas esas especies próximas provienen de una única especie antepasada que originó a todas las demás a medida que pequeños grupos de individuos se adaptaban a las condiciones de un lugar concreto, que eran diferentes a las de otros lugares.


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animal por su adaptación al medio


animal por su adaptación al medio.

Son ejemplos característicos de esto los pinzones de las islas Galápagos que fueron estudiados por Darwin, los Drepanidos, aves de las islas Hawaii, o las grandes aves no voladoras distribuidas por el hemisferio sur, los ñandúes sudamericanos, las avestruces africanas, el pájaro elefante de Madagascar (extinguido), el casuario y el emú australianos o el moa gigante de Nueva Zelanda (también extinguido).

Pruebas Paleontológicas

El estudio de los fósiles nos da una idea muy directa de los cambios que sufrieron las especies al transformarse unas en otras; existen muchas series de fósiles de plantas y animales que nos permiten reconstruir cómo se fueron adaptando a las cambiantes condiciones del medio, como las series de erizos de los acantilados ingleses, el paso de reptiles a aves a través del Archaeopterix, o la evolución de los caballos para adaptarse a las grandes praderas abiertas por las que corrían.

Pruebas Anatómicas Quizá son las que más información nos pueden aportar, porque son el reflejo directo de las adaptaciones al medio. En muchos seres vivos existen órganos atrofiados, no funcionales, que aparecen en antepasados antiguos perfectamente funcionales, pero que con el transcurso de las generaciones dejaron de ser útiles; a estos órganos se les denomina órganos vestigiales. Por otro lado, el estudio de la anatomía de distintas especies nos enseña que existen muchas que se parecen mucho, ya que son especies evolutivamente próximas, separadas por una diferente adaptación a medios distintos, es decir, que poseen órganos y estructuras orgánicas muy parecidas anatómicamente ya que tienen el mismo origen evolutivo, son lo que denominamos órganos homólogos, como por ejemplo, la aleta de un delfín y el ala de un murciélago, son órganos con la misma estructura interna, pero uno es para nadar y otro para volar.

Al mismo tiempo, existen también especies muy separadas evolutivamente que se tienen que adaptar al mismo medio, y por lo tanto desarrollan estructuras similares, los llamados órganos análogos, que son patrones anatómicos que han tenido éxito en un medio concreto y por eso varias especies lo imitan. Estos órganos desempeñan la misma función, pero tienen una constitución anatómica diferente se llaman órganos análogos, como el ala de un insecto y el ala de un ave que ya hemos visto, y representan un fenómeno llamado convergencia adaptativa, por el cual los seres vivos repiten fórmulas y diseños que han tenido éxito.


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Si los órganos desempeñan funciones distintas pero tienen la misma anatomía interna se llaman órganos homólogos, como son el ala de un ave o la aleta del delfín, y representan la divergencia adaptativa, por la cual los seres vivos modelan sus órganos según su modo de vida, el ambiente en que están, etc. - Pruebas Embriológicas. Relacionadas con las pruebas anatómicas, el estudio de los

embriones de los vertebrados nos da una interesante visión del desarrollo evolutivo de los grupos de animales, ya que las primeras fases de ese desarrollo son iguales para todos los vertebrados, siendo imposible diferenciarlos entre sí; sólo al ir avanzando el proceso cada grupo de vertebrados tendrá un embrión diferente al del resto, siendo tanto más parecidos cuanto más emparentadas estén las especies. Esto es lo que Haeckel resumió diciendo que la "ontogenia resume a la filogenia".

- Pruebas Bioquímicas. Por último, las pruebas más recientes y las que mayores

posibilidades presentan, consisten en comparar ciertas moléculas que aparecen en todos los seres vivos de tal manera que esas moléculas son tanto más parecidas cuanto menores diferencias evolutivas hay entre sus poseedores, y al revés; esto se ha hecho sobre todo con proteínas (por ejemplo proteínas de la sangre) y con ADN.

Funcionamiento de la Evolución Los seres vivos somos lo que somos gracias a la información genética que poseemos almacenada en nuestras células; esta información ha sido más o menos modelada por el ambiente en el que vivimos, que puede modificar de manera natural la información genética a lo largo de la vida de un ser vivo, pero las modificaciones que produce nunca se van a transmitir a nuestros descendientes, lo único que transmitiremos a nuestros hijos serán nuestros genes. En un principio, los seres vivos de la misma especie y de la misma población debieron tener idéntica información genética, los mismos genes y los mismos alelos (ver el tema de Genética). Todos los individuos estarían en principio igual de adaptados a su medio, salvo diferencias ambientales individuales (por ejemplo, el que se alimente más estará más fuerte); la cuestión es, ¿por qué con el tiempo surgen individuos diferentes dentro de las poblaciones? En una población de osos, en un principio todos tendrían el pelo corto, no existirían osos de pelo largo, ¿cómo surgieron los de pelo largo? La respuesta a estas cuestiones está en las mutaciones genéticas, que hacen que un gen cambie lo suficiente para seguir siendo el mismo gen, pero dé lugar a un carácter algo diferente, convirtiéndose entonces en lo que llamamos un alelo. Por ejemplo, los osos sólo tenían información para el pelo corto, pero por una mutación surge un alelo que lleva información para tener el pelo un poco más largo. Cualquier ser vivirá mejor o peor en el lugar en que le ha tocado vivir según los caracteres que haya desarrollado, así por ejemplo, si tiene una gruesa cubierta de pelo aguantará bien el frío, si tiene agilidad para subir a los árboles escapará de los predadores y si sabe nadar no se ahogará cuando tenga que cruzar un río; esta capacidad de vivir mejor o peor es lo que llamamos adaptación al medio: el que está mejor adaptado vive mejor, se alimenta bien, escapa de los predadores, vive más tiempo y todo esto hará que tenga más crías, y, por lo


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tanto, deje más descendientes a la siguiente generación que llevarán sus genes, es la supervivencia del más apto. En sentido negativo, los individuos que están peor adaptados viven menos, y dejarán menos descendientes, por lo que al cabo de varias generaciones sus genes tenderán a desaparecer, quedando sólo los genes que suponen una mejor adaptación, es decir, la naturaleza selecciona los mejores genes para un ambiente determinado, es lo que llamamos la selección natural En el ejemplo de los osos, en un medio cálido, los osos con pelo corto vivirán mejor que los que tengan el pelo largo, ya que pasarán más calor, lo cual les afectará en su vida diaria (correrán menos, se cansarán más, etc.). Los osos de pelo corto vivirán más y mejor, y dejarán más descendientes a las siguientes generaciones; con el tiempo nacerán cada vez menos osos con el pelo largo. Si en un momento determinado se produce un cambio prolongado en el medio en el que vive una población, todo cambiará y los individuos mejor adaptados podrán dejar de serlo, y, al revés, los que antes vivían peor y dejaban pocos descendientes ahora podrán ser los mejor adaptados: en ese caso, la selección natural actuará ahora favoreciendo a aquellos a los que antes perjudicaba. Si en el lugar donde viven nuestros osos el clima se hace más frío, los osos de pelo largo que antes vivían peor se van a convertir ahora en los mejor adaptados, y los de pelo corto que antes vivían mejor, ahora no soportarán el frío, vivirán peor y dejarán menos descendientes, cambiándose la tendencia evolutiva. Al cabo de muchas generaciones habrán desaparecido de la población los alelos del pelo corto, todos los osos serán de pelo largo, y la especie de oso habrá cambiado ligeramente, ahora tal vez tengamos una nueva subespecie caracterizada por tener un pelo largo y denso para protegerse del frío.

Fuerzas Evolutivas Como ya hemos visto, la principal fuerza evolutiva son las mutaciones genéticas, que son las responsables de la mayoría de la variabilidad genética de las poblaciones, aunque no son la única fuerza evolutiva que actúa, ya que existen otras que son también muy importantes (ver recuadro).

3.2 INTRODUCCIÓN A LA BIOLOGÍA

Características de los seres vivos La vida es parte integral del universo. Como tal, buscar definiciones de la vida como fenómeno diferenciado es tan difícil (algunos dirían que inútil) como la búsqueda de la localización del alma humana. No hay una respuesta simple a la cuestión de "¿qué es la vida?" que no incluya algún límite arbitrario. Sin ese límite, lo nada está vivo, o todo lo está. Cualquiera de nosotros es capaz de reconocer que una mariposa, un pino o un pájaro carpinteros son organismos

- La reproducción sexual, que es la responsable de la mezcla de genes y alelos en los individuos, el número de individuos de la población, ya que si la población es muy pequeña los cambios genéticos se dan más deprisa (deriva genética)

- Los movimientos de individuos, las migraciones, que alteran el conjunto de genes y alelos de la población y, por supuesto, la selección natural, que escogerá aquellas combinaciones genéticas más favorables para ese medio, haciendo que esos individuos mejor adaptados produzcan más individuos y su eficacia biológica sea mayor.


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vivos, mientras que una roca o el agua de mar no los están. Con otras "cosas" es más difícil encontrar el límite. Pese a su diversidad, los organismos que pueblan este planeta comparten una serie de características que los distinguen de los objetos inanimados. Propiedades comunes a todos los seres vivos:

a) Organización y Complejidad Tal como lo expresa la teoría celular (uno de los conceptos unificadores de la biología) la unidad estructural de todos los organismos es la célula. La célula en sí tiene una organización específica, todas tienen tamaño y formas características por las cuales pueden ser reconocidas. Algunos organismos estás formados por una sola célula -> unicelulares, en contraste los organismos complejos son multicelulares, en ellos los procesos biológicos dependen de la acción coordenada de las células que los componen, las cuales suelen estar organizadas en tejidos, órganos, etc. Los seres vivos muestran un alto grado de organización y complejidad. La vida se estructura en niveles jerárquicos de organización, donde cada uno se basa en el nivel previo y constituye el fundamento del siguiente nivel, por ejemplo: los organismos multicelulares están subdivididos en tejidos, los tejidos están subdivididos en células, las células en organelas etc.

b) Crecimiento y desarrollo En algún momento de su ciclo de vida todos los organismos crecen. En sentido biológico, crecimiento es el aumento del tamaño celular, del número de células o de ambas. Aún los organismos unicelulares crecen, las bacterias duplican su tamaño antes de dividirse nuevamente. El crecimiento puede durar toda la vida del organismo como en los árboles, o restringirse a cierta etapa y hasta cierta altura, como en la mayoría de los animales. Los organismos multicelulares pasan por un proceso más complicado: diferenciación y organogénesis. En todos los casos, el crecimiento comprende la conversión de materiales adquiridos del medio en moléculas orgánicas específicas del cuerpo del organismo que las captó.El desarrollo incluye todos los cambios que ocurren durante la vida de un organismo, el ser humano sin ir más lejos se inicia como un óvulo fecundado. Ver reproducción humana en detalle.

c) Metabolismo Los organismos necesitan materiales y energía para mantener su elevado grado de complejidad y organización, para crecer y reproducirse. Los átomos y moléculas que forman los organismos pueden obtenerse del aire, agua, del suelo o a partir de otros organismos. La suma de todas las reacciones químicas de la célula que permiten su crecimiento, conservación y reparación, recibe el nombre de metabolismo.

Fig. 8. Células vegetales Hojas.


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El metabolismo es anabólico cuando estas reacciones químicas permiten transformar sustancias sencillas para formar otras complejas, lo que se traduce en almacenamiento de energía, producción de nuevos materiales celulares y crecimiento. Catabolismo, quiere decir desdoblamiento de sustancias complejas con liberación de energía.

d) Homeostasis Las estructuras organizadas y complejas no se mantienen fácilmente, existe una tendencia natural a la pérdida del orden denominada entropía. Para mantenerse vivos y funcionar correctamente los organismos vivos deben mantener la constancia del medio interno de su cuerpo, proceso denominado homeostasis (del griego "permanecer sin cambio"). Entre las condiciones que se deben regular se encuentra: la temperatura corporal, el pH, el contenido de agua, la concentración de electrolitos etc. Gran parte de la energía de un ser vivo se destina a mantener el medio interno dentro de límites homeostáticos.

e) Irritabilidad Los seres vivos son capaces de detectar y responder a los estímulos que son los cambios físicos y químicos del medio ambiente, ya sea interno como externo. Entre los estímulos generales se cuentan: Luz: intensidad, cambio de color, dirección o duración de los ciclos luz-oscuridad, Presión, Temperatura, Composición química del suelo, agua o aire circundante. En organismos sencillos o unicelulares, todo el individuo responde al estímulo, en tanto que en los organismos complejos multicelulares existen células que se encargan de detectar determinados estímulos.

f) Reproducción y herencia Dado que toda célula proviene de otra célula, debe existir alguna forma de reproducción, ya sea asexual (sin recombinación de material genético) o sexual (con recombinación de material genético). La variación, que Darwin y Wallace reconocieran como fuente de la evolución y adaptación, se incrementa en este tipo de reproducción. La mayor parte de los seres vivos usan un producto químico: el ADN (ácido desoxirribonucleico) como el soporte físico de la información que contienen. Algunos

Fig. 9. Proceso de la fotosíntesis

Fig. 10. Fisión binaria en bacterias cromosomas humanos


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organismos, como los retrovirus (entre los cuales se cuenta el HIV), usan ARN (ácido ribonucleico) como soporte. Si existe alguna característica que pueda mencionarse como la esencia misma de la vida, es la capacidad de un organismo para reproducirse. En realidad una definición abarcativa de lo que es un ser vivo podría ser: "todo aquello que sea capaz de reproducirse por algún mecanismo y responda a la presión evolutiva". Aunque la característica genética de un solo organismo es la misma durante toda su vida, la composición genética de una especie, comprendida como un todo, cambia a lo largo de muchos períodos de vida. Con el tiempo. Las mutaciones y la variabilidad en los descendientes proporcionan la diversidad en el material genético de una especie. En otras palabras, las especies evolucionan. La fuerza más importante de la evolución es la selección natural, proceso por el cuales los organismos que presentan rasgos adaptativos (que le permiten adaptarse mejor al medio) sobreviven y se reproducen de manera más satisfactoria que los demás sin dichos rasgos.

Los seis reinos de la naturaleza

Animal: Organismos multicelulares eucarióticos y heterótrofos que ingieren. Ejemplos son los gusanos, las esponjas, los mamíferos, los insectos entre muchos otros.

Plantas: Organismos multicelulares eucarióticos que producen alimento. Los helechos, los pinos, las plantas con flores son algunos ejemplos.

Fungi: Hongo amanita muscaria organismos multicelulares eucarióticos y heterótrofos. Poseen paredes celulares que contienen la sustancia quitina y células especializadas. Realizan una digestión externa de sus alimentos, secretando enzimas y absorben luego las moléculas disueltas resultantes de la digestión. En este reino se incluye los hongos, zetas, mohos, levaduras, etc. Los hongos son los descomponedores primarios de la materia muerta de plantas y de animales en muchos ecosistemas, y se ven comúnmente en el pan viejo.

Protista: Organismos unicelulares y multicelulares de células eucarióticas, con una variedad de características, algunos parecidos a las plantas, otros a los hongos y otros a los animales. Carecen de sistemas de órganos complejos. Ejemplos son las algas doradas, los protozoarios, amibas, flagelados, entre muchos otros.

Archeobacterias: Llamadas también bacterias antiguas, agrupa a organismos unicelulares que en la nomenclatura antigua pertenecían al reino Móneras ya que carecen de núcleo como el resto de los procariontes. Se encuentran en ambientes extremos como lagos salados, pantanos y grietas volcánicas en el fondo del océano. Hay tres filums de archeobacterias: los metanogenos, que obtienen energía convirtiendo el H2 y el CO2 en gas metano; los halófilos que pueden sobrevivir en medios muy salados y los termoacidfilos que viven en condiciones ácidas con altas temperaturas.

Eubacterias: Bacteria Streptococcus Conocidas como las bacterias verdaderas, son procariótas con una amplia variedad de estructuras y tipos de metabolismo. Son organismos microscópicos y casi todos unicelulares.

- Reino animal (aves, mamíferos, insectos, etc.)

- Reino de las plantas (helechos, pinos, flores, etc.)

- Reino de los hongos (setas, mohos, levaduras, etc.)

- Reino protista (algas, amebas, protozoos, etc.)

- Reino de las arqueobacterias (metanogenos, halófilos, etc.)

- Reino de las eubacterias (nitrosomas, oscilatorias, etc.)


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En la siguiente tabla se presenta una comparación de los sistemas de clasificación en reinos biológicos más notables:

Debido a la elevada variedad de la vida se han establecido numerosos niveles de clasificación denominados taxones. El nivel de Reino era hasta hace poco el nivel superior de la clasificación biológica. En las clasificaciones modernas el nivel superior es el Dominio o Imperio; cada uno de los cuales se subdivide en Reinos, los Reinos, a su vez, pueden organizarse en Filos, etc. Los niveles más importantes de la clasificación biológica se muestran a continuación: Dominio, Reino, Filo o Phylum (animales y otros) o División (plantas), Clase, Orden, Familia, Género Especie.

Estructura y procesos de las Plantas El reino vegetal lo forman una gran diversidad de especies, encontrando desde las más simples, formadas por una sola célula, hasta las más complejas que son las plantas con flores. Suministran oxígeno, consumen anhídrido carbónico, y constituyen la base de la alimentación de todos los demás seres vivos, incluyendo al hombre, por ello su importancia en nuestro planeta es vital. Podemos hablar de anatomía solo para aquellas plantas de organización superior. Presentan diversos órganos externos que se identifican con gran facilidad: la raíz, el tallo, las hojas, las flores y los frutos.

Linneo 1735 2 reinos

Haeckel 1866

3 reinos

Chatton 1937

2 imperios

Copeland 1956

4 reinos

Whittaker 1969

5 reinos

Woese et al. 1977

6 reinos

Woese et al.

1990 3 dominios

Cavalier-Smith 1998 2 imperios y 6 reinos

(no tratados)

Protista

Prokaryota Monera Monera Eubacteria Bacteria

Bacteria Archaebacteria Archaea

Eukaryota

Protista Protista Protista

Eukarya

Protozoa

Chromista

Vegetabilia Plantae Fungi Fungi Fungi

Plantae Plantae Plantae Plantae

Animalia Animalia Animalia Animalia Animalia Animalia

Fig. 11. Anatomía de una planta


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Estructura y función

de las plantas

Estructura Función

Flor

Hoja

Tallo

Raíz

Es el aparato reproductor de la planta, que se propaga por semillas, está formada por hojas modificadas, primarias en la que se forman los gametos masculinos y femeninos, y secundarias, que protegen a las primarias. La flor posee dos partes, la corola, formada por pétalos, y el cáliz, que contiene los órganos sexuales y los sépalos.

Es un órgano, y brota del tallo o de las ramas, su crecimiento es limitado y su forma laminar. Posee aberturas situadas principalmente en la epidermis del envés (la cara opaca de la hoja), las estomas, franqueadas por células reniformes. Por la hoja circula la savia, y se produce la fotosíntesis. La hoja se une al tallo por el pecíolo. La forma de las hojas es muy variada, las lanceoladas, tienen forma de punta de lanza, las aciculares, tienen forma de aguja, las aserradas o dentadas, tienen dientes en los bordes, las espinosas, tienen los dientes muy pronunciados.

Es la estructura de soporte de la planta, además transporta los líquidos, a través de los vasos conductores. En el tallo están las yemas, de las cuales nacen hojas y ramas. Los tallos pueden ser leñosos o herbáceos. Los leñosos son propios de árboles y arbustos, son tallos gruesos y endurecidos. Los herbáceos, son delgados flexibles y verdes, en ellos se produce también la fotosíntesis.

Constituye el órgano de la planta, es subterráneo en general, y se encarga de absorber el agua y las sales minerales del suelo. El extremo de la raíz está protegido por un pequeño abultamiento llamado cofia, que le sirve de protección para abrirse camino en la tierra. La mezcla de sales minerales y agua que absorbe la planta se llama savia bruta, y sube por el tallo. La raíz sirve además como anclaje para la planta. A la vez, las raíces de los árboles y plantas, fijan la tierra, evitando que se desprenda en caso de lluvias, etc.


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Fotosíntesis

A diferencia de los animales, que necesitan digerir alimentos ya elaborados, las plantas son capaces de producir sus propios alimentos a través de un proceso químico llamado fotosíntesis. Para realizar la fotosíntesis las plantas disponen de un pigmento de color verde llamado clorofila que es el encargado de absorber la luz adecuada para realizar este proceso. Además de las plantas, la fotosíntesis también la realizan las algas verdes y ciertos tipos de bacterias. La fotosíntesis es un proceso que transforma la energía de la luz del sol en energía química. Consiste, básicamente, en la elaboración de azúcar a partir del C02 (dióxido de carbono) minerales y agua con la ayuda de la luz solar. Resultante de este proceso, es el oxígeno., un producto de deshecho, que proviene de la descomposición del agua. El oxígeno, que se forma por la reacción entre el CO2 y el agua, es expulsado de la planta a través de los estomas de las hojas. Para hacer la fotosíntesis se necesita la energía que toma la planta del sol. Las plantas han tenido y tienen un papel fundamental en la historia de la vida sobre la Tierra. Ellas son las responsables de la presencia del oxígeno, un gas necesario para la mayoría de seres que pueblan actualmente nuestro planeta y que lo necesitan para poder respirar. Pero esto no fue siempre así. En un principio la atmósfera de la Tierra no tenía prácticamente oxígeno y era especialmente muy rica en dióxido de carbono (CO2), agua en forma de vapor (H2O), y nitrógeno (N). Este ambiente hubiera sido irrespirable para la mayoría de las especies actuales que necesitan oxígeno para poder vivir.Los primeros seres vivos no necesitaban oxígeno para poder respirar. Al contrario, este gas constituía un veneno para ellos. Fueron ciertas bacterias, junto con las plantas, las que, hace más de 2000 millones de años empezaron a iniciar el proceso de la fotosíntesis, transformando la atmósfera y posibilitando la vida tal como se conoce en la actualidad.

Estructura y procesos de los animales

Estructura (ver Fig. 13)

Procesos Los animales llevan a cabo las siguientes funciones esenciales: alimentación, respiración, circulación, excreción,

Dióxido

de

carbono

Agua Hidratos

de

carbono

Oxíge

no

Fig. 12. Proceso químico de la fotosíntesis

Fig. 13. Estructura básica de un animal 1.- Célula, 2.- Tejido, 3.- Órgano, 4.- Sistema de órganos, 5.- Organismo.


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respuesta, movimiento y reproducción Alimentación: La mayoría de los animales no pueden absorber comida; la ingieren. Los

animales han evolucionado de diversas formas para alimentarse. Los herbívoros comen plantas, los carnívoros comen otros animales; y los omnívoros se alimentan tanto de plantas como de animales. Los detritívoros comen material vegetal y animal en descomposición. Los comedores por filtración son animales acuáticos que cuelan minúsculos organismos que flotan en el agua. Los animales también forman relaciones simbióticas, en las que dos especies viven en estrecha asociación mutua. Por ejemplo un parasito es un tipo de simbionte que vive dentro o sobre otro organismo, el huésped. El parasito se alimenta del huésped y lo daña.

Respiración: no importa si viven en el agua o en la tierra, todos los animales respiran; esto significa que pueden tomar oxígeno y despedir dióxido de carbono. Gracias a sus cuerpos muy simples y de delgadas paredes, algunos animales utilizan la difusión de estas sustancias a través de la piel. Sin embargo, la mayoría de los animales han evolucionado complejos tejidos y sistemas orgánicos para la respiración.

Circulación: Muchos animales acuáticos pequeños, como algunos gusanos, utilizan solo la difusión para transportar oxígeno y moléculas de nutrientes a todas sus células, y recoger de ellas los productos de desecho. La difusión basta porque estos animales apenas tienen un espesor de unas cuantas [célula] s. Sin embargo, los animales más grandes poseen algún tipo de sistema circulatorio para desplazar sustancias por el interior de sus cuerpos.

Excreción: un producto de desecho primario de las células es el amoniaco, sustancia venenosa que contiene nitrógeno. La acumulación de amoniaco y otros productos desecho podría matar a un animal. La mayoría de los animales poseen un sistema excretor que bien elimina amoniaco o bien lo transforma en una sustancia menos toxica que se elimina del cuerpo. Gracias a que eliminan los desechos metabólicos, los sistemas excretores ayudan a mantener la homeóstasis. Los sistemas excretores varían, desde células que bombean agua fuera del cuerpo hasta órganos complejos como riñones.

Respuesta: Los animales usan células especializadas, llamadas células nerviosas, para responder a los sucesos de su medio ambiente. En la mayoría de los animales, las células nerviosas están conectadas entre sí para formar un sistema nervioso. Algunas células llamadas receptores, responden a sonidos, luz y otros estímulos externos. Otras células nerviosas procesan información y determinan la respuesta del animal. La organización de las células nerviosas dentro del cuerpo cambia dramáticamente de un fílum a otro.

Movimiento: Algunos animales adultos permanecen fijos en un sitio. Aunque muchos tienen motilidad, es decir, son movibles. Sin embargo tanto los fijos como los más veloces normalmente poseen músculos o tejidos musculares que se acortan para generar fuerza. La contracción muscular permite que los animales movibles de desplacen, a menudo en combinación con una estructura llamada esqueleto. Los músculos también ayudan a los animales, aun los más sedentarios, a comer y bombear agua y otros líquidos fuera del cuerpo.

Reproducción: la mayoría de los animales se reproducen sexualmente mediante la producción de gametos haploides. La reproducción sexual ayuda a crear y mantener la diversidad genética de una población. Por consiguiente, ayuda a mejorar la capacidad de una especie para evolucionar con los cambios del medio ambiente. Muchos invertebrados también pueden reproducirse asexualmente. La reproducción asexual da origen a descendiente genéticamente idénticos a los progenitores. Esta forma de reproducción permite que los animales aumenten rápidamente en cantidad.


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3.3 CITOLOGÍA El término "Citología" se refiere al estudio integral de la célula en sus múltiples aspectos: estructurales, biofísicos, bioquímicos, fisiológicos, patológicos, nutricionales, inmunológicos, genéticos, etc. - La Célula Célula, unidad mínima de un organismo capaz de actuar de manera autónoma. Todos los organismos vivos están formados por células, y en general se acepta que ningún organismo es un ser vivo si no consta al menos de una célula. Algunos organismos microscópicos, como bacterias y protozoos, son células únicas, mientras que los animales y plantas están formados por muchos millones de células organizadas en tejidos y órganos. Aunque los virus y los extractos acelulares realizan muchas de las funciones propias de la célula viva, carecen de vida independiente, capacidad de crecimiento y reproducción propios de las células y, por tanto, no se consideran seres vivos. La biología estudia las células en función de su constitución molecular y la forma en que cooperan entre sí para constituir organismos muy complejos, como el ser humano. Para poder comprender cómo funciona el cuerpo humano sano, cómo se desarrolla y envejece y qué falla en caso de enfermedad, es imprescindible conocer las células que lo constituyen. Las células son las unidades funcionales de todos los organismos vivos. Contienen una organización molecular y sistemas bioquímicos que son capaces de: almacenar información genética, traducir esa información en la síntesis de las moléculas que forman las células, producir la energía para llevar a cabo esta actividad a partir de los nutrimentos que le llegan, reproducirse pasando a su progenie toda su información genética. Las células son capaces de adaptarse a cambios en su ambiente alterando su metabolismo y cuando esos cambios son mayores que los tolerables se pueden producir daños permanentes llegando hasta producir la muerte celular. Ejemplos de estos cambios permanentes son los daños ocasionados por los tóxicos. Algunas células viven en forma independiente, llevan a cabo todas las actividades vitales y se les conoce como organismos unicelulares. Ejemplos de organismos unicelulares son las bacterias, los protozoarios, algunas algas y hongos unicelulares (como las levaduras). En otros casos las células se agrupan en conjuntos especializados, los tejidos y órganos, los cuales realizan determinadas funciones específicas y en su conjunto constituyen un individuo multicelular. Los organismos multicelulares superiores, como las plantas y los animales, pueden estar formados por miles de millones de células.

Fig. 14. Representación Esquemática de una Célula.


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El tamaño de las células de los organismos unicelulares puede variar desde cilindros o esferas con dimensiones en el rango de una micra, como las bacterias, hasta glóbulos de varios centímetros de diámetro, como los huevos de aves que son una sola célula. Las células de los organismos multicelulares que se reproducen sexualmente provienen de una sola célula, el huevo fecundado. Todas las células tienen la misma información genética. Durante el período

embrionario, cuando entran en el proceso de diferenciación celular, en algunas células sólo se expresa parte de esa información y cambian de morfología y bioquímica, dando lugar a los diferentes órganos que conforman el organismo. Son muy diferentes las células que forman el sistema nervioso, de las células del hígado o las de los músculos o el corazón aunque contengan exactamente la misma información genética.

Las células de los organismos superiores se pueden aislar y crecer en el laboratorio como si fueran organismos unicelulares y la técnica para hacerlo se le denomina cultivo de tejidos. En el laboratorio también se pueden producir extractos libres de células que resultan de fraccionar las células y separar los organelos que la constituyen.

Los extractos libres de células se usan para estudiar la localización de las distintas funciones celulares, y como no se pueden reproducir y sólo llevan a cabo funciones muy limitadas, no se consideran que sean seres vivos funcionales. La célula mantiene su individualidad rodeando su contenido con una delgada película formada de lípidos y proteínas que se denomina membrana celular o membrana citoplásmica o membrana plasmática. El interior de la célula se denomina protoplasma.

Fig. 15. Por Complejidad – Estructura: (procariota y eucariota)

Fig. 16. Por Nutrición: (autótrofas y heterótrofas-(todos los animales son heterótrofos).


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En el caso de los organismos unicelulares la membrana celular está a su vez rodeada por otra estructura que le da rigidez y resistencia al medio ambiente y se denomina pared celular. El protoplasma se puede considerar formado por dos copartimentos, el citoplasma y el núcleo.

En el núcleo está localizada la información genética y la maquinaria para copiarla y transcribirla. En el citoplasma tienen lugar todas las reacciones necesarias para producir la energía que necesitan las células para vivir. El citoplasma sintetiza las proteínas de acuerdo a la información que le llega del núcleo y también sintetiza todas las otras moléculas que no son sintetizadas en el núcleo y que son necesarias para el crecimiento y la reproducción. Algunas células tienen membranas internas que separan una región de la célula de otra.

Fig. 17. Por su Origen (animal y vegetal)


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Clases de Células

3.4 ENERGÍA Y METABOLISMO CELULAR

¿Qué es energía? La energía puede definirse simplemente como la capacidad para efectuar trabajo, lo cual incluye sintetizar moléculas, mover objetos y generar calor y luz. Hay dos tipos de energía: (1) la energía cinética o energía de movimiento que es la que incluye la luz, el calor, la electricidad y el movimiento de objetos grandes, y (2) la energía potencial o energía almacenada que incluye la energía química almacenada en los enlaces que mantienen a los átomos unidos en las moléculas.

¿De dónde obtiene la célula su energía? En nuestro cuerpo se produce un compuesto químico llamado trifosfato de adenosina (ATP) que proporciona energía a la célula tal como lo hace la electricidad en una fábrica. Sin el ATP no podríamos movernos, ni siquiera pensar; todos los procesos que nos mantienen vivos cesarían. Cada célula produce el ATP que necesita a expensas de los nutrientes que se le proporcionan. La producción corre a cargo, fundamentalmente, de unos organelos del citoplasma llamados mitocondrias, que pueden considerarse como las plantas eléctricas de la célula.

Criterio

Por Complejidad - Estructura

Procariota Eucariota

Son aquellas células que no tienen núcleo, su ADN se encuentra libre en el Citoplasma. Los organismos en las células procariotas son unicelulares. Su función celular es por fisión binaria

Son aquellas células que si tienen núcleo, tienen material hereditario fundamental. A diferencia de las Procariotas, la Eucariota presenta un Citoplasma que contiene a orgánulos. Su función celular es por Mitosis.

Por Nutrición

Autótrofos Heterótrofas

Se consideran autosuficientes, que son capaces de utilizar la energía de la luz del sol para sintetizar sus componentes químicos, las más importantes son bacterias, algas y las células de los vegetales. Fabrican su propia materia orgánica a partir de la materia inorgánica del medio físico que la rodea, utilizando para ello la energía química contenida en la materia inorgánica.

Estas células, para su mantenimiento y crecimiento necesitan de la energía que obtienen de los alimentos. Fabrican su propia materia orgánica a partir de la materia orgánica que contienen los alimentos que ingiere.

Por su forma de vivir

Protistas Asociadas

Son aquellas células que conviven solas con otros seres vivos unicelulares, pueden ser protozoos (Heterótrofos: ameba, paramecio) o también pueden ser protofitas (autótrofas: euglena).

Son aquellas células que viven así cuando hay más de una célula. En la eucariota no se divide el trabajo (sin formar tejidos), cada célula tiene su propia identidad y ejecuta todas sus funciones.

Por su Origen

Animal Vegetal

Son aquellas células que son complejas. No tienen: pared celular, plastos; pueden tener vacuolas y centríolos.

Son aquellas células que no son tan complejas como la animal, presentan una pared celular, plastos y vacuolas de gran tamaño.


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Las células casi no almacenan ATP, lo van formando a medida que lo necesitan; en un momento dado el organismo probablemente no contenga en total más de 88 ml de este compuesto; sin embargo, en las personas muy activas las células llegan a producir al día una cantidad de ATP equivalente al peso de todo el cuerpo. Si se pudiera ir extrayendo y cristalizando el ATP que las células pueden fabricar a expensas de 3 500 calorías de alimentos, se formaría un montón de polvo blanco que ocuparía 80 dm3. Suponiendo que la energía química contenida en ese polvo se pudiera convertir en energía eléctrica, bastaría para mantener prendidos 1 500 focos de 100 vatios durante un minuto.

Metabolismo Celular Es el conjunto de reacciones químicas a través de las cuales el organismo intercambia materia y energía con el medio.

Reacciones Celulares Básicas.

Los sistemas vivos convierten la energía de una forma en otra a medida que cumplen funciones esenciales de mantenimiento, crecimiento y reproducción. En estas conversiones energéticas, como en todas las demás, parte de la energía útil se pierde en el ambiente en cada paso. Los seres vivos que sintetizan su propio alimento se conocen como autótrofos. La mayoría de los autótrofos usan la energía del sol para sintetizar su alimento. Las plantas verdes, las algas y algunas bacterias son autótrofos que poseen organelos especializados donde ocurre la síntesis del alimento. Existen otros seres que no pueden sintetizar su propio alimento. Estos seres se conocen como heterótrofos. Los animales y los hongos son ejemplo de organismos heterótrofos porque dependen de los autótrofos o de otros heterótrofos para su alimentación. Una vez que el alimento es sintetizado o ingerido por un ser vivo, la mayor parte se degrada para producir energía que necesitan las células.

El total de todas las reacciones que ocurren en una célula se conoce como metabolismo. Aquellas reacciones en que sustancias simples se unen para formar sustancias más complejas se llaman reacciones anabólicas. Por ejemplo, las reacciones en las que la célula construye moléculas de proteínas son reacciones anabólicas. Otras reacciones son las reacciones catabólicas que son aquellas en las cuales sustancias complejas se degradan para convertirse en sustancias más simples. Las proteínas, los polisacáridos y otras moléculas se rompen en moléculas más sencillas mediante reacciones catabólicas. La glucosa y la fructosa se unen, enlazándose a través de un átomo de oxígeno. Y forman la sacarosa. Esta es una reacción anabólica y como se elimina agua, a esta reacción se le conoce como síntesis por deshidratación Los polisacáridos y las proteínas se sintetizan por la reacción de síntesis por deshidratación. El disacárido maltosa al agregarle agua se descompone en dos moléculas de glucosa. Esto forma parte del proceso llamado catabolismo y la reacción específica se le conoce con el nombre de hidrólisis. Mediante la hidrólisis, se degradan las moléculas grandes que se encuentran en las células vivas. Los hidratos de carbono, los lípidos y las proteínas se degradan por hidrólisis en moléculas más pequeñas y útiles.

- Control de las Reacciones Celulares


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Una reacción endergónica es una reacción química que necesita o utiliza energía. En las plantas, se necesita energía de la luz para producir alimento; por lo tanto, la producción de alimento en las plantas es una reacción endergónica. A una reacción que libera energía se conoce como una reacción exergónica. Muy a menudo, la energía se libera en forma de calor; en las células, las reacciones exergónicas suplen la energía para llevar a cabo las actividades de la célula. Las células poseen compuestos químicos que controlan las reacciones que ocurren en su interior. La sustancia que controla la velocidad a la que ocurre una reacción química sin que la célula sufra daño alguno ni se destruya se conoce como un catalizador. Las enzimas son proteínas que actúan como catalizadores en las células y hacen posible las reacciones.

El agua en la célula El agua es el principal e imprescindible componente del cuerpo humano. El ser humano no puede estar sin beberla más de cinco o seis días sin poner en peligro su vida. El cuerpo humano tiene un 75 % de agua al nacer y cerca del 60 % en la edad adulta. Aproximadamente el 60 % de este agua se encuentra en el interior de las células (agua intracelular). El resto (agua extracelular) es la que circula en la sangre y baña los tejidos. En las reacciones de combustión de los nutrientes que tiene lugar en el interior de las células para obtener energía se producen pequeñas cantidades de agua. Esta formación de agua es mayor al oxidar las grasas - 1 gr. de agua por cada gr. de grasa -, que los almidones -0,6 gr. por gr., de almidón-. El agua producida en la respiración celular se llama agua metabólica, y es fundamental para los animales adaptados a condiciones desérticas. Si los camellos pueden aguantar meses sin beber es porque utilizan el agua producida al quemar la grasa acumulada en sus jorobas. En los seres humanos, la producción de agua metabólica con una dieta normal no pasa de los 0,3 litros al día. Como se muestra en la siguiente figura, el organismo pierde agua por distintas vías. Este agua ha de ser recuperada compensando las pérdidas con la ingesta y evitando así la deshidratación.

Ciclo celular (división y muerte de las células) Las células pasan por un ciclo que comprende dos periodos: la interfase y la división celular. Esta última tiene lugar por mitosis o meiosis. La mayoría de las células pasan la parte más extensa de su vida en interfase, durante la cual duplican su tamaño y el contenido cromosómico. El ciclo celular puede ser considerado como una compleja serie de fenómenos que culminan cuando el material celular se distribuye en las células hijas. La división celular puede considerarse como la separación final de las unidades moleculares y estructurales previamente duplicadas.


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La apoptosis es una forma de muerte celular, que está regulada genéticamente. La muerte celular programada es parte integral del desarrollo de los tejidos tanto de plantas como de animales pluricelulares (metazoa). En animales, la forma de muerte celular programada más corriente es la "apoptosis". Cuando una célula muere por apoptosis, empaqueta su contenido citoplasmático, lo que evita que se produzca la respuesta inflamatoria característica de la muerte accidental o necrosis. En lugar de hincharse o reventar y por lo tanto, derramar su contenido intracelular dañino enzimático, hacia el espacio extracelular-, las células en proceso de apoptosis y sus núcleos se encogen, y con frecuencia se fragmentan conformando vesículas pequeñas que contienen el material citoplasmático. De esta manera, pueden ser eficientemente englobadas vía fagocitosis y, consecuentemente, sus componentes son reutilizados por macrófagos o por células del tejido adyacente.

Tejidos, órganos y sistemas de los vertebrados

- Tejidos de revestimiento

Los tejidos epiteliales están formados por células muy próximas entre sí, de forma ideal para cubrir superficies externas y revestir cavidades y conductos de los animales. Así, se encuentran en la piel, las mucosas que forman el interior del tubo digestivo, los vasos sanguíneos, los conductos excretores, etc.

El tejido glandular es, en realidad, un tejido epitelial en el que algunas células se han especializado en producir determinadas sustancias. Estas sustancias pueden expulsarse al exterior (glándulas exocrinas) o al interior de los vasos sanguíneos (glándulas endocrinas). Un ejemplo de glándula con este tipo de tejidos es el tiroides.

- Tejidos conectivos

Como su nombre indica, estos tejidos «conectan» otros tejidos. Son un grupo muy variado. Entre los tejidos conectivos están los siguientes:

Fig. 18. Micrografías de: a la izquierda, interfase celular; después, las distintas fases de la

mitosis, dentro de la fase M del ciclo celular.


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El tejido conjuntivo, que forma los tendones y los ligamentos, y une determinados órganos y tejidos. El tejido cartilaginoso, que se encuentra en los cartílagos y tiene función de sostén. El tejido óseo, que forma los huesos de los vertebrados y tiene la particularidad de mineralizarse con sales, para aumentar su resistencia.

El tejido sanguíneo, que es un tejido muy especial, ya que es líquido y está formado por células que flotan libremente en el plasma. Por último, el tejido adiposo, formado por células que acumulan grasas.

- Tejidos musculares La función de estos tejidos es el movimiento, y lo realizan mediante la contracción y relajación de sus fibras. Hay tres tipos de tejidos musculares. El tejido muscular estriado, que es el que forma los músculos esqueléticos; es decir, aquellos destinados a mover las distintas partes de nuestro cuerpo voluntariamente. El tejido muscular liso, que forma parte de la pared de las vísceras, los vasos sanguíneos, etc., y cuya contracción es involuntaria. El tercer tipo es el tejido muscular cardíaco, que se encuentra en el corazón y también es involuntario.

- Tejido nervioso Este tejido se ha especializado en conducir mensajes de un lado a otro del cuerpo a una velocidad de unos 100 m/s. Solo hay un tipo de tejido nervioso, aunque se pueden distinguir numerosas variedades. Este tejido está constituido por dos tipos de células, las neuronas, que son las células que transmiten los impulsos nerviosos, y las llamadas células de glía, que se ocupan de proteger y alimentar a las anteriores. El tejido nervioso está repartido por todo el cuerpo: forma los nervios y los centros nerviosos (encéfalo y médula espinal). La retina del ojo y algunos otros tejidos sensoriales también se suelen relacionar con este tipo de tejido.

- Órgano - Parte diferenciada del cuerpo que participa en la realización de una función. - Aparato - Conjunto de órganos distintos en su estructura que contribuyen a realizar la

misma función. - Sistema - Conjunto de órganos con idéntica estructura y origen embriológico.

3.5. LABORATORIO DE BIOLOGÍA Es el laboratorio donde se trabaja con material biológico, desde nivel celular hasta el nivel de órganos y sistemas. Consta de microscopio de luz o electrónico, cajas de Petri, termómetros; todo esto para microbiología, y equipo de cirugía y tablas para disecciones para zoología, y elementos de bioseguridad como guantes y bata de laboratorio. Un laboratorio de biología debe

Fig. 19. Vista de un laboratorio


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ubicarse en un local con buena ventilación y tener: mesas de trabajo, lavabos, agua, luz, drenaje, etcétera. La distribución de las mesas de trabajo debe ser en forma de U para que los alumnos puedan tener una mejor visión del profesor. Debe haber dos anaqueles uno para sustancias y otro para material de trabajo.

Elementos de un laboratorio

Fig. 20. Microscopio de luz o electrónico. El microscopio (de micro-,

μικρο, pequeño, y scopio, σκοπεω, observar) es un instrumento que permite observar objetos que son demasiado pequeños para ser vistos a simple vista. El tipo más común y el primero que se inventó es el microscopio óptico. Se trata de un instrumento óptico que contiene una o varias lentes que permiten obtener una imagen aumentada del objeto y que funciona por refracción. La ciencia que investiga los objetos pequeños utilizando este instrumento se llama microscopía.

Fig. 21. Tubo de ensayo. El tubo de ensayo o tubo de prueba es parte del material de vidrio de un laboratorio de química. Consiste en un pequeño tubo de vidrio con una punta abierta (que puede poseer una tapa) y la otra cerrada y redondeada, que se utiliza en los laboratorios para contener pequeñas muestras líquidas. Aunque pueden tener otras fases. Como realizar reacciones en pequeña escala, etc.

Fig. 22. Vaso de precipitados. Un vaso de precipitados es un material de laboratorio de vidrio que se utiliza para contener sustancias, disolverlas, atacarlas, calentarlas y en general cualquier cosa que no necesite una medida de precisión del volumen. Existen varios tamaños de vasos de precipitados, desde muy pequeños que suelen tener un volumen aproximado de 1mL hasta varios litros. Los más comunes son los de 250 y 500 mL. Aún que tenga divisiones marcadas (por ejemplo un vaso de 250 mL, tendrá divisiones en 50, 100, 150, 200 y 250 mL) por el fabricante, estas marcas son sólo aproximadas y se deben de tomar como una referencia, ya que el vaso de precipitados no tiene la función de medir con precisión el volumen. En general se utiliza para contener cualquier tipo de sustancia que después va a ser medida con precisión o también para disolver sólidos en una determinada sustancia. Es pues así, el material más común de los laboratorios. Suelen ser cilíndricos y con una base plana, con un pequeña boca en la parte de arriba para poder transferir el líquido que contiene con mayor facilidad.

Fig. 23. Matraz Erlenmeyer. El matraz o frasco de

Erlenmeyer es un frasco transparente de forma cónica con una abertura en el extremo angosto, generalmente prolongado con un cuello cilíndrico, y suele incluir algunas marcas para saber aproximadamente el volumen contenido. Por su forma es útil para realizar mezclas por agitación y para la evaporación controlada de líquidos; además, su abertura estrecha permite la utilización de tapones. Fue diseñado en el año 1861 por el químico alemán Emil Erlenmeyer. Los materiales de vidrio que no se utilizan para calentar sustancias están elaborados con otros tipos de vidrio.


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Materiales de soporte y sujeción En cuanto a los materiales de soporte y sujeción, con excepción de la gradilla, que puede ser de madera o de plástico, son de metal. Algunos de los materiales que pertenecen a esta clasificación son:

Fig. 24. Gradilla. Una gradilla es una herramienta que forma parte del material de laboratorio (química) y es utilizada para sostener y almacenar tubos de ensayo u otro material similar. Existen varios tipos de gradillas: Gradillas de plástico, gradillas de polipropileno: esterilizables, apropiadas para trabajar en baños maría, etc. Soporte universal con anillo de fierro. El pie universal o soporte universal es un elemento que se utiliza en laboratorio para realizar montajes con los materiales presentes en el laboratorio y obtener sistemas de medición o de diversas funciones, como por ejemplo un fusiómetro o un equipo de destilación. Está formado por una base o pie en forma de semicírculo o de rectángulo, y desde el centro de uno de los lados, tiene una varilla cilíndrica que sirve para sujetar otros elementos a través de doble nueces.

Fig. 25. Pinzas para bureta. Se utilizan para sujetar en un soporte universal (base metálica) las buretas (necesarias para titulaciones) Tela de alambre con asbesto, es una tela de alambre de forma cuadrangular con la parte central recubierta de asbesto, con el objeto de lograr una mejor distribución del calor. Se utiliza para sostener utensilios que se van a someter a un calentamiento y con ayuda de este utensilio el calentamiento se hace uniforme. Pinzas para tubo de ensayo Permiten sujetar tubos de ensayo y si éstos se necesitan calentar, siempre se hace sujetándolos con estas pinzas, esto evita accidentes como quemaduras.

Fig. 26. Pinzas para crisol. Esta pinza igual que otras sirve para sostener coger y transportar al crisol debido que este trabaja con altas temperaturas también las hay de diferentes tamaños.

Fig.27. Agitador. Consiste en una varilla de vidrio, que se utiliza para mezclar o disolver las sustancias, pueden ser de diferentes diámetros y longitud. Pueden prepararse agitadores de diferentes tamaños de 6 o más milímetros de diámetro para evitar que se rompan fácilmente.

Fig. 28. Agitador. Consiste en una varilla de

vidrio, que se utiliza para mezclar o disolver las sustancias, pueden ser de diferentes diámetros y longitud. Pueden prepararse agitadores de diferentes tamaños de 6 o más milímetros de diámetro para evitar que se rompan fácilmente.


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Fig. 30. Aguja Para Disección. Pueden ser

con mango de plástico, de metal o de madera, hay de punta recta o curva. Se usan para abrir con notable facilidad aquellas partes de los tejidos (animales o vegetales) que tratan de ocultarse ante nuestra vista, con su punta tan fina, también ayuda a detener en la posición que se desee lo observado, así como para el proceso de preparación de diversas sustancias y disecciones.

Fig. 29. La bagueta. Se utiliza para agitar sustancias.

Fig. 31. Alambre De Platino. Es

utilizado para la siembra de hongos y bacterias.

Fig. 32. Balanza De Dos Platillos. Es un instrumento muy importante de los que tienes que manejar en el laboratorio para hacer pesadas, es de acero inoxidable con una barra. La balanza que se utiliza en química se funda en los principios de la palanca. Las dos condiciones indispensables de una balanza son: exactitud y sensibilidad. Algunas de las precauciones que debes tener para el buen manejo de la balanza son que debe colocarse sobre un soporte bien fijo, protegido de vibraciones mecánicas. Se debe evitar la luz directa del Sol sobre la balanza, porque produce irregularidades y erroresen las pesas, la cruz debe estar sujeta durante las operaciones de poner o quitar pesas o sustancias, etc.

Fig. 33. Balón de destilación. Para calentar líquidos, cuyos vapores deben seguir un camino obligado (hacia el refrigerante), por lo cual cuentan con una salida lateral.

Fig. 34. Bisturí. Es un instrumento con hoja de filo cortante, su mango puede ser de madera, plástico o metal. Se emplea para realizar cortes sobre la piel de los animales durante la disección. Viene a ser por sus dimensiones un instrumento en forma de cuchillo pequeño y que su uso se ha extendido para practicar incisiones en tejidos blandos.


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Fig. 35. Buretas. La bureta es el mejor aparato para medir volúmenes, ya que permite controlar gota a gota y de manera precisa el líquido por medir. La bureta es un tubo de vidrio graduado en mililitros o .5ml con una llave de salida en el extremo agudo.

Fig. 36. Caja De Petri. Existen de diferentes medidas; es utilizada para preparar cultivos de hongos y bacterias, y también para seleccionar muestras de animales.

Fig. 37. Caja De Preparación. Es utilizada para guardar aquellos preparados o compuestos que son permanentes.

Fig. 38. Cápsula De Porcelana. Es de forma semiesférica y es utilizada para efectuar preparaciones.

Fig. 39. La cápsula de Petri. Sirve para observar microorganismos en el laboratorio.

Fig. 40. Charolas De Disección. Son de diversas medidas y tamaños. Útiles para colocar el instrumental que será utilizado en el experimento, también sirve para hacer disecciones de animales muy chicos.

Fig. 41. Cristalizador De Vidrio. Es utilizado

para preparar cultivos y diversas soluciones, así como para observar el proceso de las sustancias que producen reacciones (reactivos).

Fig. 42. Cubreobjetos. Sirven para preparar

soluciones o bien para colocar sobre ellos muestras de animales o plantas que serán observados al microscopio.


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Fig. 43. Embudos De Diferentes Tamaños Y Tipos. Pueden ser de tallo largo, corto, o mediano; pueden ser de plástico o de vidrio. Son útiles para filtrar sustancias y para envasarlas en otros recipientes. Previene contra el desperdicio o derramamiento innecesario o accidental.

Fig. 44. Embudo De Separación. Pueden ser esféricos y son conocidos también como Embudos de Decantación. Son de vidrio y tienen una llave, se usan para separar líquidos de diferentes densidades.

Fig. 45. Escobillones De Cerda. Sirven para lavar los tubos de ensayo, frascos, etc; indispensable para mantener la limpieza de los utensilios de laboratorio.

Fig. 46. Escurridero. Puede ser metálico o de madera para vasos, matraces y tubos, es útil para que se escurran las sustancias depositadas y evitar que se rompan tales utensilios.

Fig. 47.Espátula. Pueden ser de acero o de porcelana. En el laboratorio se manejan a veces sustancias químicas sólidas con las que es preciso manipular: sacar una pequeña porción de un recipiente y depositarla en aparatos de medición u otro, mezclar cantidades reducidas de diversas sustancias guardadas en sus frascos correspondientes, etc.

Fig. 48. Estuche de disección. Está

integrado por diversos utensilios como lupa, pinzas, agitador, etc.; que son necesarios para la disección; el estuche los conserva en buen estado.


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Fig. 49. Goteros. Frasco Gotero: Son de color blanco o ámbar. Sirven para guardar de una manera segura los reactivos, regularmente se administra con conteo de gotas.

Fig. 50. Gotero. Consiste en un pequeño tubo de

vidrio y en uno de sus extremos tiene un capuchón de hule, que permite succionar o arrojar las soluciones. Es realmente sencillo su uso, aunque en ocasiones, debido a que no se tiene presente algunas advertencias, se llegan a perder la mezcla de los líquidos. De suerte que debe mantenerse siempre limpio el gotero; por tanto, hay que lavarlo después de cada manipulación.

Fig. 51. Guantes. Son hechos de hule látex, necesarios para protegerse de sustancias como ácidos (producen quemaduras) y lograr obtener una mayor limpieza sobre el instrumental; permiten y facilitan un manejo seguro de recipientes de laboratorio, su elasticidad y moldeamiento que toma, al ponerlos en nuestras manos, ayudan a realizar con mayor afectividad nuestro trabajo, permiten que los objetos no resbalen de nuestros dedos, después de arduos minutos e incluso horas de labor.

Fig. 52. Lámpara De Alcohol. Puede ser cualquier recipiente que contenga alcohol, mecha, el tapón de rosca agujerado donde sobresalga la mecha y un tapón para cubrir la mecha una vez que se ha utilizado.

Fig. 53. Lupa. Es una lente convexa, cuyo

origen que, remota hasta el siglo XVI, Hay diferentes tipos y tamaños de lupas, pueden ser con aro y mango de metal o triple en forma de óvalo. Hoy en día perfeccionada en su aumento sirve para acercarnos más la imagen de lo visto (pueden ser animales o vegetales, etc.

Fig. 54. Matraces Aforados. Son matraces de fondo plano y cuello estrecho muy alargado, donde tienen una marca o seña de tal modo que, cuando están llenos hasta dicha marca, se indica el volumen que contienen, que pueden ser de 50, 100, 200, 250, 300, 500, 1000 y 2000 mililitros. Normalmente son usados para preparar varias soluciones tipo y para diluciones a un volumen determinado.


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Fig. 55. Mechero De Bunsen. Es un aparato que consta de un tubo vertical soportado en un pie o pequeña plataforma a la que va enroscado. El tubo en su base tiene un pequeño orificio vertical para permitir la entrada de gas y arriba de esa entrada de aire, rodeada de un anillo móvil que sirve para regular la cantidad de aire que se aspira por las aberturas al subir rápidamente el gas por el tubo vertical. En el extremo superior del tubo vertical se enciende la mezcla de gas y aire. Cuando el aire es insuficiente la combustión no es completa, el gas se descompone y se forman partículas de carbón que arden a incandescencia produciendo una llama luminosa; Si el aire es suficiente la llama no es luminosa sino incolora; si el aire esta en exceso (normalmente porque la presión de salida del gas es muy baja), la mezcla no alcanza a salir del tubo y arde en el pequeño orificio de salida del gas con una combustión incompleta. Se pueden distinguir varias zonas o regiones definidas en la flama: -zona interna -zona media o zona de reducción -zona de oxidación -zona de fusión (donde se alcanzan temperaturas hasta 2000°C).

Fig. 56. Micrótomo. Se usa para hacer los cortes en vegetales o animales con medidas de micra de grueso.

Fig. 57. Mortero Con Mano. Es de porcelana o de vidrio, usados para moler sustancias o bien para combinar o mezclar diferentes sustancias durante el experimento.


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RESUMEN DE LA UNIDAD

En la presente unidad se abordó el estudio y la caracterización de las diferentes unidades temáticas correspondientes a Biología; en primera instancia se analizó las diferentes definiciones de la “vida” en relación a la biodiversidad, la evolución de las especies y sus características particulares; posteriormente se estudió la clasificación de los seres vivos en torno a los seis reinos de la naturaleza, poniendo énfasis en la estructura y los procesos de las plantas y los animales; seguidamente se analizó la fisiología básica de las células, sus características, la clasificación y la constitución de las mismas en tejidos, órganos, aparatos o sistemas, organismos complejos y la transmisión genética; finalmente se estableció las condiciones básicos de un laboratorio de biología, los cuidados pertinentes y los materiales que se emplean con mayor frecuencia.

LECTURAS COMPLEMENTARIAS Lectura: 1

Normas generales de uso del laboratorio

Para el desarrollo de las prácticas es conveniente tener en cuenta algunas normas elementales que deben ser observadas con toda escrupulosidad. Antes de realizar una práctica, debe leerse detenidamente para adquirir una idea clara de su objetivo, fundamento y técnica. Los resultados deben ser siempre anotados cuidadosamente apenas se conozcan. 1. El orden y la limpieza deben presidir todas las experiencias de laboratorio. En

consecuencia, al terminar cada práctica se procederá a limpiar cuidadosamente el material que se ha utilizado.

2. Cada grupo de prácticas se responsabilizará de su zona de trabajo y de su material.

3. Antes de utilizar un compuesto hay que fijarse en la etiqueta para asegurarse de que es el que se necesita y de los posibles riesgos de su manipulación.

4. No devolver nunca a los frascos de origen los sobrantes de los productos utilizados sin consultar con el profesor.

5. No tacar con las manos y menos con la boca los productos químicos.

6. Todo el material, especialmente los aparatos delicados, como lupas y microscopios, deben manejarse con cuidado evitando los golpes o el forzar sus mecanismos.

7. Los productos inflamables (gases, alcohol, éter, etc.) deben mantenerse alejados de las llamas de los mecheros. Si hay que calentar tubos de ensayo con estos productos, se hará al baño María, nunca directamente a la llama. Si se manejan mecheros de gas se debe tener mucho cuidado de cerrar las llaves de paso al apagar la llama.

8. Cuando se manejan productos corrosivos (ácidos, álcalis, etc.) deberá hacerse con cuidado para evitar que salpiquen el cuerpo o los vestidos. Nunca se verterán bruscamente en los tubos de ensayo, sino que se dejarán resbalar suavemente por su pared.


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9. Cuando se quiera diluir un ácido, nunca se debe echar agua sobre ellos; siempre al contrario: ácido sobre agua.

10. Cuando se vierta un producto líquido, el frasco que lo contiene se inclinará de forma que la etiqueta quede en la parte superior para evitar que si escurre líquido se deteriore dicha etiqueta y no se pueda identificar el contenido del frasco.

11. No pipetear nunca con la boca. Se debe utilizar la bomba manual, una jeringuilla o artilugio que se disponga en el Centro.

12. Las pipetas se cogerán de forma que sea el dedo índice el que tape su extremo superior para regular la caída de líquido.

13. Al enrasar un líquido con una determinada división de escala graduada debe evitarse el error de paralaje levantando el recipiente graduado a la altura de los ojos para que la visual al enrase sea horizontal.

14. Cuando se calientan a la llama tubos de ensayo que contienen líquidos debe evitarse la ebullición violenta por el peligro que existe de producir salpicaduras. El tubo de ensayo se acercará a la llama inclinada y procurando que ésta actúe sobre la mitad superior del contenido y, cuando se observe que se inicia la ebullición rápida, se retirará, acercándolo nuevamente a los pocos segundos y retirándolo otra vez al producirse una nueva ebullición, realizando así un calentamiento intermitente. En cualquier caso, se evitará dirigir la boca del tubo hacia la cara o hacia otra persona.

15. Cualquier material de vidrio no debe enfriarse bruscamente justo después de haberlos calentado con el fin de evitar roturas.

16. Los cubreobjetos y portaobjetos deben cogerse por los bordes para evitar que se engrasen.


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Fig. 58. Ernst Heinrich Philipp August Haeckel (Potsdam, 16 de febrero 1834 - Jena, 9 de agosto de 1919), fue un biólogo y filósofo alemán que popularizó el trabajo de Charles Darwin en Alemania, creando nuevos términos como "phylum" y "ecología."

UNIDAD 4: ECOLOGÍA, ECOSISTEMA Y EQUILIBRIO ENTRE POBLACIÓN

OBJETIVOS DE LA UNIDAD

Conocemos e identificamos a los autores del concepto ecología y su evolución en un contexto de nuevas formas de vida

Identificamos factores de riesgo en el ecosistema, y entendemos el significado de equilibrio como pobladores de nuestro planeta.

Aportamos ideas para una mejor convivencia y provocar el menor daño posible a nuestro planeta

4.1 ECOLOGÍA

Naturaleza de la ecología La ecología ha alcanzado enorme trascendencia en los últimos años. El creciente interés de la humanidad por el ambiente en el que vive se debe fundamentalmente a la toma de consciencia sobre los problemas que afectan a nuestro planeta y exigen una pronta solución. Los seres vivos están en permanente contacto entre sí y con el ambiente físico en el que viven. La ecología analiza cómo cada elemento de un ecosistema afecta los demás componentes y cómo es afectado. Es una ciencia de síntesis, pues para comprender la compleja trama de relaciones que existen en un ecosistema toma conocimientos de botánica, zoología, fisiología, genética y otras disciplinas como la física, la química y la geología. En 1869, el biólogo alemán Ernst Haeckel acuñó el término ecología, remitiéndose al origen griego de la palabra (oikos, casa; logos, ciencia, estudio, tratado). Según entendía Haeckel, la ecología debía encarar el estudio de una especie en sus relaciones biológicas con el medio ambiente. Otros científicos se ocuparon posteriormente del medio en que vive cada especie y de sus relaciones simbióticas y antagónicas con otras. Hacia 1925, August Thienemann, Charles Elton y otros impulsaron la ecología de las comunidades. Trabajaron con conceptos como el de cadena alimentaria, o el de pirámide de especies, en la que el número de individuos disminuye progresivamente desde la base hasta la cúspide, desde las

plantas hasta los animales herbívoros y los carnívoros.

Nuevo nombre para un viejo problema Ni los problemas que trata la ecología son nuevos ni la ecología es sólo una moda pasajera. Ya en el período Neolítico, diez mil años atrás, los habitantes talaban bosques


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para obtener madera y abrir claros donde sembrar los granos de los que se alimentaban. Así resultaron alterados los ecosistemas en los que esas comunidades vivían. En Grecia, Platón dejó testimonio escrito de la deforestación de ciertas montañas del Ática, que habían quedado como "el esqueleto de un cuerpo enflaquecido por la enfermedad". El agua, observaba el filósofo, "no se perdía entonces como ocurre hoy, discurriendo sobre el terreno desnudo". Desde luego, el problema no afectó sólo a la Antigüedad: a lo largo de la historia diversas áreas terrestres se vieron modificadas por la acción de la humanidad. Por ejemplo, a partir de la década del '50 la agricultura experimentó un crecimiento favorecido por los adelantos en ingeniería genética de semillas y desarrollo de agroquímicos. Esta intensificación del uso de las tierras ocasionó la degradación de las mismas y la necesidad de explotar nuevas áreas. Por lo que la Tierra afronta serio peligro de contaminación y muerte de especies vegetales y animales, y también de los suelos, la atmósfera, los ríos y los mares, que sustentan la vida. Conscientes de la gravedad de la situación, los países miembro de las Naciones Unidas se reunieron en 1992, en la Conferencia sobre Medio Ambiente y Desarrollo conocida como la Cumbre de Río de Janeiro. Allí, gobernantes, científicos y periodistas de todo el mundo, informaron y alertaron sobre los problemas del desarrollo industrial y tecnológico.

El conocimiento de la naturaleza y de los cuidados que ella requiere deberían ser temas primordiales en los procesos educativos actuales. El sistema educativo, precisamente, debe proveer hoy información sobre ecología a todos los niveles: desde el cuidado de un animalito doméstico, pasando por las charlas cotidianas de los maestros o el trabajo en huertas escolares en los niveles primario y medio, hasta las especializaciones terciarias y la concientización de los profesionales de otras áreas en institutos y universidades.

Medioambiente y sostenibilidad El desarrollo sostenible puede ser definido como "un desarrollo que satisfaga las necesidades del presente sin poner en peligro la capacidad de las generaciones futuras para atender sus propias necesidades". Esta definición fue empleada por primera vez en 1987 en la Comisión Mundial del Medio Ambiente de la ONU, creada en 1983. Sin embargo, el tema del medio ambiente tiene antecedentes más lejanos. En este sentido, las Naciones Unidas han sido pioneras al tratar el tema, enfocándose inicialmente en el estudio y la utilización de los recursos naturales y en la lucha porque los países - en especial aquellos en desarrollo- ejercieran control de sus propios recursos naturales. En los primeros decenios de existencia de las Naciones Unidas, y las cuestiones relacionadas con el medio ambiente apenas figuraban entre las preocupaciones de la comunidad internacional. La labor de la Organización es ese ámbito se centraba en el estudio y la utilización de los recursos naturales y en tratar de asegurar que los países en desarrollo, en particular, controlaran sus propios recursos. En la década de los sesenta se concertaron acuerdos sobre la contaminación marina, especialmente sobre los derrames de petróleo, pero ante los crecientes indicios de que el medio ambiente se estaba deteriorando a escala mundial, la comunidad internacional se mostró cada vez más alarmada por las consecuencias que podía tener el desarrollo para la ecología del planeta y el bienestar de la humanidad. Las Naciones Unidas ha sido uno de los principales defensores del medio ambiente y uno de los mayores impulsores del "desarrollo sostenible".


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A partir de los sesenta se empezaron a concertar acuerdos y diversos instrumentos jurídicos para evitar la contaminación marina y en los setenta se redoblaron esfuerzos para ampliar la lucha contra la contaminación en otros ámbitos. Asimismo, en la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Medio Humano de Estocolmo, 1972 se incorporó a los temas de trabajo de la comunidad internacional la relación entre el desarrollo económico y la degradación ambiental. Tras la conferencia fue creado el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) que hasta el día de hoy sigue siendo el principal organismo mundial en la materia. Desde 1973 se han creado nuevos mecanismos y se han buscado medidas concretas y nuevos conocimientos para solucionar los problemas ambientales mundiales. Para la ONU la cuestión del medio ambiente es parte integrante del desarrollo económico y social, los cuales no se podrán alcanzar sin la preservación del medio ambiente. De hecho, garantizar la sostenibilidad del medio ambiente es el 7 Objetivo de Desarrollo del Milenio (ODM). En general, el medio ambiente ha seguido deteriorándose y se han agravado ciertos problemas como el recalentamiento de la Tierra, el agotamiento de la capa de ozono y la contaminación del agua, mientras que la destrucción de los recursos naturales se ha acelerado rápidamente. En los años ochenta los Estados Miembros mantuvieron negociaciones históricas sobre cuestiones ambientales como las relativas a los tratados para la protección de la capa de ozono y el control de los tratados de desechos tóxicos. Gracias a la labor de la Comisión Mundial sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo, creada en 1983 por la Asamblea General, se comprendió que era necesario lograr urgentemente un nuevo tipo de desarrollo que asegurara el bienestar económico de las generaciones actuales y futuras protegiendo a un tiempo los recursos ambientales de los que depende todo desarrollo. En el informe presentado por la Comisión a la Asamblea General en 1987 se introdujo el concepto de desarrollo sostenible como enfoque alternativo al desarrollo basado simplemente en un crecimiento económico sin restricciones. Después de examinar el informe, la Asamblea General convocó la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo: Cumbre para la Tierra. En la actualidad, la conciencia de que es necesario preservar y mantener el medio ambiente se refleja prácticamente en todos los ámbitos de trabajo de las Naciones Unidas. La colaboración dinámica establecida entre la Organización y los gobiernos, las ONGs, la comunidad científica y el sector privado está generando nuevos conocimientos y medidas concretas para solucionar los problemas ambientales globales. Las Naciones Unidas consideran que proteger el medio ambiente debe ser parte de todas las actividades de desarrollo económico y social. Si no se protege el medio ambiente no se podrá alcanzar el desarrollo.

Otro temas estudiados:

La desertificación

El desarrollo sostenible y los bosques

La protección de la capa de ozono

El cambio climático y el calentamiento de la atmósfera

Agua, energía y recursos naturales

La biodiversidad y la pesca excesiva

El desarrollo sostenible de los pequeños Estados Insulares (islas)

El medio marino

La seguridad nuclear y el medio ambiente

Estados Insulares en Desarrollo (Islas)

Poblaciones de peces altamente migratorias y transzonales.


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Biodiversidad y protección de las especies silvestres El Problema. La mayoría de la actividad económica requiere de algún uso de los recursos naturales y deja, invariablemente, una huella en los ecosistemas de la Tierra. Ha llegado a un punto en que la sobreexplotación de los recursos naturales de muchos ecosistemas no puede repararse o sostenerse, y entre los afectados están las personas que dependen de ellos. El impacto de la degradación ambiental no siempre es evidente. Por ejemplo, la tala en zonas montañosas tiene como resultado que fluya el agua por las laderas y que haya inundaciones. En muchas ocasiones, los resultados se perciben lejos de la fuente del problema como sucede con el aumento en los países industrializados de la emisión de gases que causan el efecto invernadero, que podría estar repercutiendo en la elevación del nivel del mar en el Pacífico sur. Así se trate de los océanos que tienen menos peces, de las tierras de cultivo -que han perdido el humus y producen alimentos insuficientes- o de las corrientes y los ríos contaminados -que ya no proporcionan agua potable segura, los ecosistemas que se han degradado son una causa importante de empobrecimiento, desastres naturales, hambre y enfermedad en todo el mundo. Estadísticas Clave

La desertificación afecta a prácticamente la cuarta parte de las tierras del mundo y casi el 70 por ciento de la tierra firme del mundo sufrirá una mayor degradación en el futuro. La desertificación, ocasionada muchas veces por el exceso de pastoreo o la sobreexplotación de la tierra marginal, -estrechamente ligada a la pobreza rural y al hambre- amenaza la subsistencia de más de 1,000 millones de personas en 100 países.

Las montañas brindan agua dulce para la mitad de la población del mundo, sin embargo, el deshielo de los glaciares, la deforestación y los usos insostenibles de la tierra amenazan los ecosistemas. Durante la década pasada, el mundo perdió un total de, aproximadamente, 94 millones de hectáreas de bosques, equivalente a una superficie superior a Venezuela. El ritmo de la deforestación es más alto en los países en desarrollo y en las áreas tropicales, lugares en donde se perdieron el 4 por ciento de los bosques regionales durante la década pasada.

La actividad humana ha degradado más de la mitad de los ecosistemas costeros del mundo. Para Europa la cifra es del 80 por ciento y para Asia del 70 por ciento.

Cerca del 80 por ciento de la contaminación del mar proviene de fuentes ubicadas en la tierra. En los países en desarrollo, más del 90 por ciento de las aguas negras y el 70 por ciento de los desechos industriales se tiran a las aguas superficiales sin antes haber sido tratados.

Las pesquerías brindan subsistencia directa e indirecta a unos 400 millones de personas. Más del 25 por ciento de las pesquerías del mundo se sobreexplotan y el 50 por ciento se utiliza a toda su capacidad. En cifras globales, en el 75 por ciento de las pesquerías del mundo se requiere tomar medidas inmediatas, para congelar o reducir la pesca y, así, asegurar la provisión de pescado en el futuro.

Se han destruido en total casi el 25 por ciento de los arrecifes de coral del mundo, y otro 20 ó 30 por ciento están bajo la amenaza de la destrucción en los siguientes 10 años. Los arrecifes de coral son un elemento crucial en la cadena alimenticia de los océanos.


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La concentración de dióxido de carbono en la atmósfera, el gas de invernadero más abundante, ha aumentado de un nivel preindustrial de aproximadamente 270 partes por millón, a más de 360 partes por millón.

Un tercio del dióxido de carbono generado por las actividades humanas en los últimos años permanecerá en la atmósfera los próximos 100 años.

Según algunos analistas, el Cambio climático tuvo un efecto directo en el nivel del mar, que se ha elevado entre 10 y 20 centímetros desde 1900. La mayor parte de los glaciares no polares están retrocediendo y la extensión y el grosor del hielo en el mar Ártico disminuye durante las épocas estivales. El Panel encontró que casi 46 millones de personas sufrían inundaciones anualmente, a causa de las oleadas de tormentas. Una elevación de 50 cm en el nivel del mar aumentaría este número a casi 92 millones; una elevación del nivel del mar de un metro aumentaría el número de víctimas a 118 millones de personas al año. La última evaluación del Cambio climático, en el 2001, decía que los estudios mostraban que las islas pequeñas y las áreas de los deltas son particularmente vulnerables a sufrir una elevación del nivel del mar de 1 metro. En ausencia de acciones que mitiguen este problema -como serían la construcción de barreras marítimas- se estima que las pérdidas de tierra vayan del 1 por ciento para Egipto, 6 por ciento para los Países Bajos, y 17.5 por ciento para Bangladesh, hasta el 80 por ciento en las Islas Marshall, lo que tendrá como consecuencia el desplazamiento de decenas de millones de personas y, en el caso de los pequeños Estados insulares, con bajas elevaciones sobre el nivel del mar, la eliminación de naciones enteras. Más de 11 mil especies están catalogadas como .en peligro de extinción y más de 800 ya se han extinguido, principalmente debido a la pérdida o la degradación de sus hábitats. Otras 5 mil especies están potencialmente amenazadas si no se acometen acciones importantes para protegerlas (Profesor en línea, 2011). ¿Qué Se Debe Hacer? Por una parte, la degradación ambiental puede ser causada por la pobreza, ya que la gente y las naciones pobres se ven forzadas a dar prioridad a las necesidades de supervivencia a corto plazo y no a la preservación de recursos a largo plazo. Al otro lado del espectro, en los países ricos, la degradación de los ecosistemas es el resultado, muchas veces, de patrones de consumo insostenibles que utilizan cantidades excesivas de recursos naturales y generan grandes cantidades de desperdicios. La lucha contra la pobreza y la protección del medio ambiente van de la mano, particularmente en las zonas rurales de los países en desarrollo. Una mejor explotación de la tierra produce una provisión estable de alimentos. Visto que el 50 por ciento de la madera recolectada en África se utiliza como leña, el desarrollo de mejores fuentes de energía ayudaría a preservar los bosques. Se debe, pues, buscar maneras para que la población valore la importancia de proteger los recursos naturales, especialmente en los países pobres. La humanidad debe poder beneficiarse de la protección de las especies en peligro, por ejemplo a través del turismo, en lugar de cazarlas. Se han negociado muchos acuerdos multilaterales para proteger los ecosistemas, sin embargo, su ejecución e imposición han sido limitadas. Uno de los acuerdos sobre medio ambiente más exitosos. El Protocolo de Montreal sobre substancias que deterioran la capa


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de ozono contiene la amenaza de sanciones comerciales por incumplimiento y también establece un fondo para ayudar a los países en desarrollo a que dejen de usar clorofluocarbonos (CFC), la principal sustancia que disminuye la capa de ozono. El consumo total de CFC se ha reducido de 1.1 millones de toneladas en 1986 a 156,000 toneladas en 1998, principalmente como resultado de la ejecución de dicho Protocolo. Por el contrario, la mayoría de los acuerdos o convenciones sobre medio ambiente carecen de mecanismos para su ejecución o tienen muy pocos fondos. Se precisa de una regulación y una imposición de las leyes efectivas para prevenir la pesca excesiva y la deforestación. Asimismo, se requiere de la cooperación internacional para limitar los efectos del cambio climático. La protección de los ecosistemas naturales, de los que depende la especie humana, es un aspecto crucial del desarrollo sostenible que requiere acciones y no sólo la negociación de nuevos acuerdos.

4.2 ECOSISTEMA Y SU FUNDAMENTO

Ecosistemas El funcionamiento de los ecosistemas. Un sistema ecológico en un área determinada, formado por los seres vivos (elementos bióticos), su ambiente físico (elementos abióticos) y las interacciones que existen entre sí y el medio que los rodea. Todos los seres vivos (y aquellos que alguna vez lo fueron) son los factores bióticos del ecosistema. Los factores bióticos incluyen plantas, animales, insectos, bacterias, hongos, y todo ser vivo que forme parte del ecosistema. Todos los elementos no vivos dentro de un ecosistema son los factores abióticos. Dentro de los factores abióticos encontramos el aire, agua, rocas, tierra, nieve, lluvia, sol y temperatura. La interacción entre el medio abiótico y biótico se produce cada vez que un animal se alimenta y después elimina sus desechos, cada vez que ocurre fotosíntesis, al respirar, etcétera. Los organismos están en una permanente interacción con su medio ambiente. En el bosque, por ejemplo, los pájaros se alimentan de insectos y gusanos; a su vez, estos insectos y gusanos se alimentan de hojas muertas que se encuentran en el suelo. Las hojas que caen también devuelven nutrientes a la tierra. Además, todos los seres vivos que habitan en el bosque necesitan y utilizan el aire y el agua para vivir, formando un ecosistema. Un ecosistema puede ser muy grande y contener millones de especies de seres vivos diferentes, o muy pequeño y estar compuesto solo por unas pocas especies en interacción. Así, una poza de agua que se ha formado luego de una fuerte lluvia es un pequeño ecosistema y puede contener tres o cuatro especies de organismos microscópicos. Por otro lado, un bosque de miles de kilómetros de extensión, que contiene millones de especies distintas de organismos, también es un ecosistema. En su mayoría, los ecosistemas están compuestos por muchos otros ecosistemas más pequeños, donde los seres vivos interactúan entre ellos y con su medio ambiente. Son constituyentes fundamentales de un ecosistema, las sustancias inorgánicas o elementos abióticos (agua, carbono, dióxido de carbono, etc.); las sustancias orgánicas (lípidos, proteínas, carbohidratos, etc.), que son producidos por los organismos vivientes; los factores ambientales abióticos (humedad, temperatura, etc.); y tres componentes también fundamentales: los autótrofos, heterótrofos y descomponedores. (Profesor en línea, 2011).


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Ecosistemas equilibrados y desequilibrados - El que las poblaciones crezcan, se conserven estables o disminuyan es el resultado de

la acción recíproca del potencial biótico y la resistencia ambiental. - Subrayemos que el equilibrio de las poblaciones es dinámico lo que implica que los

añadidos (nacimientos) y las disminuciones (muertes) ocurren constantemente y que cada población oscila alrededor de la media.

En la naturaleza, las poblaciones estables son el resultado del equilibrio entre los factores que tienden a hacerlas crecer (potencial biótico) y las que tienden a menguarlas (resistencia ambiental). El equilibrio ocurre porque muchos factores de la resistencia ambiental se intensifican cuando aumenta la población (Rosas, 2008). Mecanismos del equilibrio poblacional. Los equilibrios entre depredador y presa, y entre huésped y parásito. La relación entre depredador y presa establece un equilibrio entre las poblaciones de ambos. Los datos de observaciones directas de alces y lobos aumentaba y que aquella crecía si esta aminoraba. Durante el invierno de 1996, (Isla Royale cerca del margen Canadiense) la tasa de mortalidad de los alces fue el doble o el triple del habitual. Las razones son la nieve, las garrapatas y el aumento de la población de lobos. Otra forma de ver que las relaciones entre las especies establecen equilibrios delicados es observar lo vulnerables que son ante la introducción de especies de otros ecosistemas. Cuando no hay equilibrios. Resultado del exceso de población de conejos en el ecosistema Australiano. De un lado de la valla a prueba de conejos, la hierba es abundante; del otro está acabada. Se levantaron miles de kilómetros de estas, pero resultaron inútiles para restringir el área de movimiento de los animales. La devastación fue nociva en extremo tanto para la fauna silvestre nativa como para la cría de ovejas. Al final de cuentas fue posible controlar hasta cierto grado la población, con la introducción de un virus patógeno que estableció un equilibrio de huésped y parásito. Las especies introducidas de ecosistemas extraños llegan a encontrar un ambiente físico favorable y falta de enemigos naturales. La expansión de su población causa grandes daños al ecosistema receptor pues desplaza las especies nativas en la competencia por los alimentos y el espacio vital. El mejillón cebra, originario de Europa, ahora prolifera en los Grandes Lagos y el valle del Mississippi. Estas especies ajenas a los sistemas ecológicos son conocidas como “exóticas” y pueden pertenecer a distintos reinos naturales. - Territorialidad, en la cuestión de la territorialidad lo que realmente se defiende, o por lo

que se pelea luego de una “invasión” , es el derecho a un área de la que se obtienen alimentos adecuados para criar con éxito a la progenie. Por eso el territorio se resguarda de quienes podrían originar una competencia directa por la comida.

- Capacidad de sostenimiento, hay un límite superior definitivo a la población de cualquier animal que el ecosistema tiene la capacidad de sostener sin trastornarse y degradarse, y se conoce como la capacidad de sostenimiento, que definida con más precisión , es la población animal máxima que un hábitat dado puede sostener sin degradarse a largo plazo.


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Asimismo muchos se preguntan cuál es la capacidad de sostenimiento de la biosfera para los seres humanos. Por desgracia, esta capacidad está sujeta a muchas variables – en particular si se trata de nosotros - que no son fáciles de determinar. Para guardar equilibrio dentro un ecosistema, lo más recomendable es que:

No solo depende de mantener los equilibrios entre las poblaciones de todas la especies de la comunidad biótica, sino también de conservar las relaciones entre esta y los factores abióticos del ambiente. Hemos visto que la propia comunidad biótica induce cambio en los factores abióticos que a su vez, dan lugar a cambios en la comunidad biótica (sucesión). Dada esta sucesión dinámica, debe quedar claro que si uno o más de los factores físicos del ambiente son modificados la comunidad biótica suele ser lanzada a un estado de flujo en el que ciertas especies estresadas por las nuevas condiciones mueren y otras, que se adaptan mejor, prosperan y abundan. Consideramos que cualquier cosa que hagamos o que podamos hacer para preservar o restablecer los equilibrios naturales de la biota y para protegerla de la destrucción del hombre es un progreso hacia la sostenibilidad. Debemos trabajar por estabilizar la población humana de formas morales y ahorrar recursos de modo que estén disponibles para las generaciones venideras (Rosas, 2008).

Ecosistemas: adaptación al cambio El principal mecanismo evolutivo de las especies es la adaptación a su entorno y ésta se realiza a través de la adaptación funcional por medio de variaciones genéticas y la transmisión cultural, que le permiten la supervivencia de la especie y mejoran la capacidad de hacer frente a los requerimientos e incertidumbres del entorno. La selección natural actúa sobre los fenotipos -características externas de los individuos. Diferentes genotipos dan lugar a diferentes fenotipos, pero no es tan simple, debido a que el desarrollo es afectado de muchas formas por los factores ambientales tales como la temperatura. “Cuando nos fijamos en los tiempos de residencia de las zonas protegidas, que definimos como la cantidad de tiempo que tardarán las actuales condiciones climáticas en recorrer por completo una zona protegida determinada, solamente el 8% de las zonas protegidas actuales tienen tiempos de residencia de más de 100 años. Si queremos mejorar estas cifras, tenemos que reducir nuestras emisiones de carbono y trabajar con rapidez para ampliar y conectar la red mundial de zonas protegidas” (SINC, 2009).

Los ecosistemas como reservas El enfoque por ecosistemas es una estrategia para la gestión integrada de tierras, extensiones de aguas y recursos vivos por la que se promueve la conservación y utilización sostenible de modo equitativo (UNESCO, 2000). Por lo tanto, la aplicación del enfoque por ecosistemas ayudará a lograr un equilibrio entre los tres objetivos del Convenio: conservación; utilización sostenible; y distribución justa y equitativa de los beneficios derivados de la utilización de los recursos genéticos. El enfoque por ecosistemas se basa en la aplicación de las metodologías científicas adecuadas y en él se presta atención prioritaria a los niveles de la organización biológica que


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abarcan los procesos esenciales, las funciones y las interacciones entre organismos y su medio ambiente. En dicho enfoque se reconoce que los seres humanos con su diversidad cultural, constituyen un componente integral de muchos ecosistemas. Esta atención prioritaria a los procesos, funciones e interacciones está en consonancia con la definición de “ecosistema” que figura en el Artículo 2 del Convenio sobre la Diversidad Biológica: por “Ecosistema” se entiende un complejo dinámico de comunidades vegetales, animales y de microorganismos y su medio no viviente que interactúan como una unidad funcional. En esta definición no se especifica ninguna unidad o escala espacial particular, en contraste con la definición de «hábitat» que figura en el Convenio. Por lo tanto, el término «ecosistema» no corresponde necesariamente a los términos «bioma» o «zona ecológica», pero se puede referir a cualquier unidad en funcionamiento a cualquier escala. En realidad, la escala de análisis y de acción se debe determinar en función del problema de que se trate. Pudiera ser, por ejemplo, un grano de tierra, una laguna, un bosque, un bioma o toda la biosfera. El enfoque por ecosistemas exige una gestión adaptable para tratar con la índole compleja y la dinámica de los ecosistemas y con la ausencia de un conocimiento o entendimiento completo de su funcionamiento. Los procesos de los ecosistemas son frecuentemente no lineares y los resultados de tales procesos presentan frecuentemente lagunas temporales. Como resultado de ello existen discontinuidades que provocan sorpresas e incertidumbre. La gestión debe ser adaptable para poder dar una respuesta a tales incertidumbres e incluir elementos de «aprendizaje en la práctica» o de información derivada de investigaciones. Tal vez sea necesario adoptar medidas, incluso cuando no se han establecido científicamente las relaciones completas de causa y efecto. En el enfoque por ecosistemas no se excluyen otros enfoques de gestión y de conservación, tales como las reservas de biosfera, las zonas protegidas y los programas de conservación de especies únicas, así como otros enfoques que se aplican en los marcos de las políticas nacionales y las leyes existentes, sino que, en su lugar, en él se podían integrar todos estos enfoques y otras metodologías para hacer frente a situaciones complejas. No existe una sola manera de aplicar el enfoque por ecosistemas, por cuanto ello está en dependencia de las condiciones a los niveles local, provincial, nacional, regional o mundial. En realidad, existen muchas maneras de utilizar los enfoques por ecosistemas a modo de marco para llevar a la práctica los objetivos del Convenio (Texto extraído de los documentos preparados para la V reunión de la Conferencia de las Partes del Convenio sobre Diversidad Biológica (Nairobi, 15-26 de mayo de 2000) (UNESCO, 2000).

4.3 EQUILIBRIO ENTRE POBLACIÓN, SUELOS, AGUA Y AGRICULTURA

Poblaciones, la explosión demográfica, producción y distribución de alimentos y control de plagas


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La explosión demográfica es realmente asombrosa si examinamos cómo el crecimiento ha ido haciéndose cada vez mayor: En 1830 la población mundial llegó a los 1000 millones de habitantes. Un siglo después, en 1930 ya se alcanzaron los 2000 millones. Sólo 45 años después, en 1975 ya se habían alcanzado los 4000 millones. A principios de 1999 se llegó a los 6000 millones. Se espera que en el 2009 se alcancen los 7000 millones y que en el 2033 se llegue a los 9000 millones. En el crecimiento de la población influye mucho la pobreza y en el mundo, el 21% de la población, que vive en los países ricos, posee alrededor del 80% de la riqueza. "La disparidad actual entre los países de ingresos altos y bajos es en parte un legado del colonialismo de los siglos XVIII y XIX. Francia, Inglaterra, Portugal, España y otros países europeos se apoderaron de hecho de Asia, África y América Latina y las convirtieron en colonias. Los pueblos nativos perdieron la propiedad de la tierra y, sin otros medios de subsistencia trabajaron por pagas mínimas. Además, se impidió que estos países se industrializaran. Desde luego, Estados Unidos comenzó del mismo modo, pero los indígenas rehusaron ser "esclavizados" y casi todos fueron muertos o confinados en reservas". El crecimiento de la población "impone demandas crecientes al ambiente" pero esa "demanda de cada individuo al entorno depende de qué y cuánto consume. Cada nueva compra representa cierta carga adicional en los recursos para producirla, así como más desechos originados en su producción, uso y eliminación. Por lo tanto, los efectos negativos en el ambiente también crecen radicalmente con el aumento en el consumo", además del aumento de la población. Así, estos autores miden el impacto ambiental como una ecuación que multiplica el tamaño de la población por su nivel de consumo y lo divide por la consideración ambiental que exista en esa sociedad. En los países en desarrollo se ha creado, según estos científicos, un círculo vicioso entre pobreza, degradación ambiental y fertilidad elevada. Los países ricos salieron de ese ciclo gracias a la mejora paulatina de la sanidad y a que los excedentes demográficos emigraron a América, Australia, etc. En los países en desarrollo, la rápida mejora en sanidad ha reducido la mortalidad infantil sin dar tiempo a las parejas a adaptarse a esa concienciación. Incluso, las empresas de alimentos infantiles han fomentado sus productos en países en desarrollo, lo que hace que se pierda la alimentación materna, aparte de que el uso de esos alimentos con agua sin esterilizar hace aumentar las enfermedades infantiles. Se demuestra que tan sólo el crecimiento de la riqueza no reduce todos estos problemas y, además, ese crecimiento suele dejar al margen a la mayoría de la población. La Conferencia de El Cairo de 1994 estableció también la necesidad de parar el crecimiento demográfico a través de los factores expuestos. Lewis Preston, que era presidente del Banco Mundial resume: "si no nos ocupamos del rápido crecimiento demográfico no vamos a reducir la pobreza y el desarrollo no será sostenible". Las curvas demográficas pueden ser básicamente de dos tipos: En J, de rápido crecimiento y caída brusca, y en S (S tumbada o sinusoidal), de crecimientos y bajadas suaves. La curva en J se da cuando una población se desarrolla tan rápidamente que agota los recursos que necesita (desarrollo insostenible). La curva en S es la normal en la naturaleza en la que las personas apenas hayan influido y denota un sistema sostenible. Un ejemplo lo tenemos en la isla de San Mateo de 330 Km2 en el mar de Bering. En 1944 una manada de 29 renos (5 machos) se introdujeron en la isla, en la que no tenían depredadores. En 1963 se calculó que había unos 6000 renos bastante desnutridos pues habían agotado casi todos sus recursos alimenticios. Esto se conjugó con un invierno riguroso entre 1963 y 1964


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provocando la muerte de casi toda la manada. En 1966 había sólo 42 supervivientes. La gráfica de esta isla es de tipo J. Por desgracia hay muchos más casos como el de esta isla y casi siempre está detrás las personas. El crecimiento demográfico de los humanos tiene, actualmente una curva en forma de J por lo que muchos científicos han pedido que se apliquen políticas que estabilicen el crecimiento de nuestra población o, nos pasará como a los renos de San Mateo.

El control de las plagas y el fracaso de los pesticidas Con respecto al control de las plagas, citaremos un interesante caso real: El piojillo de las plantas es un insecto que se convirtió en plaga en Indonesia a partir de que empezaran a utilizarse pesticidas en el cultivo del arroz. Cuantos más pesticidas se usaban mayores es la infestación de estos insectos y más cuantiosas eran las pérdidas de arroz. Se usaron grandes cantidades de pesticidas, que estaban subvencionados por el gobierno al 15% de su precio en el mercado. En 1986 el gobierno prohibió la mayoría de los pesticidas que se estaban usando pues se descubrió que mataban a las arañas y los zancudos, que eran los depredadores que se comían al piojillo. Al suspender el uso de pesticidas volvieron los enemigos del piojillo y éste dejó de ser una plaga. Los pesticidas son sustancias químicas empleadas para acabar con las plagas. Pueden ser herbicidas (para las hierbas), insecticidas (para los insectos), fungicidas (para los hongos). En cambio, ya se ha demostrado en multitud de ocasiones que no es una buena forma de luchar contra las plagas puesto que tienen multitud de problemas intrínsecamente relacionados con ellos. Los 3 problemas principales son: aumento de la resistencia de las plagas, resurgimientos y brotes secundarios y efectos negativos para el hombre y el ambiente. La alternativa al uso de pesticidas no es simple, pero pasa por investigar a fondo cada plaga de forma individual y efectuar lo que se llama un manejo integral de las plagas, la cual tiene algunas pautas genéricas: rotación de los cultivos, evitar los monocultivos, conservar los depredadores, siembra y fertilización bien planeadas, etc. Uno de los mejores métodos consiste en controlar las plagas con sus enemigos naturales, pero hay otros métodos (ver recuadro). El agua. Para terminar esta parte, se expone la importancia del agua y su ciclo y cómo en multitud de sitios de todo el planeta se consume más agua de la recomendable. Ejemplo: la Catedral de Ciudad de México y otros grandes edificios de la ciudad presentan un manifiesto hundimiento, causado por el agotamiento de los mantos freáticos (agua subterránea). En multitud de lugares costeros ese agotamiento provoca la salinización de los pozos, efecto que también se produce por la creación de embalses en los cauces de los ríos que impiden que llegue el agua necesaria para mantener a salvo tal salinización. Además, los ríos aportan nutrientes al mar y al reducirse drásticamente también se reduce la pesca.

Algunos ejemplos de técnicas empleadas interesantes son:

Las mariquitas se alimentan de otros insectos, como los cocos que suelen devastar los cultivos de cítricos.

Por ejemplo, varios tipos de orugas han sido controladas con avispas parásitas que depositan sus huevos en las crisálidas haciendo que las larvas de avispa se alimenten de ellas y terminen matándolas.

La moscarda produjo grandes pérdidas a los ganaderos de Florida al infectar con sus larvas (o gusanos barrenadores) las heridas del ganado. Se observó que las hembras de moscarda sólo se aparean una vez, por lo que al liberar multitud de machos estériles se consiguió controlar la plaga en 1958-59. Hoy se emplea este método rutinariamente, y se ha usado en otros países (como en Libia gracias a la FAO).


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4.4 CONTAMINACIÓN Eutrofización. Es el proceso que ocurre cuando se vierten a las aguas (ríos, pantanos, etc.) desechos ricos en nutrientes orgánicos. Esos desechos pueden provenir de las aguas negras de las casas de las ciudades o de las aguas subterráneas contaminadas con fertilizantes de la agricultura. Especialmente, los detergentes con fosfatos aumentan el riesgo de eutrofización. Este enriquecimiento de nutrientes, que puede ser positivo, para la tierra, es muy negativo para el agua ya que facilita el crecimiento de fitoplancton (plantas microscópicas que flotan en el agua) y esto hace que las aguas se vuelvan turbias en vez de cristalinas. Esta turbiedad hace que las plantas del fondo (flora béntica sumergida) no reciban la suficiente luz para realizar la fotosíntesis y acaban muriendo. Esta pérdida implica que se pierde también grandes fuentes de alimentos, y hábitat, además de oxígeno disuelto (como resultado de la fotosíntesis). Todo eso implica la pérdida de muchas especies animales, principalmente peces y crustáceos. Hay que aclarar que la fotosíntesis del fitoplancton sólo abastece de oxígeno la superficie. Al morir el fitoplancton se deposita en el fondo creando depósitos espesos de detritos, que propician la proliferación de descomponedores, principalmente bacterias que, además, agotan el poco oxígeno disuelto y que despide un olor fétido de los productos de desecho de esas bacterias (B.J. Nebel y R.T. Wrigth, 1999). Por tanto, si vemos una masa de agua turbia, con poca vida podremos asegurar que la eutrofización es la causa. A pesar de ella, pueden existir peces que vivan adaptados a la superficie viviendo a costa del fitoplancton. A parte de reducir la biodiversidad, la eutrofización hace que el agua sea poco atractiva para nadar, remar... y pierde mucha calidad para llegar a ser consumida por el hombre. Para evitar la eutrofización es necesario depurar las aguas negras de las ciudades antes de verterlas al mar o a los ríos. De esta depuración, además podemos obtener un abono rico en nutrientes que devuelva a éstos a su ciclo natural. Para simplificar esa depuración es muy importante no verter a las aguas residuales de las viviendas (lavaderos, váteres, etc.) productos no biodegradables (pinturas, colillas, disolventes, etc.) y otros contaminantes (plomo, mercurio, cadmio, cromo, etc.). Contaminación por productos químicos Por otra parte, en este apartado de contaminación requiere especial atención aquella producida por productos químicos peligrosos. En cada etapa del ciclo de vida de estos productos, desde su extracción hasta su eliminación, pasando por su transporte o su utilización, el producto químico o el artículo que lo contiene puede contaminar el medio ambiente poniendo en peligro la salud de los seres humanos. Hay multitud de ejemplos de esto y algunos son, por desgracia, famosos a nivel mundial: El derrame de petróleo en Alaska del buque Exxon Valdez en 1989, la enfermedad de Minimata (Japón) por intoxicación por mercurio de principios de la década de 1970, el caso del DDT citado anteriormente, el incendio del río Cuyahoga (EE.UU.) que propició la Ley de Aguas Limpias de 1972, el caso de Love Canal (Nueva York) en el que un viejo vertedero se usó para construir viviendas cuyos inquilinos resultaron envenenados, produciendo intoxicaciones, abortos, defectos congénitos. La solución a estos problemas que proponen estos científicos es la misma que a otros de similar naturaleza: Evitar consumir productos que requieran algún tipo de contaminación. En síntesis, evitar el consumismo, pero además, detallan 4 medios para enfrentarnos a estos problemas de contaminación: (1) Prevención. (2) Reciclado. (3) Tratamiento para reducir la


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peligrosidad. (4) Descargas seguras, para evitar la contaminación durante el almacenamiento. A pesar de las dificultades, los dos autores concluyen que "hay todas las razones para creer que podemos gozar de los beneficios de la tecnología moderna sin contaminar y destruir la sostenibilidad de nuestro ambiente". Contaminación atmosférica Con respecto a la contaminación del aire es fácil saber la procedencia principal de esa contaminación: Combustión, procesos industriales y transportes. Normalmente la temperatura disminuye con la altura y como el aire caliente tiende a subir se lleva la contaminación a capas superiores de la atmósfera. Sin embargo, la inversión térmica se produce de noche cuando, al no calentar el sol, cesa la corriente ascendente y se forma una región en la que la temperatura superior es mayor que la inferior, evitando que los gases contaminantes asciendan y se dispersen. Normalmente, al día siguiente el proceso se normaliza y se dispersan los gases de nuevo, pero si por un día nublado la inversión térmica dura más de lo normal, los gases quedan atrapados provocando un exceso de contaminación peligrosa para la salud humana que ha causado ya miles de muertos, aparte de otras enfermedades (bronquitis). Los efectos de este tipo de contaminación son acumulativos y producen efectos sinérgicos si se combinan con otros tipos de intoxicaciones. Por ejemplo, está ya muy demostrado que "los fumadores que viven en ambientes contaminados padecen una incidencia mucho mayor de enfermedades pulmonares que quienes respiran aire limpio". Pero aclaran que "el tabaco causa más muertes y sufrimiento entre los adultos que cualquier otro material tóxico del ambiente". Todo esto explica por qué dejar de fumar es tan recomendable. La solución, desde luego es compleja pero pasa por dos medidas urgentes. Una es la reducción de las emisiones peligrosas en procesos industriales (fábricas, incineradoras...). Para ello es necesario aplicar diversos mecanismos, entre los que se encuentran el uso de dispositivos que filtran el humo que sale de las chimeneas evitando verter al aire las partículas más peligrosas. Una segunda medida urgente es reducir el uso de transporte a base de gasolina y, por supuesto, obligar a que esta gasolina sea sin plomo en todo el mundo. Para ello es necesario fomentar el transporte público y la bicicleta, como ya se han visto obligados a hacer en ciudades como Tokio. Contaminación en interiores: En tu casa, en tu trabajo Se ha demostrado que en muchas ocasiones el aire de los interiores está contaminado porque diversos materiales emiten compuestos orgánicos volátiles (alfombras, tapicerías, plásticos, fibras artificiales...), además de la contaminación química de limpiadores, insecticidas, pegamentos, pinturas y barnices... La solución para evitar respirar aire contaminado es más fácil de lo que parece: Bill Wolverton, ingeniero ambiental de la NASA estudió a comienzos de los setenta el problema de mantener limpio y saludable el aire en los vehículos espaciales. Comenzó estudiando las plantas domésticas y resultaron mucho mejores de lo que había esperado. A partir de niveles "peligrosos" de varios compuestos orgánicos volátiles, Wolverton encontró que algunas plantas reducen la contaminación a niveles no detectables en 24 horas. Dos de las más eficaces fueron los cleomes y los filodendros (philodendron, género con más de 250 especies de la familia de las aráceas ornamentales), que también se encuentran entre las plantas domésticas que son más fáciles de cuidar: toleran casi cualquier condición de iluminación, basta regarlas 1 ó 2 veces por semana, son resistentes a las plagas y no tienen flores que provoque alergias. Además, se


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plantan con facilidad: los filodendros de esquejes y los cleomes de los numerosos estolones que echan. Estas plantas pueden ayudar también a limpiar la contaminación del aire en el interior de las viviendas. Ponga plantas en su vida y regálelas, parece un buen lema para respirar mejor. En los países industrializados, el control de la contaminación es una industria creciente "que provee millones de empleos y es una parte importante de la economía". Pero lo más importante son los inmensos "costos evitados" tanto en gastos sanitarios (que pueden medirse) como en salud (que no puede medirse). La lluvia ácida Como es obvio la contaminación atmosférica que se lleva el viento no desaparece, sino que se combina con diversas sustancias (como agua), produciendo ácidos (como el ácido sulfúrico o el nítrico) que caen con la lluvia produciendo la famosa lluvia ácida, que "es la norma en casi todo el mundo industrializado". No obstante, lo normal es que la lluvia ácida caiga en un lugar distinto a aquel donde se ha producido la contaminación, normalmente al Este porque es la dirección habitual de los vientos. Así, "Canadá debe la mitad de su precipitación ácida a EE.UU., y Escandinavia la recibe de Inglaterra y otras naciones europeas; a Japón llegan los vientos contaminados de la extensa quema de carbón de Corea y China. Hay consenso entre los científicos de que el problema debe ser enfrentado a los niveles nacionales e internacionales". Los efectos de la lluvia ácida son diversos, pero se pueden clasificar en los 3 más importantes: en ecosistemas acuáticos, en bosques y en obras arquitectónicas. Como la principal causa de la lluvia ácida son los coches y las centrales eléctricas que funcionan con carbón, se han propuesto 6 medidas para reducir el problema. Las dos primeras son limpiar el carbón antes de usarlo y usar combustión con base de fundente, pero por factores económicos no se utilizan estas medidas. El cambio de combustible es otra opción, pero el petróleo es más caro que el carbón, y aunque existe carbón con poco azufre también es más caro aunque esta medida no exige instalar otra tecnología. La cuarta alternativa consiste en instalar depuradores que limpien los humos antes de verterlos al exterior. Estos depuradores son muy eficaces y no son demasiado caros. Las dos últimas soluciones son las más adecuadas pero requieren cambios bruscos en las políticas energéticas. Por una parte se trata de fomentar las fuentes de energía alternativa (solar, eólica...) y por otra, reducir el consumo de electricidad que es, sin duda, "la mejor medida, y ha sido llevada a cabo en algunas aplicaciones". Calentamiento mundial: El efecto invernadero En 1993, el geoquímico James W.C. White escribió en la revista Nature: "Si la Tierra viniera con instrucciones, el capítulo sobre el clima empezaría con una advertencia de que el sistema fue ajustado de fábrica para la mayor comodidad y que no hay que tocar los botones". Como ocurre con un invernadero, la energía luminosa del sol pasa por la atmósfera y es absorbida por la Tierra que se calienta y emite su calor en forma de radiación infrarroja. Parte de esa radiación escapa al espacio exterior, pero otra parte no puede escapar ya que existen una serie de gases en la atmósfera que se lo impiden. Son los llamados gases de invernadero: dióxido de carbono (CO2), vapor de agua, metano (CH4), óxido nitroso, CFCs y otros halocarburos y otros gases menos importantes. Estas emisiones se han llamado emisiones de lujo, "porque son en buena medida el producto de un estilo de vida que está vedado a la mayoría de los países".


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El dióxido de carbono es el más preocupante ya que desde la revolución industrial el hombre está generando grandes cantidades de este gas. Estados Unidos y Canadá producen el 25% del total mundial y Europa genera el 18% (datos de 1992). La pérdida de bosques influye también: Por una parte al quemarse emiten mucho dióxido de carbono y por otra los árboles vivos ayudan a eliminar grandes cantidades de este gas. El metano es un producto de las reacciones microbianas de fermentación y lo emiten las minas de carbón, tuberías de gas, pozos petroleros, y también se forma en el estómago de los rumiantes, por lo que se piensa que la ganadería es causante de mucho del aumento de este gas en la troposfera. Por tanto, el efecto invernadero está provocando un calentamiento global de todo el planeta. Pero, ¿cómo estar seguros de que el incremento de tales gases causará un aumento permanente de la temperatura promedio de la Tierra? La respuesta que dan estos autores es clara: "no podemos estar seguros", pero "todas las pruebas examinadas hasta ahora apuntan a una fuerte probabilidad de que, conforme aumentan los niveles de los gases de invernadero en la troposfera, la temperatura del planeta ascienda y produzca grandes cambios climáticos. Los científicos han llegado a un consenso en este punto, como lo hizo público el Grupo Intergubernamental sobre el Cambio Climático". Resumiendo mucho, los efectos del calentamiento global son: cambios climáticos regionales, en Europa los vientos se han vuelto cálidos y secos, el efecto conocido como El niño, crecerán la intensidad de las tormentas y la frecuencia de los huracanes hasta el punto de que las compañías aseguradoras se han interesado por este fenómeno debido a las grandes sumas que ya han pagado. También se está produciendo una disminución del hielo en los polos, un retroceso de los glaciares y un ascenso en el nivel del mar con el consiguiente impacto en los ecosistemas, incluyendo el humano (mucha gente tendrá que emigrar tierra adentro y tengamos en cuenta que las ciudades costeras son el hogar de más de la mitad de la población mundial). En síntesis, las soluciones que indican estos autores son: establecer un tope en las emisiones de dióxido de carbono (como dice el protocolo de Kioto que EE.UU. se niega a cumplir), estimular la energía nuclear si se resuelven las cuestiones acerca de los costos, la fiabilidad y el gasto de combustibles y los desechos nucleares, eliminar los CFCs, detener la pérdida de bosques y plantar árboles en áreas deforestadas, tasar con impuestos cada vez más rígidos el carbono de los combustibles siguiendo la norma de que "el que contamina, paga", y por último, invertir en energía renovable. Deterioro de la capa de Ozono (O3) Diversos gases de origen humano, principalmente los CFCs (clorofluorocarbonos) reaccionan con el ozono haciendo que la cantidad de este gas se reduzca drásticamente. Ese gas no es el único: "como fumigante del suelo y pesticida, se piensa que el bromuro de metilo es la causa del 10% de la pérdida del ozono de la estratosfera". El principal agujero de esta capa de ozono está en el polo Sur que afortunadamente no está habitado por el hombre. En Australia el problema es más serio y se calcula que en Queensland, donde la capa de ozono es más delgada, 3 de cada 4 australianos padezcan cáncer cutáneo. Pero los datos revelan tendencias claras a la baja de ozono en todo el mundo y más notables en Europa y América del Norte que en Asia oriental, por ejemplo. Contaminación y política: Las leyes en defensa de la Naturaleza


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"En las sociedades democráticas la responsabilidad última por las políticas ambientales es de los ciudadanos". Thomas Jefferson afirmó: "No conozco otro lugar más seguro para depositar los poderes de la sociedad que el propio pueblo; y si creemos que carece de luces suficientes para ejercer su control en la forma más discreta, el remedio no es despojarlo del poder, sino ilustrarlo". Es evidente que el medio ambiente merece ser protegido por el bien común: "Millones de muertes y la difusión de muchas enfermedades se deben en última instancia a la degradación del ambiente". Estados Unidos, el país más contaminante del planeta es también uno de los que más y mejores leyes de protección medioambiental tienen. Aunque parezca una demostración de que el mundo está "al revés", como dijo Galeano en su libro "Patas Arriba", en realidad es la consecuencia de una sociedad moderna y sus empresas son extremadamente competitivas. Su excesiva contaminación es debida al sistema de vida que llevan y al exagerado consumismo de su sociedad, que tampoco dista mucho del de otros países ricos como Canadá o Europa, y que se estudiará más adelante. No faltan quienes se quejan de las limitaciones que exigen las leyes de protección ambiental: "Quienes se quejan del sistema actual de restricciones no se fijan en el pasado, cuando libre empresa significaba la libertad de amasar fortunas a costa del ambiente". En el tema de las políticas legales hay que responder a dos cuestiones: - ¿Cómo medir la eficiencia de los controles de la contaminación? Esa medición se hace

con el análisis de costos y beneficios. - ¿Cómo estar seguros de que las políticas públicas protegen de la mejor manera a los

seres humanos y al ambiente? Aplicando el análisis de riesgos.

Ambas técnicas son explicadas con bastante detalle, pero aquí sólo nos centraremos en algunos aspectos. Con respecto al Análisis de Costos y Beneficios es interesante destacar que "en general, las estrategias de control de la contaminación requieren grandes costos iniciales, que disminuyen cuando las estrategias son absorbidas por la economía". Por otra parte, "es posible que los beneficios sean insignificantes a corto plazo, pero aumentan cuando se recupera el ambiente y la salud humana de los efectos de la contaminación o se ahorra la degradación del medio. Cuando se comparan las dos curvas, se observa que los gastos que parecen ineficaces en lo inmediato (5 a 10 años) se justifican a largo plazo". Por otra parte, los seres vivos "toleran cierto nivel umbral de contaminación sin efectos nocivos", por lo que "con un grado modesto de limpieza es posible que los beneficios superen a los costos". Por ejemplo, "pedir más del 90% [de limpieza] tendrá costos enormes con poco o ningún beneficio adicional [y] es más sensato dedicar el dinero y el esfuerzo a otros proyectos en los que se obtengan mayores beneficios". Por su parte, el Análisis de Riesgos es importante por la importancia de medir "la probabilidad de sufrir daños, enfermedades, muerte o algún otro detrimento por la exposición a un peligro". Y es curioso constatar que "las percepciones de la gente no coinciden con la realidad de las situaciones", desde un punto de vista científico. Por ejemplo, la EPA hizo un estudio científico para obtener los mayores problemas ambientales, separando en dos categorías: 1) Riesgos Ecológicos: Cambios climáticos, Agotamiento del ozono estratosférico, Alteración del hábitat y Extinción de especies y pérdida de biodiversidad. 2) Riesgos para la Salud: Contaminantes atmosféricos (de criterio y tóxicos), Radón,

http://www.epa.gov/


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Contaminación de interiores, Contaminación del agua potable, Exposición laboral a sustancias químicas y Aplicación de pesticidas (B.J. Nebel y R.T. Wrigth, 1999).

4.5 RECURSOS: BIOTA, RESIDUOS, ENERGÍA Y TIERRA Alrededor de 1.75 millones de especies de plantas, animales y microbios han sido examinadas, nombradas y clasificadas, pero los científicos calculan que entre 4 y 112 millones no han sido estudiadas (se suele manejar el número de 13.6 millones de especies). El conjunto de estas especies naturales se llama biota y su contabilidad está en la siguiente tabla: Extinción de especies En los últimos años está sucediendo una extinción masiva de especies causada por la humanidad y sus actividades. Por ejemplo, "en Estados Unidos se han extinguido por lo menos 500 especies de plantas y animales y cientos más están en peligro". En su lista oficial de especies amenazadas o en peligro de extinción hay cientos de especies y deberían estar más, pero los trámites son lentos. Sólo en Hawai se estima que más de 400 especies se extinguirán o sus respectivos hábitats quedarán tan reducidos que su desaparición será inevitable antes de que las inscriban en la lista. "Se calcula que sólo en los bosques tropicales las pérdidas llegan a 17.000 especies al año", aunque, por otro lado esta extinción catastrófica se basa en buena parte en especies que nadie ha clasificado. ¿Qué valor tiene una especie para que merezca ser conservada? Básicamente, hay dos tipos de valores: Valor utilitario, por el beneficio que aporta esa especie (alimentación, compañía) y valor intrínseco, que es un valor menos antropocéntrico y quizás por eso más difícil de justificar. Concretando un poco más el valor de las especies naturales podemos dividirlo en cinco categorías: Recursos para la agricultura, silvicultura, acuacultura y ganadería, Recursos medicinales, Valor comercial, Valor recreativo, estético y científico y Valor intrínseco.

Motivos de la pérdida de biodiversidad Alteraciones en el hábitat: Dentro de esta categoría distinguimos los siguientes motivos:

- Conversión: Las áreas naturales se convierten en zonas humanizadas (casas, puertos, industrias, etc.).

- Fraccionamiento: "Determinadas formas de urbanización (por ejemplo las autopistas) que fraccionan los territorios y evitan el paso [de especies] de un segmento al otro

Especies Conocidas

Virus 4.000

Bacterias 4.000

Hongos 72.000

Protozoarios 40.000

Algas 40.000

Plantas 270.000

Nematodos 25.000

Artrópodos Crustáceos 40.000

Artrópodos Arácnidos 75.000

Artrópodos Insectos 950.000

Moluscos 70.000

Cordados (procordados y vertebrados) 45.000

Otros 115.000

TOTAL 1.750.000


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hará que la población desaparezca si ninguna de las regiones es capaz de sostener su número crítico".

- Simplificación: El hombre tiende a simplificar los ecosistemas. Los bosques explotados sólo albergan una o pocas especies, perdiéndose además las especies de plantas y animales que dependen de los árboles menos favorecidos. También el canalizar ríos y arroyos supone daños al ecosistema. Muchas veces se llama "limpiar" a quitar troncos viejos y hojarasca que es la casa de muchas especies.

Factor demográfico: La expansión de la población humana es, como ya vimos, culpable de gran parte de la pérdida tanto de ecosistemas como de biodiversidad. Contaminación: También de esto hemos hablado anteriormente. Los "efectos catastróficos del calentamiento mundial" se producen porque la mayor parte de las especies se adaptan con lentitud y, como vimos. Especies exóticas: Son aquellas que son introducidas en zonas donde no existían de forma natural, tanto de forma voluntaria como involuntaria. "Las especies exóticas son los principales agentes de la desaparición de las nativas y se calcula que son causantes del 40% de las extinciones desde 1600". Abuso: Una "combinación de codicia económica, ignorancia y desesperación" producen una sobreexplotación de los recursos naturales. La caza y la pesca descontroladas producen muchos daños a la biodiversidad a pesar de que en muchas ocasiones las especies están protegidas legalmente. Ecosistemas bajo presión En gran parte de África, los bosques van desapareciendo para utilizarse "como leña por aldeanos cuyo número aumenta con uno de los índices de crecimiento demográfico más acelerados del planeta". Este desértico panorama hace que el agua de lluvia no cale en el suelo y se arrastre llevándose consigo la fertilidad del suelo hasta el mar. Una excepción es Kenia con gran variedad de árboles nativos y frutales. Examinemos brevemente los ecosistemas presionados por la humanidad: bosques y arboledas; pesca marina; caza de ballenas, arrecifes de coral y manglares.

Ecosistemas como recursos Los ecosistemas terrestres son, básicamente, bosques y arboledas, pastizales y sabanas, tierras de cultivo, desiertos y tundras y zonas palustres, mientras que los ecosistemas oceánicos son, costas y bahías, arrecifes de coral y mar abierto. Según estos autores, los servicios naturales más valiosos de estos ecosistemas son: Mantenimiento de los ciclos hidrológico, del oxígeno y del nitrógeno, modificación del clima, absorción de contaminantes, transformación de sustancias tóxicas, control de la erosión y formación del suelo, control de plagas y almacenamiento y mantenimiento del ciclo del carbono. Estamos tan acostumbrados a estos servicios que los damos por hecho hasta que los perdemos. Por ejemplo, la deforestación en la India es en buena medida el origen del encenegamiento y las inundaciones en Bangladesh.


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El problema de nuestras basuras: Desechos sólidos municipales o Residuos Sólidos Urbanos (RSU)

"Con los años, el monto de los desechos municipales sólidos ha venido en constante aumento, en parte por el crecimiento demográfico pero sobre todo por el cambio en los estilos de vida, el incremento de los materiales desechables y el exceso de embalajes". Estados Unidos genera al día más de 2 kilos de basura por persona. Algunos países facturan a cada domicilio por volumen y peso de la basura, lo que estimula a los usuarios a reducir la cantidad de basura que generan. Todavía en muchos países la forma de deshacerse de la basura son basureros a cielo abierto donde a veces se queman para reducir su volumen y prolongar la vida del basurero. Esa combustión genera una contaminación atmosférica excesiva. Los países más avanzados adoptan una de las siguientes opciones, o varias a la vez: rellenos sanitarios, combustión y generación de energía, reducir las basuras y reciclar las basuras:

Combustibles fósiles Por combustibles fósiles se entienden el petróleo y sus derivados (gasolina, gasóleo, etc.), gas natural (metano principalmente), carbón y pizarras y arenas bituminosas. Todos estos combustibles producen CO2 al quemarse con sus consecuencias en el calentamiento global y el efecto invernadero que se han descrito anteriormente. El gas natural es el menos contaminante y el carbón es el más contaminante. Además, el carbón destruye gran cantidad de terreno ya que suele extraerse en minas a cielo abierto y estas zonas se suelen convertir en desiertos permanentes, aparte de los efectos nocivos en las masas de agua de los alrededores. Convertir el carbón en combustibles líquidos (sintéticos) crea subproductos contaminantes más difíciles y caros de controlar, aparte de ser un proceso caro y de que contaminan incluso más que el propio carbón. También resulta excesivamente caro usar las pizarras y arenas bituminosas. Por tanto, aunque el uso de energía eléctrica sólo produce calor, sí que puede ser contaminante el método empleado para producir esa energía eléctrica. Por otra parte, "ningún geólogo responsable cuestiona el hecho de que la producción de petróleo en América está condenada a disminuir". El último gran descubrimiento (Alaska), ocurrió en 1968. En Oriente Medio hay grandes reservas, pero evidentemente son finitas. "En general, la producción máxima anual está limitada al 10% de las reservas restantes" conocidas. Aparte de este problema en la limitación de este recurso, está el problema del precio de compra. Por ejemplo, "el costo del petróleo representa alrededor del 65% del déficit comercial de Estados Unidos", el mayor consumidor del mundo y que es tildado por estos dos científicos como un país con "enorme apetito" energético, que le lleva a ser el principal productor de CO2 del mundo, "sobre todo por su preferencia por los autos poco eficientes y por los viajes a grandes distancias. Ese país, con apenas el 4.5% de la población mundial, produce casi el 25% de las emisiones mundiales de CO2". Por otra parte, a ese costo hay que añadir los riesgos en la interrupción de los suministros y los gastos militares para garantizarlo. Por ejemplo, la guerra del Golfo Pérsico (1991) costó 1000 millones de dólares a los países participantes (EE.UU. y Reino Unido principalmente). "Los costos militares de mantener el acceso al petróleo del Oriente Medio son una forma de subsidiar el consumo. Se calcula que el mondo de estos subsidios es de alrededor de 50


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dólares por barril" (159 litros), mientras que el barril en los últimos años está a menos de 20 dólares. El costo total sería de unos 70 dólares por barril. Esos riesgos se han visto plasmados en varias crisis. La crisis petrolera de 1973 fue especialmente famosa, que provocó incentivos fiscales y otros subsidios a fuentes alternativas de energía (solar y eólica). Con la bajada posterior de precios muchas de las empresas de este tipo de energía llegaron a la quiebra. Para reducir los problemas de la dependencia de los combustibles fósiles "muchos expertos dicen que debemos dejar de pensar en términos de cómo aumentar el suministro de los combustibles usuales para que las cosas sigan como están y que en cambio tenemos que hallar la forma de satisfacer nuestras necesidades con el menor gasto de energía y el mínimo efecto en el ambiente". Muchas actuaciones son sencillas: mejorar el aislamiento de las viviendas, utilizar focos de bajo consumo, electrodomésticos más eficientes. "Las estrategias de conservación y eficiencia no eliminarán la demanda de energía, pero la hacen más fácil de satisfacer cualesquiera que sean los medios de proveerla".

Energía solar y otras fuentes renovables Usar la energía del sol es básico porque, como vimos, es el segundo de los Principios básicos de la Sostenibilidad. Por otra parte, respecto a las viviendas, tanto en ambientes fríos como calurosos, es fundamental un buen aislamiento y usar técnicas de construcción adecuadas (casas solares). Por ejemplo, el calor del verano se puede evitar con un toldo o un alero que proteja las ventanas del sol, aprovechando que en verano el sol está más alto. Así, en invierno el alero no será estorbo para que el sol entre por la ventana calentando la vivienda. Otra técnica consiste en plantar "árboles caducifolios o enredaderas del lado soleado de la casa, que bloquean mucho del calor excesivo de verano y lo dejarán pasar en invierno. Un seto de arbustos perennifolios en el lado sombreado brindará protección contra el frío". Una crítica a esto es que se "requiere un sistema de respaldo para los periodos de clima inclemente. El buen aislamiento es gran parte de la respuesta", pues "quienes tienen hogares bien aislados tienen poca necesidad de tal sistema de respaldo", pero si hace falta basta con un pequeño horno de leña, por ejemplo. Además, la energía solar térmica, para calentar agua, es extremadamente simple y bastante barata. La producción solar de electricidad tiene 2 métodos viables: celdas fotovoltaicas y los canalones solares. Las celdas fotovoltaicas consisten en placas solares que producen electricidad y se están usando cada vez más para llevar electricidad a sitios lejanos, pues es más barato que tender una línea de voltaje de kilómetro y medio. Como no tienen partes móviles, "las celdas no se desgastan, aunque su vida útil es de unos 20 años a causa del deterioro por la intemperie", pero eso depende, naturalmente, de cada clima y en caso de deterioro sólo hay que cambiar la placa dañada y no el resto del sistema. "El principal material de las celdas solares es el silicio, uno de los elementos más abundantes de la Tierra, así que la producción corre pocos riesgos de que se agoten los recursos. Su costo obedece sobre todo a la complejidad de su construcción y diseño". Por otra parte, "al hacer la transición a la energía solar, quizá después de todo no sean necesarias las pilas o los acumuladores, porque alrededor del 70% de la demanda es en las horas hábiles. Así, para ahorrar es posible aprovechar los paneles solares de día y acudir a las fuentes convencionales de noche", hasta que se decida instalar baterías que acumulen la electricidad de día. "El futuro más promisorio de esta forma de energía se encuentra en la instalación de sistemas domésticos en los techos, con lo que se evitan los costos de terreno y transmisión" que requieren las grandes centrales.


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Los canalones solares aprovechan el sol para poner agua en ebullición y con el vapor impulsar turbogeneradores convencionales. Se trata, resumiendo, de medios tubos reflectantes que reflejan la luz del sol hacia el centro de los mismos, por donde pasa una tubería de aceite u otro líquido. Ese fluido circula y pone el agua en ebullición. Aunque hay más formas de aprovechar la energía del sol, se han desechado, por el momento, por su precio. La energía solar es "muy barata", pero para verlo así hay que incluir en las fuentes tradicionales "los costos ocultos de la contaminación atmosférica, las minas a cielo abierto y la eliminación de desechos nucleares". También, "las críticas de que la energía solar requiere extensiones ingentes de terreno suenan vacías si se considera que cada año se devastan cientos de hectáreas para extraer carbón o que cabe la posibilidad de que otras áreas queden inhabitables a resultas de un accidente nuclear. Al hecho de que el sol provee energía sólo durante el día se replica con el argumento de que el 70% de la demanda de electricidad ocurren en esas horas". Por la noche pueden usarse otras fuentes (tradicionales, eólica...) o bien acumular la energía solar diurna, como se hace para iluminar algunas farolas de Ciudad de México. Por otra parte, un objetivo debería ser pequeñas centrales en el lugar donde son necesarias, más que grandes centrales eléctricas en lugares alejados de donde la electricidad es consumida. La energía solar aún no resuelve el problema del transporte pues los motores solares tienen poca potencia. Una solución para el futuro son los coches que funcionan quemando hidrógeno, que sólo produce agua como residuo y algo de óxidos de nitrógeno. El hidrógeno abunda en la naturaleza pero enlazado a otras sustancias (como al oxígeno formando agua). Podemos aislar el hidrógeno del agua invirtiendo más energía de la que obtendremos de su combustión (por la segunda ley de la termodinámica). Una forma económica y no contaminante es usar para ello la energía solar: "Hace mucho que la naturaleza halló un método de descomponer el agua en oxígeno e hidrógeno mediante la energía solar, pues eso es lo que sucede en la fotosíntesis".

Energía solar indirecta: Hidráulica, Eólica y Biomasa Estas tres formas de energía son otra forma de la energía solar. "La energía hidráulica es una fuente renovable que no contamina, pero construir las presas trae inmensas desventajas ecológicas, sociales y culturales", aparte de las económicas, ya que los embalses se van llenando de sedimentos y su limpieza es cara, además de la reducción de energía en épocas de sequía:

Detrás de las presas se inundan granjas, hábitats de muchas especies o lugares de algún interés:

Se obstaculiza y hasta se impide la migración de los peces, aun cuando se provean pasajes:

Cambiar un río de corriente fría por un embalse de agua caliente tiene consecuencias ecológicas imprevistas:

También se causan estragos corriente abajo, La energía eólica ha sido usada desde hace muchos años para impulsar los barcos de vela, para moler trigo en los molinos de viento o para bombear agua. Actualmente, las turbinas eólicas son aspas (de unos 15 metros habitualmente) que movidas por el viento impulsan un generador. Dinamarca es una potencia mundial en esta forma de energía. Inconvenientes


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tiene algunos: Es una fuente intermitente, cuestiones estéticas y pueden ser peligrosas para las aves si se instalan en las rutas de migración. La biomasa es la energía procedente de la fotosíntesis actual, mientras que los combustibles fósiles guardan la energía de la fotosíntesis de hace millones de años. En síntesis, existen los siguientes sistemas: Quema de leña, Quema de desechos municipales, Producción de metano y Producción de alcohol.

Medidas para un futuro energético sostenible La Cumbre de la Tierra de 1992 obliga a los países industrializados a incrementar su ayuda a los países menos industrializados, en los que la opción solar es muy atractiva, y necesaria para evitar la deforestación o una contaminación tan descabellada como la que producen los países ricos. "Si el consumo total [de energía] sigue aumentando con el crecimiento demográfico, ni siquiera la instalación masiva de sistemas solares cubrirá los incrementos en la demanda", por lo que es necesaria la conservación de la energía disponible, o sea, no despilfarrarla (aparte del control demográfico del que se habló más arriba): Utilizar sistemas eficientes y cuidar el consumo desmedido. Muchas empresas están ahorrando mucho dinero tras invertir parte en mejorar sus sistemas que consumen electricidad. En Connecticut, un grupo ecologista ganó en los tribunales un pleito contra una empresa que quería instalar una nueva planta generadora de electricidad para hacer frente a la demanda creciente. El tribunal ordenó invertir ese dinero en acondicionar hogares, oficinas y fábricas con iluminación, aislamiento y aparatos eficientes. Estos científicos concluyen en este libro que es necesario que las fuentes de energía compitan en igualdad de condiciones y que se deje de subvencionar las fuentes tradicionales contaminantes, para subvencionar aquellas fuentes que son sostenibles. Además, se deben subir los impuestos a los que consuman energías contaminantes. En definitiva, hay que sumar los costos ocultos del consumo de combustibles fósiles (contaminación, destrucción del entorno en las minas, derrames petroleros, desequilibrios mundiales por la interdependencia del petróleo, apoyos militares para garantizar el acceso al petróleo). Es demostrable que los principales obstáculos para fomentar la energía solar son políticos, más que tecnológicos o económicos.

Estilos de vida y sostenibilidad No es difícil ver que el impacto ambiental crece en nuestro mundo. Ello es debido al continuo crecimiento tanto del tamaño de la población como de su nivel de consumo. Por otra parte la consideración ambiental también crece pero a menor ritmo. Tampoco es difícil comprobar que granjas, terrenos de cultivo o hábitats naturales van cediendo espacio al crecimiento de ciudades. "Desde mediados de los años 80, sólo en Estados Unidos las nuevas urbanizaciones consumen en promedio 567.000 hectáreas de tierras agrícolas al año, así como una cantidad igual de áreas naturales". Es curioso constatar que el crecimiento de la urbanización es brutal si se tiene en cuenta que el crecimiento demográfico de las ciudades es muchísimo más lento, mientras en los centros de las ciudades disminuye la población. "La característica más notable y dañina para el ambiente de la vida en las ciudades modernas es nuestra dependencia casi total en los automóviles", y eso está tan incrustado "que es casi una extravagancia querer imaginar cómo vivir de otra manera". Ese estilo de vida tan destructivo empezó a gestarse tras la II Guerra Mundial, cuando poseer automóvil se


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volvió común. Eso lleva a que ya no es necesario vivir cerca del lugar de trabajo, compras... con lo que mucha gente se mudó a vivir a las afueras de las ciudades, pero exactamente lo mismo sigue ocurriendo en la actualidad en multitud de países. Además, ese crecimiento explosivo alrededor de las ciudades no sigue un plan general, sino que crece descuidadamente "por un laberinto de jurisdicciones" (pueblos, comunidades, etc.). Esto provoca que las vías de comunicación se congestionen de tráfico que se soluciona abriendo nuevos caminos o ensanchando los existentes. Esto, a su vez fomenta la urbanización en lugares más distantes, "porque es el tiempo, no la distancia, el factor limitante de los conductores". "Un futuro sostenible dependerá de detener el crecimiento desordenado de las zonas metropolitanas y de revitalizar las ciudades". Se trata de ciudades habitables que dejen los alrededores para la agricultura y para los ecosistemas naturales. Un estudio sobre las ciudades más habitables concluye que "(1) mantienen una densidad demográfica elevada, (2) conservan la heterogeneidad de casas, oficinas, negocios y tiendas, y (3) poseen dimensiones humanas, la gente se encuentra en la calle, se visita o trata asuntos en un café, sobre la acera o pasea por las áreas abiertas. En suma, el espacio está destinado a la gente.

RESUMEN DE LA UNIDAD En la presente unidad, estudiaremos los siguientes aspectos: Ecología, Ecosistema y su fundamento, Equilibrio entre población, suelos, agua y agricultura, Contaminación y Recursos: biota, residuos, energía y tierra, relacionados a la convivencia con el ser humano como principal responsable de su renovación y cuidado, para el goce de las siguientes generaciones. Un aspecto importante de estos contenidos, es que se puede aplicar y acomodar todos los enfoques didácticos para su aprendizaje, ya que son distintos los contextos y necesidades que conllevan la práctica de aula en el nivel secundario.

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