Resumen biología para bachi

Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias.

Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera.

Apuntes Generales sobre el Temario de Biología

Etimológicamente el concepto biología se deriva del prefijo BIO que hace referencia a vida y al sufijo LOGOS, que significa saber, conocimiento, ciencia. Por ello entendemos la BIOLOGÍA como la ciencia que estudia los seres vivos, sus características, funciones y relaciones. Entendemos el concepto vida como la capacidad para realizar funciones vitales, o sea aquel grupo de actividades que le permiten mantenerse con vida. Para efectos de estudio las funciones vitales las separamos en tres grupos, a saber: Nutrición, aquellas encargadas de la incorporación, transformación y utilización de la materia y la energía necesaria para vivir. Relación, como aquellas funciones que le permiten al ser vivo integrar respuestas ante los estímulos del medio en el que se desarrolla. Reproducción, son las funciones que le permiten perpetuarse como especie, además de propiciar en el ser vivo el crecimiento y la regeneración de tejidos. Debemos diferenciar entre ciclo de vida y funciones vitales, ya que la el primero es el conjunto de actividades realizadas por un ser vivo durante su existencia, iniciando al nacer y culminando al morir. La segunda por su parte se refiere a la acción para mantenerse vivo, parece obvio que el morir no es una función vital, sino la culminación del ciclo de existencia del ser. LA CÉLULA Recordarás que de acuerdo a la teoría celular, se considera a la célula como “la unidad anatómica, fisiológica y reproductiva de todo ser vivo”, y que por ello se dice que compone todo ser vivo, realiza las funciones vitales y puede auto reproducirse. Antes de profundizar este tema debemos recordar que existen dos tipos de células de acuerdo a su grado de complejidad. Las células procarióticas; aquellas cuyo núcleo no se encuentra definido o dicho de otra forma carece de membrana nuclear que le circunscriba, y la eucarióticas; aquellas que si poseen membrana nuclear y por ello el núcleo se encuentra delimitado y circunscrito en la región media de la célula. La palabra célula deriva del latín cella que significa celdilla o cámara pequeña. En Biología, el término se refiere específicamente a las unidades de una estructura viva más que a los departamentos en que pueda ser definida. La definición más aceptada de célula se presenta como una unidad anatómica, funcional y reproductiva de todo ser vivo. Esta definición es basada en que aquella estructura sea capaz de manifestar vida, o sea realizar todas aquellas actividades propias de los seres

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Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 2

vivos, todo el conjunto de funciones, entre otras: reproducción, movimiento, irritabilidad, nutrición, excreción. Morfológicamente la célula posee variedad de acuerdo a la función que cumpla dentro de un ser vivo multicelular, así podemos encontrar células globulares; en el caso de los glóbulos sanguíneos, alargados; en el caso de las fibras musculares, ciliadas; en las mucosas intestinales y bucales, y otras.

Formas de algunas células de acuerdo a su función En una célula típica eucariota se pueden identificar tres zonas básicas: el núcleo en la región central, el citoplasma, en la región intermedia, y la membrana celular o plasmática, en la región de la periferia. MEMBRANA CELULAR O PLASMÁTICA: La membrana celular es la estructura que rodea a la célula permitiéndole la relación de ésta con el medio. Es una parte funcional e integral de la célula, que controla la entrada y salida de nutrientes, secreciones y productos de desecho, así regula el contenido de la célula. Esta membrana es permeable para ciertas sustancias, no para otras, es capaz de llevar a cabo un trabajo de bombeo de ciertas sustancias introduciéndolas o extrayéndolas de las células. De esta propiedad de la célula de ser selectivamente permeable depende la supervivencia de la célula, esta capacidad de seleccionar las sustancias que interactúan con la célula se debe a la naturaleza bioquímica de la misma. Estructural y químicamente la membrana se encuentra formada por dos capas de proteínas de aproximadamente 30 angstrom (1 A = 10-10m) de espesor cada una y en el medio de ellas una capa fosfolípida de 60 angstrom. la membrana no es una estructura infranqueable sino por el contrario en su estructura se encuentran poros por los que se mueven materiales, la estructura química de los compuestos, su estado molecular y sus cargas eléctricas determinan la velocidad a la que podrá atravesar. El agua pasa casi libremente a través de la membrana. En el caso de moléculas cuya concentración es mayor en el interior de la célula y deben ser ingresadas, como resulta con la molécula de iodo en algunos seres marinos que mantienen concentraciones de este elemento mucho mayores que el medio se realizan los movimientos utilizando unas estructuras de la membrana llamadas enzimas de permeación que actúan específicamente sobre determinados sustratos ayudándolos al ingreso con un



gasto de energía por parte de la célula. Para poder comprender mejor la importancia y función de la membrana celular debemos analizar brevemente los tipos de transporte de sustancias que se presentan y las condiciones necesarias para que se realicen. TRANSPORTE PASIVO: Se le llama así al tipo de transporte donde la célula no invierte ningún gasto energético para que se realice, este se presenta por diferentes grados de concentración entre las sustancias y el medio en el que se encuentra. Si la concentración del medio es mayor que la de la célula se dice que se encuentra en un medio hipertónico, si la concentración del medio es inferior que la de la célula se llama hipotónico, pero si la concentración del medio es de igual magnitud en el medio y la célula se le llama isotónico. Dentro del transporte pasivo de sustancias identificamos tres tipos, que son: a.- Difusión: Se le llama difusión al paso de sustancias de un medio más concentrado a uno menos concentrado, por ejemplo de ello podemos considerar el caso de la sal en agua, esta se difunde hacia todos lados del agua hasta alcanzar igual concentración en toda la extensión de la muestra. De igual manera podemos observar el comportamiento de los gases o los colorantes. b.- Ósmosis: Se le llama ósmosis al paso de sustancias de un medio de concentración inferior a otro de concentración mayor a través de una membrana semipermeable, cabe aclarar que en este tipo de transporte se mueve el solvente y no así el soluto. Este mecanismo nos ayuda a entender el proceso por medio del cual las plantas absorben agua y la trasladan hasta los puntos más altos de ellas. Si colocamos una célula en un medio hipotónico, esta absolverá agua hasta quedar completamente llena, o sea en un estado llamado turgencia. Si por el contrario la célula la colocamos en un medio hipertónico, la célula perderá agua para concentrar su medio interno y lograr el equilibrio con el exterior, si la diferencia es muy marcada, se comenzarán a arrugar las paredes de la célula y a recogerse el volumen celular, a este estado de la célula se le llama plasmólisis, si una célula permanece por períodos muy prolongados en este estado puede morir. c.- Diálisis: Se le llama diálisis al paso de sustancias de un medio de concentración alta a uno de concentración baja a través de una membrana semipermeable, pero en este caso se mueve el soluto y no el solvente. Este proceso es sumamente importancia en la limpieza de la sangre de los sólidos producidos por el metabolismo celular del organismo. TRANSPORTE ACTIVO: El transporte activo es el movimiento de las moléculas disueltas que se dirigen de un medio a otro de concentración más alta, atravesando la membrana plasmática y utilizando energía química, esta energía la suministra el ATP (adenosín trifosfato) producto de la respiración celular. En la naturaleza se presentan dos tipos de transporte activo a nivel de microorganismos: Pinocitosis y Fagocitosis. La pinocitosis consiste en la formación de



vesículas mediante invaginaciones que se producen en la membrana plasmática, encerrando líquidos del medio externo, y de esta manera se forma una vesícula, que al romperse en el interior de la célula se incorporan a ella. Este proceso es estimulado por la presencia de proteínas en el medio. La fagocitosis consiste en ingerir partículas sólidas más o menos voluminosas por algunas células, especialmente los protozoarios. FUNCIONES DE LA MEMBRANA CELULAR La membrana celular le permite a la célula mantenerse en contacto con el medio sin perder su individualidad, o sea le rodea y delimita permitiéndole intercambiar materia y energía necesaria para su supervivencia. Proporciona adhesividad, brinda protección y funciona en el transporte de metabolitos. En el caso de células vegetales sobre la membrana celular se encuentra una estructura extra llamada Pared Celular o Cápsula de Secreción formada por celulosa. Esta pared celular es una envoltura externa de la membrana plasmática, constituye el esqueleto externo de la célula y le sirve como estructura de sostén. Como es porosa, permite el paso de gases, sales minerales y moléculas orgánicas a través de ella para llegar o salir de la célula. EL CITOPLASMA El citoplasma, también llamado matriz citoplasmática o sustancia fundamental, ocupa la región celular comprendida entre el núcleo y la membrana celular. Está formado por un sistema coloidal, constituido por una solución viscosa, en la que se encuentran suspendidas una serie de sustancias orgánicas, macromoléculas y elementos químicos en estado iónico y una red de sistemas de membranas que lo recorren en todas direcciones. El estado coloidal del citoplasma aumenta considerablemente la superficie de sus componentes, condición que favorece las reacciones enzimáticas que se llevan a cabo en la célula. La composición química del citoplasma es agua (85 a 90%), hidratos de carbono o carbohidratos, sales minerales disueltas, lípidos y proteínas. El citoplasma es de suma importancia porque es en él en donde flotan las organelas o estructuras intracelulares que realizan las funciones vitales de la célula y las estructuras alimenticias y de desecho de las actividades metabólicas. ORGANELAS CITOPLASMÁTICAS: Se le llama organela u orgánulo a aquella estructura intracelular que realiza una función vital dentro de la célula, entre ellas podemos citar: mitocondrias, ribosomas, lisosomas, complejo o aparato de Golgi, vacuolas, centrosomas, retículo endoplasmático, cloroplastos. Mitocondrias Son unas estructuras vesiculares provistas de una doble membrana. La membrana externa tiene menor superficie que la interna por lo que la membrana interna tiende a plegarse sobre sí misma. Las mitocondrias son los "hornos" de la célula, ya que ahí se queman los azúcares, principalmente la glucosa para obtener energía. El proceso que se sigue se llama respiración celular aeróbica y consiste en la reacción de oxidación lente da la molécula de glucosa para la liberación de la energía y la producción de agua y dióxido de carbono. Esta energía es almacenada como energía química en una molécula de adenosín



trifosfato o trifosfato de adenosina (ATP). El ATP sale de la mitocondria y es utilizado en toda la célula para llevar a cabo las reacciones que requieren energía. Ribosomas Son estructuras compuestas de ARN y proteínas, se forman en el núcleo de la célula y luego salen al citoplasma, específicamente a la estructura llamada Retículo Endoplasmático dándole una apariencia particular. Su función específica es la traducción del mensaje genético en la síntesis de proteínas. Retículo Endoplasmático Como su nombre lo indica, está constituido por una red o sistema de cavidades distribuidas por el citoplasma más o menos uniformemente. El retículo endoplasmático está envuelto por una membrana, que es prolongación de la membrana más externa del núcleo. El retículo realiza diversas funciones, algunas de las cuales no están totalmente esclarecidas. Se le asigna la función de sintetizar la membrana nuclear y posiblemente la formación de otras membranas. Su constitución por canales estrechos y largos que se comunican con el Aparato o Complejo de Golgi, con el exterior y con el núcleo, así como su distribución por todo el citoplasma, hacen suponer que interviene en el transporte de sustancias de una parte a otra de la célula. En ciertas partes o zonas presenta pequeños gránulos denominados ribosomas, dándole una apariencia granular y por lo que recibe el nombre de RETÍCULO RUGOSO. En el caso del RETÍCULO LISO, que no posee ribosomas adheridos, presenta otras sustancias como lípidos. Aparato de Golgi Está formado por un sistema de dobles membranas, vesículas y gránulos. Su función está asociada a ser el receptáculo donde las proteínas sintetizadas por los ribosomas se combinan con los carbohidratos para formar glicoproteínas, además se le asignan una función secretora. Lisosomas Estos orgánulos celulares son unos sacos membranosos que almacenan en su interior una gran cantidad de enzimas, capaces de destruir a otras moléculas. La célula utiliza a estas enzimas para digerir o romper a la materia orgánica de que se alimenta. La célula necesita tener estas enzimas confinadas en sacos, pues son tan peligrosas que pueden romper a muchas otras moléculas más. Cuando la célula muere estos sacos se rompen, las enzimas se liberan y digieren a la célula muerta, destruyéndola. Un concepto que debemos rescatar es la especificidad de las enzimas, o sea que sólo actúan sobre un tipo de sustrato. Vacuolas El citoplasma de ciertas células, principalmente de animales inferiores, posee vacuolas, cavidades de líquido separadas del resto del citoplasma por una membrana vacuolar. Algunos protozoarios disponen de vacuolas alimenticias en las cuales tiene lugar la digestión. Las enzimas digestivas son secretadas por los lisosomas hacia el interior de las vacuolas, allí es digerido el alimento y los productos de la digestión son absorbidos hacia el



citoplasma a través de la membrana vacuolar. Las vacuolas las podemos encontrar de dos tipos: digestivas y excretoras, de acuerdo a la función que cumplan en determinado momento. Pared Celular o Cápsula de Secreción Las células vegetales, a diferencia de las animales, presentan una pared célula formada por celulosa. Esta Pared celular es una envoltura externa de la membrana plasmática. La pared constituye el esqueleto externo de la célula y le permite mantener una forma definida, o sea confiere la función de ser estructura de sostén. Como es porosa, permite el paso de los gases, sales minerales y moléculas orgánicas a través de ella para salir o entrar a la célula. Plastidios Los plastidios son estructuras que sólo se presentan en las células vegetales, son de tres tipos: a.- Cloroplastos: de color verde por poseer clorofila. b.- Cromoplastos: pueden ser de dos colores diferentes, los Carotenos son de color anaranjado y las Xantofilas son de color amarillo. c.- Amiloplastos: que son estructuras blancas que actúan como reservorios de almidón. Los dos primeros son primeros son estructuras captadoras de energía lumínica y por tanto son importantes dentro del proceso biológico de la fotosíntesis. Núcleo El núcleo, en las células eucarióticas, es una organela colocada centralmente y recubierta por una membrana que presenta grandes poros por donde se comunica con el citoplasma que lo rodea. En el interior del núcleo se encuentran los cromosomas, cuerpos alargados que al compactarse, adoptan generalmente la forma de bastón. n los cromosomas se haya el ADN, que contiene la información genética de la célula. Dentro del núcleo existen también uno o varios nucléolos en ellos e forman las estructura conocidas como ribosomas, las que posteriormente pasan al citoplasma. El núcleo es el que da las órdenes al resto de la célula de cómo funcionar. Esta información está contenida en el ADN de los cromosomas. Como resultado de esta información tiene lugar la biosíntesis o formación de proteínas , la cual se realiza en el citoplasma. Así, la información del núcleo debe pasar al citoplasma para que se formen las proteínas nuevas. Esto se consigue de la siguiente manera: la información contenida en el ADN es copiada en una molécula nueva, el ARN mensajero, esta la pasa a una molécula de ARN de transferencia que se encarga de llevar la información; dicha información se traduce fuera del núcleo en los ribosomas por la aparición de un ARN llamada ribosomal, formando con ella una proteína nueva. Esta proteína ejecuta la acción. Una célula eucariota posee en su núcleo algunas estructuras que la caracterizan, entre ellas tenemos la membrana nuclear que circunscribe al núcleo y le permite a la vez relacionarse. La membrana nuclear rodea un espacio lleno de líquido llamada carioplasma o



nucleoplasma en donde flotan los cromosomas. Los cromosomas son estructuras muy importantes en la célula, pues como anteriormente citábamos, mantiene la información de la célula en forma de ADN. La información de la célula contenida en cromosomas, así como el número de éstos es constante para cada especie. Son aparentes sólo durante la división celular ya que ese momento se recubren de nuevas nucleoproteínas que los hace aumentar y diferencias su tamaño. La forma del cromosoma está determinada por la llamada constricción primaria que se localiza en donde se unen los dos brazos del cromosoma, cuyos telómeros presentan la propiedad de ser polares por lo que limitan la unión de nuevos fragmentos que alternen la información existente en la célula. Dentro de la constricción primaria hay una zona clara que contiene un gránulo llamado centrómero que está íntimamente ligado a la orientación y movimiento de los cromosomas durante la división celular. Dentro de la matriz cromosomal se encuentran los cromonemas que son filamentos helicoidales que recorren de extremo a extremo al cromosoma. Diferencias entre la célula Animal y Vegetal Las células de los vegetales tienen una organización fundamental igual a la de los animales. Sin embargo difieren de éstas en algunas características, a saber: .- Ausencia de centriolos: Estructuras que le permiten la formación del huso acromático durante la división celular y la formación de los cuerpos basales para la formación de cilios y flagelos. .- Ausencia de plastidios en las células animales, lo que le impide metabolizar los alimentos a partir de sustancias simples bajas en energía. .- Existencia de una pared celular en las células vegetales que le brindan sostén. .- Presencia de vacuolas en células animales que le permiten realizar funciones de nutrición. FUNCIONES VITALES El organismo vivo es un ser en constante relación con el medio que le rodea, de ahí que deba realizar una serie de funciones que le permitan mantenerse vivo y a la vez perpetuarse en el tiempo por medio de la descendencia. Para cubrir este objetivo hace uso de una gran cantidad de funciones, entre ellas; Metabolismo, nutrición, respiración, irritabilidad, adaptaciones, autoperpetuación, entre otras. Las funciones metabólicas se refieren a todas las funciones que tienen que ver con el cambio de energía a través de la formación y destrucción de moléculas orgánicas. Cabe con esto definir el concepto de metabolismo como la suma de las funciones vitales realizadas por la célula y que la permiten mantenerse viva. Dentro de este concepto encontramos dos tipos de reacciones, las anabólicas y las catabólicas. Se le llama Anabolismo a la construcción de sustancias a partir de simples por la acumulación de energía, fundamentalmente se asocia a la formación de macro moléculas (macro = grande). Se le llama Catabolismo al proceso inverso del anabolismo, o sea, la destrucción de sustancias complejas para la formación de simples, con la consecuente liberación de energía. Para clarificar mejor el tema podemos hacer referencia a dos procesos conocidos: la



respiración celular y la fotosíntesis, ambos conllevan el movimiento de energía. En el caso de la fotosíntesis nos ilustra un ejemplo claro de un proceso anabólico, pues en la célula, a partir de sustancias simples como el dióxido de carbono y el agua, se acumula la energía proveniente de la luz solar en un compuesto altamente energético, como lo es la glucosa. Por su parte la respiración celular es un proceso catabólico pues la energía contenida en los alimentos es liberada y puesta a disposición del ser vivo para la realización de sus funciones vitales. FUNCIONES DE NUTRICIÓN Mediante la nutrición, las células obtienen la materia y la energía necesarias para fabricar su propia materia celular y realizar sus actividades vitales. En los organismos se presentan dos tipos de nutrición: AUTÓTROFA Y HETERÓTROFA. NUTRICIÓN AUTÓTROFA: Es la realizada por los organismos que producen su propio alimento con materia inorgánica y la adición de energía proveniente del medio. Existen dos tipos de organismos de acuerdo a la fuente energética utilizada, a saber tenemos: FOTOSINTÉTICOS y QUIMIOSINTÉTICOS. Los organismos fotosintéticos emplean la luz solar y sustancias inorgánicas para elaborar sus alimentos; este proceso como recordará se llama fotosíntesis. Los organismos quimiosintéticos fabrican sus alimentos utilizando como fuente energética las reacciones exotérmicas (reacciones que liberan energía). Como ejemplo de este tipo de organismos tenemos algunas bacterias como: Ferrobacillus, Thiobacillus y Nitrobacter. Algunas bacterias que habitan los fondos marinos, específicamente cerca de las chimeneas volcánicas utilizan la energía calórica desprendida por las erupciones volcánicas y la gran cantidad de azufre (ácido sulfúrico). NUTRICIÓN HETERÓTROFA Las células heterótrofas toman del medio las sustancias que requieren, porque no pueden fabricarlas. La nutrición heterótrofa permite la transformación de los alimentos en la materia celular propia. Algunas bacterias, los protozoos, las células de los hongos y los animales, tienen nutrición heterótrofa. Las plantas se nutren con los alimentos que elaboran en la fotosíntesis. La nutrición de los animales consiste en la obtención de materia orgánica y su transformación en energía y protoplasma y así mantener la vida en cada una de las células. Mediante la digestión, las sustancias de los alimentos se degradan a sustancias más sencillas, que luego son utilizadas por las células. La digestión puede ser intracelular o extracelular. La digestión intracelular sucede cuando el alimento es llevado al interior de la célula por fagocitosis, y una vez en el interior de la célula funcionan las enzimas digestivas sobre él. La digestión extracelular se produce cuando los alimentos son degradados por enzimas secretadas por las células, por ejemplo las células intestinales, pero dicho proceso se da fuera de la célula y luego se incorporan las sustancias nutritivas. Casi todos los animales tienen digestión extracelular, que comprende: la trituración mecánica del alimento; la degradación química, por acción de las enzimas digestivas; la absorción a través de las



paredes del intestino, y la defecación o expulsión de los desechos. Mediante la respiración, los organismos pluricelulares captan el oxígeno del medio. El sistema respiratorio es el encargado de transportar ese gas hasta un tejido interno como la sangre, para que llegue a las células. Las funciones del aparato respiratorio presentan un aspecto mecánico y otro químico. Aspecto Mecánico: Son los movimientos respiratorios y tienen lugar por la acción de los músculos del tórax y del diafragma; esto hace posible la dilatación y contracción de los pulmones. La fase de dilatación de los pulmones es la inspiración y corresponde a la introducción del aire a través de las fosas nasales. A continuación, sucede la expiración, que consiste en expulsar el aire de los pulmones, lo cual disminuye el volumen pulmonar. En la inspiración se contrae el diafragma y en la expiración se relaja. Aspecto Químico: El aspecto químico de la función respiratoria radica en el intercambio gaseoso. El oxígeno llega a los alvéolos pulmonares, atraviesa la membrana recubridora y se pone en contacto con la sangre que viene cargada de dióxido de carbono. La sangre, ya oxigenada, pasa a las arterias, que la transportan a las células, donde se efectúa la respiración celular. El dióxido de carbono es transportado por la sangre venosa y es expulsado mediante la espiración. Este proceso de intercambio gaseoso recibe el nombre de HEMATOSIS. La circulación es la distribución de sustancias alimenticias y oxígeno a todas las células del organismo y la recolección de productos de desecho. La circulación de las plantas es el transporte de la savia bruta desde la raíz hasta las hojas, y la distribución de la savia elaborada en todos los órganos de la planta. En los animales simples, como la esponja y la hidra, las sustancias alimenticias se difunden directamente del medio hacia el interior de las células. En otros invertebrados se presentan sistemas circulatorios abiertos donde el líquido circulante o hemolinfa se vierte en espacios que bañan las células corporales, sin existir toda una red completa de vasos sanguíneos. La circulación en los vertebrados es cerrada, la sangre sale del corazón por las arterias, y regresa a él por las venas. Cuando llega a los órganos y tejidos, las arterias se ramifican en los vasos capilares. La sangre es un tejido especializado, que permite la circulación de nutrientes y desechos celulares dentro de un organismo. En el cuerpo humano, la sangre cumple múltiples y complejas funciones. Las principales son las siguientes: .- Transporta oxígeno y nutrientes a las células y conduce los productos de desecho a los órganos encargados de excretarlos del cuerpo. .- Lleva las hormonas producidas por las glándulas endocrinas hasta las células estimuladas por las hormonas. .- Distribuye anticuerpos y glóbulos blancos, que ayudan a proteger al cuerpo contra infecciones. .- Provee sustancias que forman coágulos sanguíneos en los vasos dañados. .- Distribuye el calor producido por el metabolismo celular. FUNCIONES DE RELACIÓN: Las funciones de relación permiten a los animales, conocer el medio interno y el ambiente externo con el que se relacionan; integrar los estímulos del medio interno y



externo; emitir las respuestas adecuadas a los estímulos que se perciben. Para obtener información del medio los seres vivos deben ser capaces de detectar los cambios que se producen a su alrededor. Un cambio en el medio que cause la respuesta de un individuo se conoce con el nombre de estímulo. Para sobrevivir, los organismos deben ser capaces de detectar estímulos del medio pero a la vez también de responder adecuadamente a ellos. Esta capacidad de respuesta se le denomina IRRITABILIDAD. Ante un estímulo los organismos pueden responder de dos formas: orientándolos hacia el estímulo (respuesta positiva) o alejándose de él (respuesta negativa). En las plantas estas respuestas se denominan TROPISMOS: de acuerdo a la clase de estímulo identificamos varios, entre ellos; FOTOTROPISMO: entendido como la respuesta ofrecida ante el estímulo de la luz. GEOTROPISMO; es la respuesta de las plantas a la acción de la gravedad. En los animales a estas respuestas se les denomina TACTISMOS. Los seres vivos no sólo son capaces de reaccionar ante los estímulos, sino que también controlan y regulan sus funciones vitales. Para esto poseen sistemas que le permiten la coordinación entre la recepción de los estímulos, la interpretación de la información y la producción de las respuestas. Estos sistemas de coordinación son: El SISTEMA NERVIOSO y el SISTEMA HORMONAL o ENDOCRINO. La coordinación nerviosa es propia de los animales. Las funciones de relación son de dos tipos: nerviosas y hormonales, y comprenden tres mecanismos: percepción, coordinación y respuesta. PERCEPCIÓN: Es el registro de un estímulo o de la variación ambiental; se realiza por medio de las células nerviosas, denominadas sensoriales o receptoras: los receptores pueden ser internos, si recogen estímulos del interior del cuerpo, o externos, si los perciben del exterior. COORDINACIÓN: Este proceso consiste en concentrar todos los estímulos captados, para emitir una serie de respuestas adecuadas a cada uno de ellos. RESPUESTAS: Constituyen órdenes emitidas por el centro coordinador: Sistema Nervioso. Las respuestas pueden ser de dos tipos: movimiento o secreciones. Los movimientos son respuestas rápidas y breves realizadas por el sistema muscular; preparan el organismo para la acción. Las secreciones son realizadas por las glándulas y sus respuestas son lentas, sostenidas y duraderas. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA MATERIA VIVA Si buscamos explicaciones del origen de la vida, encontramos una hipótesis (planteamiento de respuesta a una interrogante) llamada del Origen Quimiosintético, que nos dice del origen de la Tierra y de la evolución que presentó, la cual al principio de los tiempos manifestaba en su atmósfera grandes concentraciones de metano, dióxido de carbono, vapor de agua, compuestos nitrogenados y otros compuestos inorgánicos que



fueron precipitados a los grandes mares de la época, en ellos se descargaban corrientes eléctricas provenientes de los rayos formando las primeras moléculas orgánicas conocidas, los aminoácidos, que son constituyentes de las proteínas que conforman las estructuras vivas, de aquí en adelante se presentaron combinaciones al azar que dieron como fruto la aparición de las primeras células, las cuales eran muy simples e incapaces de fabricar su alimento por lo que su vida era efímera. Poco a poco se presentaron transformaciones de las células logrando la capacidad de reproducirse y de fabricar su propio alimento. Si analizamos en detalle esta hipótesis tiene sentido que la composición de los seres vivos sea tan alta en los bioelementos. Porcentualmente los elementos carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N), fósforo (P),y azufre (S) cubren cerca del 92% del cuerpo del ser vivo. También existen elementos en menor escala pero con una importancia grande por regular procesos importantes, algunos microelementos son los siguientes: cloro (Cl), hierro (Fe), calcio (Ca), magnesio (Mg), cobalto (Co), cobre (Cu), zinc (Zn), sodio (Na), iodo (I), potasio (K). COMPUESTOS QUÍMICOS IMPORTANTES DEL SER VIVO Recordemos que la materia se organiza en varios niveles: el nivel básico es el nivel atómico que está formado por el conjunto de átomos. El segundo nivel es el molecular, formado por las moléculas, o sea la estructura química formada por la unión química de dos o más átomos diferentes. El primer nivel de la materia viva es el celular formado por la célula como la estructura básica, ya que como lo indicábamos anteriormente, es la estructura más simple capaz de realizar las funciones vitales. La célula se puede organizar en otros niveles superiores, como lo son el tejido, el órgano, el sistema, o bien integrar un ser pluricelular, pero siempre manteniendo una dependencia entre las estructuras para mantenerse vivo como organismo. Iniciaremos el estudio de los compuestos que integran a los seres vivos. De acuerdo a la composición de la materia los compuestos los podemos dividir en: orgánicos e inorgánicos. Los compuestos inorgánicos se caracterizan por poseer muy poca o nula cantidad de átomos de carbono en su estructura lo que los hace simples y muy bajos en energía. Los compuestos orgánicos por su parte poseen gran cantidad de átomos de carbono y altos en energía. Es de rescatar que el elemento Carbono posee la propiedad de la HOMOCOMBINACIÓN, o sea forma enlaces químicos consigo mismo, lo que le permite formar cadenas complejas, además cada enlace C-C almacena mucha energía. Compuestos Inorgánicos: Agua: El agua es con mucho el elemento más abundante en el protoplasma e indudablemente figura entre los más importantes. La porción amorfa de la célula, lo que propiamente puede nombrarse como protoplasma es en principio una solución coloidal en agua. En nosotros los humanos el agua alcanza un valor promedio de 70% del peso corporal del individuo. Dentro de las propiedades químicas que posee está su polaridad, que se



manifiesta en posee una zona de la molécula parcialmente positiva y otra zona parcialmente positiva. El agua cumple grandes funciones en el ser vivo, entre ellas podemos citar: a.- Por su capacidad de dipolo puede funcionar como un magnífico disolvente de sustancias de desecho y útiles circulando por el organismo a niveles aceptables. Entre las sustancias solutos podemos citar: el azúcar, glucosa, que sirve para mantener energía disponible, también encontramos sales disueltas como el fosfato de creatina que es un desecho de la desintegración de la proteína en el organismo. b.- Transporte de sustancias, acuerpando la función anterior observamos que en el organismo la mejor forma de distribución de sustancias es el medio líquido y por la abundancia de este en el ser vivo es obvia la función. c.- Termoregulación: el organismo vivo es enfrentado a los cambios constantemente, especialmente de temperatura del medio, en el caso de los animales homeotermos( aquellos que la temperatura corporal mantiene niveles estables y no dependen del medio) la regulación de la temperatura se realiza por el movimiento de agua en el organismo, en el caso de frío se profundiza en el ser y por caso del calor se expone al ambiente para que sea evaporada (sudoración). Esta característica se presenta por ser el agua un compuesto que absorbe y libera fácilmente el calor y porque su calor específico es muy alto, esto se debe a la presencia de Puentes de Hidrógenos que unen entre sí a las moléculas. Organismos Poikilotermos o heterotermos serán los que no son capaces de regular su temperatura por sí mismos sino que requieren la energía proveniente del medio, verbigracia, los reptiles. d.- Lubricante: todas las articulaciones se encuentran bañadas por líquidos ricos en agua, mucílagos, que protegen del desgaste prematuro. Un ejemplo claro lo encontramos en el momento del parto donde el feto fácilmente sale de la madre al encontrarse bañado por el líquido amniótico. Ácidos, Sales y Bases Los ácidos sales y bases cumplen una función muy importante en el ser vivo cuando se encuentran en disolución con agua ya que forman electrolitos, iones que conducen electricidad. Un ácido es un compuesto que se disocia en agua para formar iones hidrógeno y un anión. El ión hidrógeno se une a los pares de electrones no compartidos de la molécula de agua y se forma un ión hidrónio. Los ácidos son importantes ya que regulan procesos como el de la digestión y el de la fermentación láctica por bacterias. Las bases son compuestos que se disocian en agua para formar iones hidroxilo y un catión. Su importancia en la regulación del grado de acidez es muy grande. La sal es un compuesto que contiene un catión diferente al ión hidrógeno y un anión diferente al ión hidroxilo. Cuando un ácido fuerte reacciona con una base fuerte se forma una sal y agua. La sal se ioniza y sus iones son importantes en varias actividades metabólicas.



Los contenidos de sales en los líquidos corporales tiene una concentración total de sales de 1/5 la del mar pero igual composición, esto hace pensar que provenimos del mar. La concentración de sales en el organismo regula procesos, por ejemplo las sales de calcio regulan la contracción muscular mientras que las de sodio intervienen en la relajación. Las sales de potasio y de sodio intervienen en la transmisión de impulsos nerviosos a lo largo de una célula nerviosa. El fosfato es importante en la transmisión de energía. Las sales que son insolubles son importantes pues estas permiten la formación de estructuras de soporte y protección, como son el esqueleto interno de los vertebrados, las conchas de bivalvos, caracoles entre otros. COMPUESTOS ORGÁNICOS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA Los compuestos orgánicos más importantes para el ser vivo son los siguientes: Carbohidratos o hidratos de carbono; Lípidos o grasas; Prótidos o proteínas; Ácidos nucléicos; y Esteroides. Carbohidratos Son las estructuras orgánicas más sencillas, formadas por los bioelementos Carbono (C), Hidrógeno (H), y Oxígeno (O) en relación 1:2:1. Son fuentes de energía fácilmente disponibles y actúan también como estructuras de sostén. Los carbohidratos los podemos dividir en tres grandes grupos dependiendo del número de átomos de carbono que posean en la molécula. Los monosacáridos son los azúcares más sencillos, constituidos por moléculas que tienen de 3 a 10 átomos de carbono, pero los más estudiados son los de 5 o 6 carbonos. Los azúcares de 5 carbonos e les llaman pentosas, por ejemplo la ribosa y la desoxiribosa presentes en el ADN y el ARN. Por su parte los de seis carbonos se les llaman hexosas, como en el caso de la glucosa y la fuctuosa. Los azúcares son las estructuras más sencillas, entre ellas tenemos la glucosa y la fructuosa, dos azúcares que difieren en su configuración estructural y la función que desempeñan. La ribosa y la desoxirribosa son azúcares de cinco carbonos que intervienen en la formación del ácido ribonucléico y ácido desoxirribonucléico, respectivamente. Los almidones son estructuras de almacenamiento temporal en los vegetales, se forman por la acumulación de glucosa que forma largas cadenas de gran complejidad. En los animales el "almidón" de reserva se llama glucógeno que se almacena en el hígado y los



músculos. La celulosa compuesta por centenares de moléculas de glucosa, forma parte de la pared celular de los vegetales. La glucosamina y la galactosamina, derivados nitrogenados de los azúcares glucosa y galactosa, son constituyentes importantes de estructuras de sostén como cartílagos. Otro carbohidrato estructural es la quitina que conforma la envoltura externa de los insectos, llamada exoesqueleto. Funciones de los Carbohidratos. La función principal de los carbohidratos es ser fuente primaria de energía necesaria para la realización de las funciones vitales en el organismo. En el caso de las plantas, estas fijan la energía proveniente del Sol en una molécula de monosacáridos (glucosa) por medio del proceso de la fotosíntesis, y luego por medio del proceso de la respiración celular, dicha energía es liberada para ser utilizada por el ser vivo. Vale la pena recordar que para liberar la energía todo ser vivo utiliza la función respiración celular. Otra función que cumplen los carbohidratos es la de formar parte de las estructuras, ya sean de sostén, o bien dentro de moléculas de mayor complejidad como los ácidos nucléicos. Lípidos o grasas Son compuestos solubles en éter, cloroformo, o benceno pero poco solubles en agua. Las grasas provienen, en el caso de las verdaderas, de la unión química de tres moléculas de ácido graso y una molécula de glicerol con la liberación de tres moléculas de agua. Las grasas se diferencian en el ácido graso presente y en la cantidad de enlaces dobles presentes. Las grasas son importantes como combustibles ya que pueden desprender mayor cantidad de hidrógenos, además son importantes como constituyentes de la membrana celular. En los animales se deposita bajo la piel aislándolos del medio (importante en animales de clima frío). En algunos animales se deposita en forma de aceite en el hígado como es el caso del tiburón, bacalao y la estrella de mar. Vale la pena recordar que las grasas pueden o no contener en su estructura enlaces dobles entre los átomos de carbono lo que le permite aceptar elementos de intercambio y además posee consistencias específicas. Los ácidos grasos saturados tienen el doble de átomos de hidrógeno con respecto a los de carbono, con dos átomos de oxígeno. Estas grasas saturadas contienen todos los hidrógenos posibles, siempre con la configuración COOH, y los carbonos adyacentes están ligados por enlaces simples de valencias. Los ácidos grasos no saturados contienen menos del doble de átomos de hidrógeno con respecto a los de carbono y uno o varios carbonos adyacentes están conectados con valencias dobles. Si esto ocurre en más de dos carbonos adyacentes se emplea el término poliinsaturado. Una grasa neutra es un éster de tres moléculas de ácidos grasos (pueden ser del mismo ácido graso o de ácidos diferentes), reunidas por una molécula de glicerol. Si se usa la



fórmula R_COOH para todo ácido graso, una grasa, típica tiene la estructura siguiente: CH2-OOC-R CH2-OOC-R + 3 H2O CH2-OOC-R Algunas grasas tienen además del glicerol y del ácido graso, fósforo y nitrógeno, llamados fosfolípidos que son importantes a nivel de mitocondrias y microsomas. Las ceras son compuestos de ácido graso y un alcohol que no es el glicerol es importante en el recubrimiento de la piel de algunos seres con lo cual impiden la desecación, por ejemplo la piña, y humedecerse, por ejemplo las plumas de las aves marinas. Esteroides Los esteroides son moléculas muy complejas con átomos de carbono dispuestos en cuatro anillos: tres de seis carbonos y uno de cinco. Algunos autores clasifican los esteroides como una grasa por ser insolubles en agua y si serlo en solventes orgánicos, sin embargo su grado de complejidad y estructura son diferentes a este grupo. como ejemplos tenemos la vitamina D, las hormonas sexuales, las hormonas corticosuprarenales, las sales biliares, y el colesterol. El colesterol es un componente del tejido nervioso y la base química donde se sustituyen las hormonas. Las hormonas esteroides poseen enorme importancia en la regulación de procesos metabólicos. Proteínas Son las más grandes moléculas de la célula y comparte con los ácidos nucléicos las características más variadas y complejas. Poseen además del carbono, hidrógeno, y oxígeno, el Nitrógeno (N). Pueden contener también azufre (S), fósforo (P) y otros elementos. Por ejemplo la hemoglobina, importante en el proceso de respiración celular en los seres multicelulares tiene como fórmula C3032H4816O872N780S8Fe4 Las proteínas están formadas por largas cadenas de aminoácidos, que se unen por medio de un enlace peptídico perdiendo agua en el proceso. Se conocen aproximadamente treinta aminoácidos, de los cuales ocho son esenciales o sea deben ser suministrados en la dieta, esto en el caso de los animales, las plantas son capaces de sintetizar todos. La función de las proteínas es estructural y enzimática, pero pueden actuar como fuente de energía, en este caso el grupo amino es desaminado por enzimas. El esqueleto residual es ingresado en iguales vías metabólicas que la glucosa y grasa para ser convertido en CO2 y H2O. El grupo amino ( NH2 ) es excretado como urea, ácido úrico u otro compuesto



nitrogenado H2N - C - COOH | R = Cadena Carbonada R Grupo Amino Grupo Ácido Las proteínas pueden clasificarse en simples, conjugadas y derivadas: .- Las proteínas simples, por hidrólisis dan únicamente aminoácidos y su derivados; entre ellas podemos encontrar las albúminas, las globulinas, gluteínas, albuminoides, histonas y protaminas. .- Las proteínas conjugadas están formadas por una proteína simple con un radical no protéico. como ejemplo de ellas tenemos las nucleoproteínas (proteínas y ácido nucléico), glucoproteína (proteína y un compuesto del grupo de los hidratos de carbono), fosfoproteínas (proteína y un compuesto que contiene fósforo), hemoglobinas (proteína y hematina), lecitoproteína (proteína y lecitina). .- Las proteínas derivadas son producto de desintegración de las proteínas naturales. En orden de complejidad creciente podemos mencionar derivados protéicos primitivos, metaloproteínas, proteínas conjugadas, derivados protéico secundarios, proteosas, peptonas y péptidos. Las enzimas son sustancias capaces de facilitar las reacciones químicas, favoreciendo la velocidad de reacción y disminuyendo el gasto energético. Las enzimas son específicas, actuando sobre un único sustrato, por ejemplo, la amilasa actúa sobre los almidones transformándolos en azúcares. Las enzimas son inestables químicamente ya que fácilmente pierden su poder de acción por la presencia de factores limitantes como la luz o el calor. Las enzimas necesitan de coenzimas o grupos funcionales que acompañan a la enzima en el proceso sin participar directamente en él. Por su capacidad de disminuir el gasto energético en la reacción se les conoce como catalizadores orgánicos. Los factores limitantes de la acción enzimática son los siguientes: .- Concentración de sustratos y de enzimas; si la concentración de enzimas es muy baja la velocidad de acción es menor. .- Acidez del medio o pH; las enzimas son fácilmente destruidas por medios muy ácidos o básicos, cada enzima requiere de una acidez específica. .- Factores ambientales; como la luz, temperatura y presión alteran la labor de las enzimas. .- Presencia de inhibidores o grupos de sustancias que engañan a la enzima adheriéndose a ella sin reaccionar o bien al sustrato impidiendo al grupo enzimático actuar. .- Ausencia de coenzimas y/o activadores. Ácidos Nucléicos Están compuestos por Carbono, Hidrógeno, Oxígeno, Nitrógeno y Fósforo. Son un conjunto de nucleótidos en cadenas de un orden establecido que le permite cumplir su



acción específica. Encontramos dos tipos fundamentales de ácidos nucléicos, a saber tenemos: el ADN o ácidos desoxirribonucléico y el ARN o ácido ribonucléico. Tanto el ADN como el ARN constan de varias unidades pequeñas (monómeros), reunidos para formar largas cadenas. Cada monómero, llamado nucleótido, está formado por un fosfato, un azúcar y una base, de purina o de pirimida. Las purinas son grupos químicos cíclicos de cuatro nitrógenos y cinco carbonos,las pirimidas son anillos hexagonales. En el momento de la formación de cadenas dobles se sigue un código establecido de los pares a formar entre las distintas bases nitrogenadas. La Adenina se une a la Timina en el ADN y al Uracilo en el ARN ya que sólo puede formar dos puentes de hidrógeno. La Citocina y la Guanina, en los dos ácidos se unen por medio de tres puentes de hidrógeno. Cabe recordar que en el momento en que se lee la información del ARN en el ribosoma se va haciendo en grupos de tres letras o bases llamados codón que en conjunto van a dar el mensaje que se requiere para la formación de la proteína o bien para desarrollar la función que se necesita.

Característica ARN ADN

Azúcar Ribosa Desoxirribosa

Base Nitrogenada Purina Adenina, Guanina Adenina, Guanina

Base Nitrogenada Pirimida Citocina, Uracilo Citocina, Timina

Número de Bandas Una Dos

Ubicación en la célula Núcleo y ribosomas Núcleo, mitocondria y cloroplasto

Función Síntesis de sustancias Almacén de información sobre función, composición y ordenamiento del ser vivo.

Disposición espacial Plana, lineal Elipsoidal.

Tipos Ribosomal, transferencia y mensajero.

Un solo tipo.

Metabolismo

La compleja estructura celular y su funcionamiento sólo pueden mantenerse con el aporte de materia y energía del medio externo. Sin ese aporte, las células no podrían vivir. La principal fuente de energía y materia que tienen las células, la constituyen los nutrientes orgánicos (alimento). La materia y energía contenidas en estas moléculas son el punto de partida de millares de reacciones químicas que tienen lugar dentro de la célula en un momento dado. El conjunto de estas reacciones recibe el nombre de METABOLISMO (del griego "metabole": cambio).

Prácticamente en todas las reacciones químicas que ocurren en una célula participan enzimas específicas. Estas reacciones pueden agruparse en una serie de pasos que se denominan vías. Cada vía cumple una función en la vida global de la célula. Además ciertas vías tienen muchos pasos en común.

Muchas células tienen vías que les son exclusivas, como las células vegetales que dedican gran parte de su energía a construir sus paredes celulares, actividad que no realizan las



células animales. Pero, es sorprendente que en gran parte hasta el metabolismo de los más distintos organismos es muy similar. Algunas vías como la glucólisis y la respiración son prácticamente universales y existen en casi todos los sistemas vivientes. Las reacciones metabólicas pueden diferenciarse en dos tipos principales:

ANABÓLICAS: son reacciones de síntesis de moléculas relativamente complejas (por ejemplo: proteínas, polisacáridos, ácidos nucleicos) y de sus monómeros (aminoácidos, monosacáridos, nucleótidos), a partir de moléculas precursoras más sencillas.

Las reacciones anabólicas requieren el aporte de energía.

CATABÓLICAS: son reacciones de degradación de moléculas relativamente complejas (por ejemplo: monosacáridos, lípidos, etc.), procedentes del medio extracelular o de sus depósitos de reserva propios; esas moléculas son transformadas en moléculas más simples. Las reacciones catabólicas van acompañadas por la liberación de energía y proporcionan materias primas para los procesos anabólicos.

La energía en los seres vivos se obtiene mediante una molécula llamada ATP (adenosín trifosfato).

Aunque son muy diversas las biomoléculas que contienen energía almacenada en sus enlaces, es el ATP la molécula que interviene en todas las transacciones (intercambios) de energía que se llevan a cabo en las células; por ella se la califica como "moneda universal de energía".

El ATP está formado por adenina, ribosa y tres grupos fosfatos, contiene enlaces de alta energía entre los grupos fosfato; al romperse dichos enlaces se libera la energía almacenada.

En la mayoría de las reacciones celulares el ATP se hidroliza a ADP

(adenosín difosfato), rompiéndose un solo enlace y quedando un grupo fosfato libre, que suele transferirse a otra molécula en lo que se conoce como

fosforilación; sólo en algunos casos se rompen los dos enlaces resultando AMP (adenosín monofosfato) + 2 grupos fosfato.

El sistema ATP <—-> ADP es el sistema universal de intercambio de energía en las células.



Los procesos celulares que llevan a la obtención de energía (medida en moléculas de ATP) son la fotosíntesis y la respiración celular.

SÍNTESIS CLOROFÍLICA o FOTOSÍNTESIS

Decíamos anteriormente que en los organismos vivos la energía es de fundamental importancia para la realización de las funciones vitales, ya que sin ella no se puede realizar. De acuerdo a la posibilidad o no de acumularla en compuestos complejos, los organismos se clasifican en Autótrofos y en Heterótrofos. Los autótrofos son los que son capaces de fabricar su alimento a partir de síntesis de sustancias complejas usando sustancias simples y utilizando la energía del medio, a saber tenemos dos formas de autótrofos: los quimiosintéticos y los fotosintéticos. Los quimiosintéticos usan la energía liberada en reacciones exotérmicas, generalmente hablamos de organismos unicelulares primitivos. El proceso de la fotosíntesis es considerado el primer eslabón de la cadena alimenticia, es propio de los seres autótrofos, es decir, aquellos capaces de fabricar su propio alimento a partir de sustancias simples bajas en energía utilizando para ello además de la energía proveniente del Sol, ya que es muy eficiente en la producción de sustancias complejas y la captación de la energía. Como dato que nos puede dar una idea de la importancia de este proceso en la naturaleza se calcula que las plantas verdes producen más de 300 000 toneladas de compuestos orgánicos al año. Mediante la fotosíntesis, las plantas absorben dióxido de carbono y liberan oxígeno, por lo cual purifican la atmósfera haciendo posible la vida animal sobre la Tierra, razón que provoca que algunos países se dediquen a la venta de servicios ambientales a países ricos. La fotosíntesis es un proceso biológico exclusivo de las plantas y de todos aquellos organismos que estén provistas de plastidios; cloroplastos y cromoplastos, las cuales captan

la energía luminosa, agua del medio y dióxido de carbono para sintetizar sustancias orgánicas, principalmente carbohidratos y liberar oxígeno.

PROCESO BIOLÓGICO DE LA FOTOSÍNTESIS El dióxido de carbono penetra en el interior de la hoja a través de los poros que se encuentran en su superficie, denominados ESTOMAS. El CO2 se difunde a través de las paredes celulares hasta llegar a los cloroplastos, conteniendo estos la clorofila, en estas estructuras se lleva a cabo una serie de reacciones químicas complejas que culminan en la síntesis de la glucosa. Para ello es necesaria la presencia de la luz, la clorofila, (o en su defecto las xantofilas o carotenos), el CO2 y el agua. El CO2

Dióxido de

Carbono

Energía Solar Oxígeno

(O2)

Materia

Orgánica

H2O



agua penetra en las plantas a través de las raíces, mediante el proceso de ósmosis, recordarás que el proceso de ósmosis es el movimiento de sustancias líquidas a través de una membrana semipermeable de un medio de baja concentración a uno de alta concentración, este proceso permite que el agua ascienda en las plantas sin que ésta realice ningún gasto de energía. El CO2 utiliza el proceso de difusión,

que consiste en un movimiento de zonas de alta concentración a zonas de baja concentración. La clorofila es una sustancia de color verde que se encuentra en los cloroplastos. Existen varios tipos de clorofila, la clorofila a y la b, se encuentran en la mayoría de las plantas verdes; mientras que la clorofila c y d se encuentran en algunas algas, químicamente difieren muy poco una de otra, pues su molécula está constituida básicamente por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y un átomo de magnesio. Escriba en su cuaderno de apuntes cuáles son los requerimientos para que se realice el proceso de la fotosíntesis, cuáles son los factores limitantes y cuál es la importancia que se puede aplicar del proceso.

PROCESO QUÍMICO DE LA FOTOSÍNTESIS La ecuación que resume el proceso de la fotosíntesis es la siguiente luz 6 CO2 + 12 H2O ---------> C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 clorofila de aquí deducimos que se necesitan seis moléculas de dióxido de carbono y seis de agua para formar una molécula de glucosa, sin embargo al sistema ingresan doce moléculas de agua, si ingresara menos el proceso no se realizaría. A continuación resumiremos el proceso de la fotosíntesis, para ello lo estudiaremos por separado de acuerdo a las características principales, lo podemos dividir en dos etapas o fases: a.- fase luminosa, y b.- fase oscura.

FASE LUMINOSA La energía proveniente de la luz solar está formada por paquetes de luz llamados fotones o cuantos de energía luminosa, los fotones activan la molécula de clorofila produciendo la excitación de los electrones. En esta fase de la energía lumínica se transforma en energía química y temporalmente se almacena en dos compuestos ATP (adenosín trifosfato o fosfato de adenosina) y NADPH2 (nicotinamina adenin dinucleótido fosfato), el ATP se forma en los cloroplastos por dos caminos o sub fases: .- fotofosforilación cíclica, y .- fotofosforilación

Estomas



acíclica. En la fotofosforilación cíclica se absorbe la energía luminosa por medio de una molécula de clorofila llamada P700, por la longitud de onda que absorbe, la cual se excita y provoca la expulsión de un electrón alto en energía de la molécula. Este electrón de alta energía pasa por una serie de reacciones con sustancias transportadoras. Durante su recorrido va cediendo parte de su energía a las moléculas de ADP (adenosín difosfato) para transformarla en ATP por la unión de un grupo P (fosfato). En esta subfase se liberan dos moléculas de ATP por cada recorrido brindado por un electrón de alta energía. Luego el electrón, vuelve nuevamente a la clorofila del fotosistema I (unión de clorofila a o P700 y carotenos) o también llamado centro de reacción. En la fotofosforilación acíclica se forman ATP y NADPH2. La energía lumínica es absorbida por la clorofila b o P 680 o fotosistema II, y esta pierde un electrón de alta energía, la cual es tomado por un aceptor de electrones que lo transfiere por el sistema de citocromos (biocatalizador orgánico que posee hierro y tiene la capacidad de absolver gran cantidad de energía) a la clorofila P700. Casi simultáneamente, cuando la clorofila P680 pierde un electrón, este es reemplazado por otro procedente de un hidroxilo resultante de la fotólisis del agua (Proceso de ruptura de una molécula de agua en iones hidroxilo OH- y hidrógeno H+ por acción de la luz) al suceder esto, las sustancias transportadoras de electrones regresan al primer electrón a la molécula de clorofila P700 y en este paso la energía que contiene el electrón, se utiliza para formar ATP a partir de ADP. Luego los dos electrones de alta energía expulsados de la clorofila más dos iones de hidrógeno procedentes de la fotólisis del agua se incorporan a la molécula de NADP para formar NADPH2. Es de hacer notar que el Oxígeno producido en la Fotosíntesis proviene de la molécula de agua.

El NADPH2 y el ATP, formados al final de la fase lumínica reciben el nombre de poder asimilatorio, y es utilizado posteriormente en las reacciones de la fase oscura o ciclo de Calvin para reducir el CO2 a compuestos orgánicos; carbohidratos, grasas y proteínas, además liberar el oxígeno.

FASE OSCURA O CICLO DE CALVIN

En esta fase ocurre la formación de la glucosa. No necesita la presencia de luz ya que la energía la toma del poder asimilatorio formado durante la fase luminosa. En este período utiliza también el CO2 que toma la planta del medio. En una serie de pasos, el CO2 se combina en las células con una molécula de difosfato de ribulosa. Del compuesto resultante se produce gliceraldehido (PGAL) cuya molécula tiene tres carbonos. Por cada seis moléculas de CO2 que toma la célula se forman doce (12)



PGAL. De estas doce moléculas, diez vuelven al ciclo de reacciones y solamente dos de ellas forman carbohidratos. Para que esto se pueda realizar es necesario el suministro de energía, la cual proviene del ATP y el NADPH2 formados durante la fase luminosa. La glucosa formada durante la fotosíntesis se transforma posteriormente en otros azúcares complejos, tales como la sacarosa, el almidón que constituyen el alimento de reserva de los vegetales. A partir de estos glúcidos se forma la celulosa y la lignina y mediante sucesivas reacciones químicas, partiendo de los azúcares mencionados, se forman otras sustancias complejas muy importantes en la constitución del protoplasma, como lo son los lípidos y las proteínas. Las plantas con clorofila vienen a constituir pequeñas fábricas de alimentos que son la base del mantenimiento de la vida. Aunque en las plantas terrestres se menciona la fotosíntesis como función de las hojas debemos señalar que este proceso se realiza en todas aquellas células provistas de clorofila y expuestas a la luz solar que se encuentran en cualquier órgano de la planta. En el medio acuático las algas tienen gran actividad fotosintética y su papel primordial para el mantenimiento de la vida en el mar. Tres hechos fundamentales se producen durante la fotosíntesis: a.- la transformación de la energía lumínica en energía química; b.- La liberación de oxígeno y la absorción de dióxido de carbono; y c.- La síntesis de compuestos orgánicos a partir de productos inorgánicos. En realidad el proceso de la fotosíntesis es un proceso indivisible y tanto las etapas que hemos considerado para su estudio como las reacciones químicas mencionadas se suceden con solución de continuidad y como una reacción en cadena. Podemos afirmar, sin caer en exageración, que de este proceso depende toda actividad vital de los seres vivos. Al finalizar la lectura del tema de la fotosíntesis construya en su cuaderno una síntesis de las diferentes fases, anotando los reactivos usados en cada fase, los productos así como las condiciones en las que se presenta el proceso de elaboración de sustancias complejas.

RESPIRACIÓN CELULAR AERÓBICA La Tierra es el único planeta del Sistema Solar que posee una atmósfera con grandes cantidades de oxígeno libre. Curiosamente, este procede de una actividad biológica, la fotosíntesis. El oxígeno es un elemento muy reactivo, ataca diferentes compuestos y se combina con ellos oxidándolos. Durante la oxidación se desprende energía. El proceso de respiración celular es esencial para todos los seres vivos, ya que mediante él, que es una reacción de oxidación lenta, se puede liberar la energía contenida en los alimentos. Podemos definir la respiración celular aeróbica como la degradación lenta y total de la molécula de glucosa por la reacción de ésta con el oxígeno para la liberación de la energía contenida, en forma de ATP, dióxido de carbono y agua. La ecuación general de la respiración es la siguiente;



6 H2O + C6H12O6 + 6 O2 -------> 6 CO2 + 12 H2O + Energía (38 ATP) Si analizas con detenimiento la ecuación anterior podrás notar que es la reacción inversa al proceso de la fotosíntesis, donde los reactivos de una son los productos de la otra y se mantiene un balance de la cantidad de materia que interrelaciona. El proceso de respiración celular lo podemos dividir en dos fases, de acuerdo a sus características, ellas son; a.- Glucólisis, y b.- Ciclo de Krebs o Ciclo del ácido Cítrico. GLUCÓLISIS

Este proceso se lleva a cabo en el citoplasma celular, sin la presencia de oxígeno, es decir, es ANAERÓBICO. La glucólisis es un proceso conjunto de reacciones en las cuales, el azúcar, glucosa, se parte en dos y forma dos moléculas de ácido pirúvico. En esta fase se producen cuatro ATP pero en el proceso mismo se requiere de dos ATP para que se inicie, por lo que el resultado neto es de dos ATP por cada molécula de glucosa. El ácido pirúvico, producido en estas reacciones puede tomar dos caminos: a.- se oxida y entra al ciclo de Krebs que es aeróbico y que ocurre a nivel de la mitocondria, o: b.- sigue un proceso anaeróbico, llamado fermentación, transformándose en alcohol o en ácido láctico.

CICLO DE KREBS O DEL ÁCIDO CÍTRICO Es la segunda fase de la respiración, consiste en la degradación total del ácido pirúvico a CO2 y agua, en presencia de oxígeno que ocurre en las mitocondrias. La oxidación durante el Ciclo de Krebs libera dióxido de carbono y pares de átomos de hidrógeno (H2). El H2 ofrece luego sus electrones al sistema de transporte de electrones por las mitocondrias para efectos de una serie de reacciones de reducción que culminan en la formación de agua y almacenamiento de la energía producida en forma de ATP. El ATP es formado por la fosforilación oxidativa del ADP, que proporciona una molécula de fosfato inorgánico al ADP, creándose así el compuesto ATP de energía más alta. La energía incorporada al ATP puede utilizarse entonces para cualquier actividad celular que requiera energía, como síntesis de



proteína, contracción muscular, y transporte activo. La energía se libera al reconvertirse el ATP en ADP y fosfato inorgánico. Muchos procesos que requieren energía ocurren fuera de las mitocondrias, aunque algunas síntesis tienen lugar en su interior. Durante el proceso del Ciclo de Krebs se liberan alrededor de 36 ATP. La degradación total por tanto produce en promedio 38 ATP, dos

provenientes de la glucólisis y 36 provenientes del ciclo de Krebs.

FERMENTACIÓN Anteriormente dijimos que a partir de la glucólisis el ácido pirúvico podía seguir dos caminos: uno aeróbico (Ciclo de Krebs) y otro anaeróbico, ahora vamos a relacionarnos con el tema de fermentación. Entendemos como fermentación a la reacción de degradación parcial de la molécula de glucosa SIN la presencia de oxígeno. De acuerdo al subproducto formado así tenemos:

1. Fermentación Láctica; 2. Fermentación alcohólica. 3. Fermentación acética.

FERMENTACIÓN LÁCTICA: Ocurre a nivel muscular. La glucosa por medio de enzimas, se degrada en ácido láctico, CO2 y dos moléculas de ATP. Es una fuente de energía alterna para momentos de alta necesidad de fluido energético. FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA: En este proceso, la glucosa, por medio de levaduras y enzimas, se degrada en alcohol, CO2 y dos moléculas de ATP. IMPORTANCIA DE LA FERMENTACIÓN: Este proceso es importante para: a.- la degradación de restos de seres vivos en los minerales básicos componentes.



b.- Para la producción de CO2 para el proceso de la fotosíntesis. c.- Formación de rocas fósiles como carbón y petróleo. d.- En la industria licorera y farmacéutica. e.- De igual manera en la industria panadera

CICLO CELULAR

La célula como ser vivo durante su tiempo de existencia debe pasar por una serie de transformaciones, entre ellas se encuentra el aumento de tamaño o de volumen provocado por la acumulación interna de sustancias tanto nutritivas como de estructura. Cuando la célula alcanza un tamaño crítico se debe dividir en dos células idénticas en estructura pero inferiores en tamaño, la información de su funcionamiento así como la de su estructura se duplica y cada célula hija recoge una copia igual a la de su madre. Al pasar la célula por este ciclo celular, deben llevarse a cabo dos procesos claves de manera coordenada y precisa: 1.- debe ocurrir la duplicación del material genético presente en la célula; y 2.- las dos copias del material se deben distribuir en forma equitativa de tal manera que ambas adquieran la misma información que le permitirá perpetuar la especie en la misma línea celular.

El primer período del ciclo celular, como indicábamos anteriormente, es un período de crecimiento y aumento de la masa celular, es llamada G1. Este período está caracterizado porque el material genético de la célula diploide se prepara para duplicarse, por lo tanto se sintetiza en la célula los materiales necesarios para poder copiar el ADN requerido. En esta fase los cromosomas están formados por UNA SOLA CROMÁTIDA. Cuando la cantidad de material sintetizado es la indicada la célula inicia un período llamado S en el cual el ADN

se duplica y se ensamblan los cromosomas, de esta forma al finalizar la fase los cromosomas están formados por DOS CROMÁTIDAS. Después de completada la duplicación del ADN la célula entra nuevamente en una etapa de crecimiento de llamada G2. Durante estas tres fases hay una intensa actividad metabólica y crecimiento de la célula, estas tres fases dan cabida a lo que se conoce como INTERFASE. Después de finalizada la fase G2, se produce la división celular o fase M (mitosis). Durante la mitosis se detiene la mayoría de la actividad metabólica de la célula. La secuencia G1 - S - G2 - M - G1 se conoce como CICLO CELULAR. La duración de ls diferentes fases, particularmente de la G1 y G2 son muy variadas y dependen del tipo de célula y de la especie. Cuando la división no progresa o sea se encuentra detenida se dice que la célula se encuentra en un estado G0. La fase G0 se puede presentar por efectos ambientales o bien porque se haya alcanzado una diferenciación terminal en donde se pierda la capacidad de reproducirse como sucede, por ejemplo, con las células cerebrales. En las células eucarióticas que proliferan rápidamente, la fase M ocurre generalmente cada 16 - 24



horas y dura de 1 a 2 horas. Bajo condiciones que favorecen el crecimiento celular, el contenido proteico total de la célula típica aumenta más o menos continuamente a través

del ciclo. Así mismo la síntesis de ARN se produce a una tasa continua, con la excepción de la fase M, cuando los cromosomas están demasiado condensados para permitir la transcripción. La primera manifestación visible de una inminente mitosis es una condensación de los cromosomas. En la mitosis, dos estructuras citoesqueléticas son importantes: a.- El huso mitótico compuesto por microtúbulos y sus proteínas asociadas el cual se encarga de alinear, separar y transportar los cromosomas hijos a cada polo de la célula; y b.- En las células animales, un anillo contráctil

de filamento de actina y miosina muy importantes en la citocinesis. Cuando se produce la duplicación del ADN, las dos copias del cromosoma se pegan a regiones especializadas de la membrana celular y son gradualmente separados por el crecimiento hacia adentro de la membrana entre ellos. La fisión ocurre entre los dos sitios de fijación, de manera que cada célula hija captura un cromosoma.

La fase M está dividida en seis estados; los primeros cinco constituyen la mitosis o división del núcleo. El sexto estado corresponde a la citocinesis o división del citoplasma. Los cinco estados de la mitosis ocurren en un orden estricto, con solución de continuidad y son: PROFASE, PROMETAFASE, METAFASE, ANAFASE Y TELOFASE. La citocinesis comienza durante la anafase y termina casi al final del ciclo mitótico. PROFASE: Los cromosomas comienzan a condensarse, al final comienza la formación del huso mitótico o

acromático y desaparece el nucléolo, En la profase se presenta un estructura llamada ASTER que es formada a partir del nucléolo, de él nacen una serie de microtúbulos que tienen un

arreglo radial, a esta organización se le llama HUSO MITÓTICO O HUSO ACROMÁTICO. En las plantas superiores no se encuentran centriolos pero los microtúbulos se reúnen en regiones pobremente definidas. Los cromosomas duplicados se unen al huso acromático por medio de unas estructuras llamadas QUINETOCOROS (COMPLEJO MULTIPROTÉICO), la unión se da en el centrómero de los cromosomas que en esta fase consta de dos cromátidas hermanas unidas, la



información de donde se forma el quinetocoro específico proviene del ADN del centrómero. PROMETAFASE: Esta fase comienza abruptamente al romperse la membrana nuclear en muchas vesículas. Los microtúbulos del huso hasta ese momento fuera del núcleo logran entrar a la región nuclear y unirse por medio de los quinetocoros a los centrómeros de los cromosomas. Los quinetocoros de los microtúbulos se extienden en dirección opuesta a partir de cada cromátida. El resultado de esta interacción es que una cromátida de cada cromosoma segregará a cada una de las células hijas. Los microtúbulos pegados al quinetocoro juegan un papel esencial en este proceso de segregación: 1.- ellos juegan un papel muy importante en la orientación de cada cromosoma con respecto al eje del huso, de manera que busque un polo. 2.- mueven cada cromosoma hacia la placa metafásica, proceso que dura entre 10 y 20 minutos en células de mamíferos. La prometafase está caracterizada por un período de frenética actividad durante el cual el huso trata de alinear los cromosomas en la placa metafásica. En realidad los cromosomas están rotando violentamente y oscilando atrás y adelante entre los polos del huso, ya que sus quinetocoros están capturando microtúbulos que crecen de uno y otro de los polos del huso y están siendo halados por los microtúbulos capturados. Estos movimientos le permiten a los cromosomas ser segregados al azar en las células hijas.

METAFASE: Los microtúbulos del quinetocoro alinean en un plano as la mitad de los polos del huso a los cromosomas formando lo que se llama PLACA METAFÁSICA.

ANAFASE: La anafase comienza abruptamente con la separación sincronizada de cada cromosoma hijo, cada uno con su quinetocoro y la subsecuente partida hacia los polos opuestos. Todas las cromátidas se mueven a la misma velocidad.

TELOFASE:

De Telos que significa final. Las cromátidas llegan a cada uno de los polos y desaparecen los microtúbulos del quinetocoro. Se forma una nueva membrana nuclear alrededor de cada grupo de cromosomas hijos. La cromatina empieza su proceso de desconcentración y descondensación. Reaparece el nucléolo.



CITOCINESIS: Durante la citocinesis se divide el citoplasma por un proceso llamada segmentación. Aunque la división nuclear y citoplasmática están asociadas, son eventos separados. En animales, la membrana alrededor de la mitad de la célula y perpendicular al eje del huso y entre los núcleos hijos, se dirige al centro y adentro y forma un surco de segmentación, el cual penetra gradualmente hasta separar la célula en dos mitades. El huso mitótico juega un papel importante en determinar donde se dará la segmentación. La citocinesis usualmente

comienza en la anafase y continúa hasta la telofase y siguiente período interfásico. El primer signo visible de la segmentación en células animales es la aparición de un plegamiento y surcamiento de la membrana plasmática durante la anafase. El surco ocurre invariablemente en el plano de la placa metafásica, en ángulo recto al eje mayor del huso mitótico. La mayoría de células se dividen de forma simétrica de forma que las dos células hijas obtienen el mismo tamaño. La segmentación es efectuada por la

contracción de un anillo contráctil formado principalmente por actina y miosina. Este grupo de filamentos se encuentra unido al lado citoplasmático de la membrana celular por un grupo de proteínas. En el caso de las plantas superiores el proceso de citocinesis sufre una modificación debido a la presencia en estas de una pared celular rígida, en este caso se forma una PLACA CELULAR que es un nuevo tabique celular dentro de la célula.

MEIOSIS La meiosis es un tipo de reproducción celular por medio de la cual el número de cromosomas se reduce a la mitad, dando origen a la formación de los gametos, que son células especializadas para la reproducción de seres sexuados. En la fertilización del óvulo



por el espermatozoide, el número de cromosomas se duplica en el cigoto; como, por otra parte sabemos que el número de cromosomas es constante para cada especie tiene que haber antes de la fertilización un proceso de reducción o MEIOSIS (del griego disminución), para evitar que en cada generación se duplique el número de cromosomas. Los gametos o células sexuales derivan de las células somáticas mediante meiosis, es decir, reduciendo a la mitad el número de cromosomas de la especie. A la célula que pose el número completo de cromosomas se le denomina DIPLOIDE, que se simboliza por 2n. Por ejemplo, en las células del hombre hay 46 cromosomas; después de la meiosis ese número se reduce a la mitad; son células haploides (n); estas células están representadas por los gametos: óvulo y espermatozoide. En el humano tienen 23 cromosomas cada uno. Con la excepción de los cromosomas sexuales, un núcleo contiene dos versiones similares de cada cromosoma, uno proveniente del padre y el otro proveniente de la madre, llamados HOMÓLOGOS. A diferencia de la mitosis, en la cual ambas células hijas contienen el mismo número de pares de cromosomas, en la meiosis los gametos derivados contienen sólo un miembro de cada par (el proveniente de la madre o del padre). Este requerimiento provoca un mayor trabajo a la maquinaria de la división celular. La meiosis consta de dos divisiones nucleares sucesivas después de una sola duplicación del ADN. FASES DE LA MEIOSIS: Aunque el proceso de la meiosis se efectúa en forma continua como un todo único para su estudio se ha dividido en fases o etapas: MEIOSIS I a.- PROFASE I: Esta es mucho más complicada que la profase mitótica, arbitrariamente se dividió en cinco estados: LEPTOTENO, ZIGOTENO, PAQUITENO, DIPLOTENO y DIACINESIS. Vale la pena conocer generalidades de lo que sucede en cada una de ellas, pero lo más importante es el ENTRECRUZAMIENTO, pues aumenta la variabilidad en las especies. LEPTOTENO: Los cromosomas tienen aspecto filiforme y no se pueden observar las cromátidas ya que ambas se encuentran juntas. Cada cromosoma se encuentra pegado por ambos extremos a la membrana nuclear por medio de una sustancia o estructura llamada PLACA DE FIJACIÓN. ZIGOTENO: Los cromosomas homólogos comienzan a aparearse, proceso que recibe el nombre de SINÁPSIS. Esto constituye una gran diferencia de la meiosis y la mitosis, pues en esta última no existe el apareamiento. En la sinapsis cada gen es yuxtapuesto con su gen homólogo. Cada par de cromosomas apareados se conoce como DIVALENTE o TÉTRADA. Al aparearse los dos juegos de cromátidas se forma una estructura conocida como COMPLEJO SINAPTONÉMICO. Esta estructura mantiene unidas y alineados los cromosomas homólogos del bivalente y se cree que es requerido para que ocurra el ENTRECRUZAMIENTO (crossing over). Las cromátidas hermanas en cada homólogo son conservadas muy juntas y su ADN se extiende del mismo lado del Complejo Sinaptonémico en una serie de lazos. De esta manera mientras los cromosomas homólogos son estrechamente alineados a lo largo de su longitud en el complejo sinaptonémico, las cromátidas maternas y paternas que se recombinan son



mantenidas separadas. PAQUITENO: Se inicia en el momento en que finaliza la sinápsis y puede durar varios días. En este estado aparecen grandes nódulos de recombinación a intervalos en el complejo sinaptonémico. La recombinación genética ocurre entre DOS CROMÁTIDAS NO HERMANAS. Los sitios donde ocurrió la recombinación son invisibles en paquiteno pero aparecerán más adelante en la siguiente fase como QUIASMAS. El entrecruzamiento hace que la descendencia herede genes provenientes de ambos abuelos, a pesar de que el progenitor respectivo le dio a su hijo una célula germinal que contenía el cromosoma de su padre o madre. La recombinación genética permite que aumente la variabilidad entre la descendencia. En esta etapa los cromosomas se descondensan temporalmente y sintetizan ARN para proporcionar materiales de reserva para el huevo. DIACINÉSIS: En esta fase cesa la síntesis del ARN, se condensan los cromosomas (se engruesan) y se despegan de la membrana celular. Se ven claramente las dos cromátidas de cada cromosoma homólogo. Las cromátidas hermanas permanecen unidas a nivel de los quiasmas. El entrecruzamiento además de generar nuevas combinaciones de genes, es crucial para la segregación de los dos cromosomas homólogos a los núcleos hijos. Esto es debido a que cada entrecruzamiento crea un quiasma, el cual juega un papel análogo al del centrómero en la división mitótica, manteniendo junto a los cromosomas materno y paterno en el huso acromático, hasta la ANAFASE I. METAFASE I Esta fase se inicia cuando se desintegra la membrana nuclear y se forma el huso. Cada par de cromosomas homólogos se disponen independientemente sobre el Ecuador de la célula, para ello es de fundamental importancia los quiasmas que toman la función de los quinetocoros en la mitosis normal. ANAFASE I: Se produce la separación o segregación de los cromosomas homólogos a cada una de las células hijas, en algunos casos se forma una membrana nuclear en cada célula hija pero puede no formarse. Esta fase es de suma importancia en genética pues es en la que se pueden producir o inducir mutaciones al no segregarse algún par de homólogos. TELOFASE I: Se forma la membrana nuclear alrededor de cada grupo de cromosomas y la célula sufre citocinesis, formándose dos células. Al final de la meiosis I, en complemento cromosómico se redujo a la mitad, o sea de tetraploide a diploide, recordemos que en la interface se produce una duplicación del material original, esto es una característica común a mitosis. Los dos alelos de cada gen fueron separados en anafase I y se envió cada uno a una célula diferente. Dos cromátidas separadas son segregadas en la mitosis pero en meiosis se segregan dos cromátidas unidas por un centrómero. MEIOSIS II: Esta es precedida por una corta interface en la cual no ocurre duplicación de los cromosomas. Los cromosomas se descondensan un poco, pero luego se vuelven a condensar



y comienza la profase II. En todos los organismos la profase II es breve, se rompe la membrana nuclear y los cromosomas entran en contacto con el huso mitótico. Al igual que en la mitosis, se detecta una serie de fibras quinetocóricas en cada cromátida hermana que se extienden a cada polo. El resto del comportamiento cromosómico es igual a una mitosis. La diferencia estriba en que hay un sólo cromosoma par en lugar de dos. La división termina con la formación de cuatro células haploides. Las células germinales, además de sufrir meiosis experimentan otras modificaciones para convertirse en óvulos y espermatozoides. El proceso de meiosis es de suma importancia en la reproducción sexual por el intercambio de material genético entre dos seres de la misma especie, lo que produce variabilidad que le permite una mejor adaptación. Del mismo modo en el momento que se produce el entrecruzamiento en la profase I la variabilidad aumenta. La unión de óvulo con espermatozoide, durante la fertilización, restablece el número diploide de cromosomas produciendo un individuo con igual cantidad de información pero distinta en calidad.

Si analizas con detalle el gráfico anterior podrás encontrar una serie de diferencias entre los procesos de mitosis y meiosis resaltando la importancia de estos procesos en la reproducción de las células, en el caso de mitosis y en la reproducción de seres multicelulares complejos como es el caso de la meiosis para la reproducción sexual. Busca con detalle y encontrarás otras más.

Genética La genética es la rama de la Biología que estudia los fenómenos de la herencia, sus variaciones y las leyes que la rigen. El término genética fue utilizado por primera vez por Paterson, un biólogo inglés en el año 1903.



Los caracteres de los seres vivos son transmisibles hereditariamente, pero ¿a qué tipo de caracteres nos referimos? Tanto los caracteres bioquímicos como los fisiológicos y morfológicos de un organismo se pueden heredar. Existen determinados caracteres simples, como el color de ciertas flores, a presencia de pecas en una persona, que se comportan hereditariamente como si dependieran de un sólo factor. Pero también hay otro tipo de caracteres, como el color de la piel humana, que se heredan de una manera multifactorial, es decir, están determinados por varios factores hereditarios. Llamaremos genes a las unidades biológicas de información genética que se autorreproduce y se localiza en una posición definida en un cromosoma determinado. Los genes se encuentran localizados en los cromosomas, que a su vez se encuentran contenidos en el núcleo de todas las células de los organismos eucariotas o eucariontes, o en el citoplasma de los organismos procariotas (reino biológico Monera) que carecen de núcleo. El gen se encuentra localizado en una parte especial del cromosoma llamado locus (loci es el plural de locus). Estas partes en la sinapsis de la meiosis, se encuentran con sus homólogos y se adhieren punto por punto y gen por gen. Cabe señalar que cada cromosoma es diferente a los otros de la célula y contiene una dotación individual de genes particulares, sin embargo, cada célula diploide (dotación cromosómica de los núcleos o células que tienen dos cromosomas de cada tipo) tiene un par de cada uno de estos cromosomas individuales: uno que proviene del gameto femenino y otro del gameto masculino, que dieron origen al organismo de donde proviene la célula. A cada uno de estos cromosomas que constituyen un par se les llama homólogos porque contienen el mismo tipo de genes y suministran las mismas características hereditarias. El número de cromosomas homólogos o pares de cromosomas es constante para una especie dada, aún cuando varía de una especie a otra. De este modo, mientras que en la mosca del vinagre (Drosophila melanogaster) existen cuatro pares, en el gusano parásito Ascaris megalocephala sólo hay dos y en el cangrejo Eupagurus cubetensis se presentan 127, en el hombre debes recordar que el número de cromosomas asciende a 23 pares. En estos casos nos estamos refiriendo a las células diploides, ya que las haploides, como los gametos, tienen una dotación individual de cromosomas por permanecer, en ellas sólo uno de los cromosomas miembros del par, las células haploides tendrán, por lo tanto, la mitad del número normal de cromosomas. Esta reducción cromosómica, como se recordará, se logra a través de divisiones celulares especializadas conocidas como MEIOSIS. Sabemos por experiencia que existe variabilidad genética entre los diferentes individuos de una población. Está se da generalmente como formas alternativas para determinado carácter morfológico o fisiológico; por ejemplo el pelaje de color gris pardusco, blanco o plateado para el conejo doméstico, el color rojo o blanco de los ojos de la mosca Drosophila. Cada una de estas variantes en el color de los ojos de la mosca o bien el color del pelaje en el conejo corresponden a formas alternativas para un gen determinado, conocido como alelo ( del griego allelos, otro) de dicho carácter. Así la mosca presentara un alelo para color rojo de los ojos y otro para el color blanco. Se dice de los alelos que son formas alternativas para un carácter simple o gen, ya que no pueden coexistir dos o más formas en un sólo cromosoma, porque ocupan el mismo sitio o locus dentro de este. Así como no puede existir más de un alelo para un determinado carácter dentro de un cromosoma particular, debes comprender que no pueden existir más



de dos alelos, idénticos o diferentes, dentro de una célula diploide cualquiera. Estos alelos corresponden al par de cromosomas homólogos donde se sitúa el carácter referido. Un hecho curioso, que Gregorio Mendell constató por primera vez al realizar sus estudios de genética con los guisantes, pero que es extensible al resto de organismos diploides, es que aun en aquellos individuos que portan en sus células la información genética para los dos colores diferentes (gris y blanco por ejemplo), el pelaje de su cuerpo no será gris y blanco, sin o gris. En este caso particular podrá procrear descendientes de pelaje gris o de pelaje blanco, pero él tendrá el pelaje gris. En otras palabras, cuando coexisten dos alelos diferentes en una célula, por lo general no se manifiestan morfológicamente los dos, sino uno de ellos predomina sobre el otro. Al gen que surge morfológicamente de un par de alelos distintos se le llama carácter o gen dominante, al otro miembro del par se le denomina carácter o gen recesivo. Se denomina genotipo a toda la información genética que posee un individuo, y

fenotipo a aquella que se expresa morfológicamente. En la especie humana, 22 de los 23 pares del cariotipo poseen cromosomas homólogos muy parecidos entre sí en cuanto a forma y tamaño a estos pares se les conoce con el nombre de autosomas. El vigesimotercer par, en cambio, se constituye con dos tipos diferentes de cromosomas, distinguibles morfológicamente entre sí; es decir existe un dimorfismo cromosómico. A este par se le denomina cromosomas sexuales o heterocromosomas, porque determinan el sexo de todo el individuo.

En la mujer, ambos miembros del par son idénticos y de un tamaño medio; a este tipo de cromosomas se le llama cromosoma X, por lo que la fórmula sexual femenina se simboliza XX. En el hombre, un miembro del par cromosómico sexual es de tamaño medio e idéntico al cromosoma X femenino; el otro es muy pequeño y se denomina cromosoma Y. La fórmula sexual para el hombre es, por lo tanto XY. Se considera Johan Gregor Mendell (1 822 - 1 884), monje austriaco como el padre de la genética. Mendell empieza a experimentar, a mediados del siglo pasado, con el guisante de jardín Pisum sativum para tratar de explicar la transición de características hereditarias. Reúne sus resultados durante ocho años, los cuales finalmente resume en dos grandes leyes, conocidas ahora como mendelianas. La publicación de sus trabajos, en 1866 y 1869, pasa desapercibida. Es hasta 1900, cuando Carl Correns en Alemania, Hugo de Vries en Holanda y Eric Von Tserchmark en Austria descubren su importancia. Mendell no vive para verlo, pues muere en 1884 cuando aún era abad en el convento en cuyo jardín, pacientemente, aportó a la ciencia una nueva rama del conocimiento.



I Ley de Mendell: "Ley de la segregación de los caracteres" Cuando se cruzan dos variedades de organismos de raza pura que contengan dos caracteres contrastantes, la primera generación de sus descendientes (F1) será uniforme y sólo se manifestará uno de los caracteres, al cual se llamará dominante. El otro carácter no se exteriorizará morfológicamente y se le denominará recesivo. Cuando se permite a esta primera generación cruzarse libremente entre sí, se observa que el 25% de su descendencia (F2) reaparece el carácter que había desaparecido morfológicamente, el 75% restante mostrará el carácter dominante. II Ley de Mendell: "Ley de la distribución independiente de los caracteres" Esta ley nos indica que cuando se observa el comportamiento hereditario de varios pares de caracteres, esos se segregan independientemente unos de otros. Para establecer esta ley, Mendell observó las cruzas de híbridos para dos pares de caracteres, es decir dihíbridos. Así, cruzó una línea pura cuyas semillas eran lisas y amarillas con otras cuyas semillas eran verdes y rugosas. Para toda la generación F1 mostró semillas amarillas y lisas, lo cual puso en evidencia que éstos eran los caracteres dominantes. Al permitir la autofecundación de la generación F1 se obtuvieron en la generación F2 : 315 semillas amarillas lisas, 101 semillas rugosas y amarillas, 108 semillas verdes lisas y 32 verdes rugosas. Un análisis de estos resultados nos muestra una proporción aproximada de 9:3:3:1. Como se aprecia en los resultados que hemos visto para un dihíbrido, se trata simplemente de aquellos que esperaríamos parado monohíbridos que actuaran de manera independiente. La herencia en el ser Humano En el ser humano, por causa de cuestiones éticas, morales, religiosas y de índole le práctica, no se pueden realizar experimentos genéticos, como los que se realizan en vegetales y animales no racionales. El genetista, persona dedicada al estudio de la herencia, no se puede escoger el aparear personas o decidir sobre la eliminación de personas con algunas malformaciones genéticas. Por otro lado, el promedio de vida entre una generación y otra es de aproximadamente 25 años, de tal forma que un investigador, a lo largo de su vida, a lo sumo podrá estudiar tres generaciones. En la actualidad, los avances de la Biología Celular y de la Biología Molecular, han permitido conocer la forma como se transmiten los caracteres de la especie humana. Herencia Ligada al Sexo: Anteriormente se creía que los cromosomas sexuales sólo poseían información para determinar el sexo y heredar características sexuales. En la actualidad, se sabe que en los cromosomas sexuales existen gran cantidad de genes que informan de otras características somáticas, como sucede en la especie humana. A estos genes se les denomina genes ligados al sexo y a la herencia que transmiten, herencia ligada al sexo. Estos genes se encuentran principalmente en el cromosoma X, el cual es de mayor tamaño



que el Y. Alteraciones ligadas al sexo Varios estudios han descubierto que algunas alteraciones se trasmiten a través de los cromosomas sexuales, por ejemplo el daltonismo, la hemofilia y la ictiosis. Daltonismo: Es un defecto visual que consiste en la dificultad para distinguir el color rojo y el color verde. Se debe a la presencia de genes recesivos anormales localizados en el segundo cromosoma X, que se denota así XX*. Las mujeres no padecen la enfermedad, porque los cromosomas XX son iguales por lo tanto, si el gen recesivo se encuentra en uno de ellos, el otro será normal y dominante; pero la mujer si es portadora de estos genes a las siguientes generaciones. En los varones, debido a que los cromosomas no son iguales, la presencia del gen recesivo X* provoca que se puede manifestar la enfermedad. Hemofilia: Es una enfermedad que se caracteriza por la falta de capacidad de la sangre por coagular. Se transmite igual que el daltonismo, con la diferencia de que la alteración se localiza en el primer cromosoma X*X; por tal motivo, una mujer , X*X, será portadora, mientras que un hombre X*Y, presentará la enfermedad. Ictiosis: Es una enfermedad poco frecuente, la cual provoca agrietamiento de la piel. La ictiosis puede tener herencia autosómica, es decir dominante y recesiva a la vez; la forma recesiva ligada al cromosoma XX* es la más severa. Caracteres que dependen de un sólo par de alelos. El albinismo es un carácter que depende de sólo un par de alelos o genes. Este defecto consiste en la falta de melanina en la piel , cabello y los ojos. La explicación del albinismo es la siguiente: el gen M, encargado de la síntesis de melanina, es dominante, y el gen m, que no se pueda realizar esta síntesis es recesivo. Cuando nace un individuo mm será albino. Estas personas tienen el iris azul o rojo, padecen de miopía y otras anomalías de la vista. Otros caracteres que se deben a un par de genes alelos, son : la sindactilia, menor número de dedos; la polidactilia, más de cinco dedos; la braquidactilia, dedos muy cortos. Caracteres que dependen de varios genes alelos. Un carácter hereditario que depende de varios genes, es el color de la piel. Como se sabe, los hijos de personas con tez blanca son blanca y los hijos de gente con tez negra, negros. Los hijos de blanco con negra o de negro con blanca son mulatos. Por el contrario, los hijos de mulatos, poseen fenotipos variados; son: blancos, mulatos claros, mulatos oscuros y negros. Esto implica que el color de piel, no depende de un solo para de genes, sino de dos o más pares de genes.



Otros caracteres que dependen de varios genes, son: la estatura, la longevidad, la resistencia a enfermedades, la corpulencia. MUTACIONES Cuando una célula se va a reproducir, el ADN se duplica antes de que ocurre la división; de esta manera, las características de la célula se conservan y se transmiten de una generación a otra. Ocasionalmente, pueden ocurrir pequeños cambios en la transcripción del mensaje escrito en el ADN, lo que provoca una alteración del código; esta alteración se conoce con el nombre de mutación. La mutación se define como un cambio brusco del material genético y que es heredable. Una mutación se manifiesta, por una alteración del fenotipo del portador.

El organismo que padece una mutación se denomina mutante. Las mutaciones ocurren al azar, esto quiere decir que pueden ocurrir en cualquier momento y en cualquier tipo de célula. Sin embargo no todas las mutaciones son observables, porque la mayoría forma alelos recesivos; estos necesitan estar en organismos homocigotos para que puedan manifestarse en el fenotipo. Si la mutación es dominante y ocurre en las células de cuerpo o somáticas, se altera sólo el tejido involucrado, en cambio si la mutación ocurre en células sexuales, dicha mutación siempre se manifiesta en los descendientes. Las alteraciones pueden aumentar el número de cromosomas o disminuirlo; esta alteración tiene lugar

durante la meiosis; en ese momento, los cromosomas no se reparten de manera equitativa en los gametos, si algún gameto de estos es fecundado, transmite las alteraciones a su descendencia. Tipos de Mutaciones Las alteraciones que dan lugar a las mutaciones pueden ser de tres tipos: mutaciones génicas, mutaciones cromosómicas, y mutaciones genómicas. Las mutaciones génicas afectan a los genes y a su estructura física y química. Generalmente involucran un sólo caracter hereditario y se les llama también puntiformes. Estas se presentan al momento de darse la copia del ADN, donde se produce un error en la copia, como resultado de este error estructural, pueden surgir mutaciones tales como las siguientes: el albinismo, la hemofilia, el daltonismo y algunas anemias como la anemia drepanosítica. La mayoría de estas mutaciones tiene caracter recesivo, lo cual significa una ventaja para el individuo, pero no así para la especie. Las mutaciones cromosómicas son el resultado de alteraciones en la estructura del cromosoma y como consecuencia, una alteración en el orden de distribución de los genes. Pueden ocurrir en los autosomas como también en el heterocromosomas. Las mutaciones genómicas consisten en un exceso en el número de cromosomas o en

Enanismo



un déficit de los mismos. Existen dos tipos de alteraciones cromosómicas: autopoliploidía y aneuploidía. La autopoliploidía, se presenta cuando uno o varios pares de cromosomas se encuentran repetidos. En este caso, se presentan organismos triploides, con tres juegos de cromosomas (3n), y tetraploides (4n); estos casos son muy frecuentes en los vegetales. La aneuploidía se manifiesta cuando en un solo para de cromosomas está aumentado o disminuido el tamaño de un cromosoma. En la especie humana existen varios casos de estas alteraciones cromosómicas; se le conocen con el nombre de síndromes, algunos de estos son:

a. Síndrome de Down. Este síndrome, producido por el aumento de un cromosoma en el par 21 o 22, se conoce con el nombre de trisomía 21 o 22. Se manifiesta por retardo mental y diversas malformaciones fisiológicas; la mayoría de personas con Síndrome de Down muren antes de la pubertad.

b. Síndrome de Turner. Se produce por una disminución en un cromosoma sexual X; sólo lo padece el sexo femenino; los individuos que lo padecen son estériles, debido a que sus órganos no están bien desarrollados.

c. Síndrome de Klinefelter. Se produce por el aumento de un cromosoma sexual X; es propio de individuos del sexo masculino, los cuales son estériles debido a que sus testículos están atrofiados.

Aparentemente, la relación entre el ambiente y la genética no existe, pero se ha descubierto que la frecuencia con que aparecen algunas mutaciones, se puede deber a la presencia de ciertos parámetros ambientales, tales como la temperatura, y las radiaciones de ciertas sustancias químicas. Los factores ambientales causantes de las mutaciones se conocen como agentes mutagénicos; estos pueden ser bióticos o abióticos. Entre los agentes bióticos mutagénicos se encuentran ciertos virus, los cuales se asocian con el ADN de la célula parásita y originan cambios en el material genético de la célula huesped, lo cual provoca la aparición de tumores y malformaciones. Entre los agentes abióticos se encuentran: los rayos X, rayos ultravioletas, las radiaciones nucleares y otras radiaciones solares. También son agentes mutagénicos abióticos ciertas sustancias químicas como la nicotina, la parafina, la cafeína, el gas mostaza, el formol, el metano, ciertas drogas (LSD) y los colorantes artificiales. Durante los últimos años se ha observado que algunos contaminantes del medio, principalmente metales pesados y plaguicidas, al ser incorporadas en las cadenas alimenticias, provocan mutaciones en los animales y plantas. Importancia de las mutaciones Las mutaciones son importantes porque constituyen la base de la variabilidad en los organismos. Con el tiempo, la suma de estos cambios se define como evolución. La mayoría de las mutaciones son perjudiciales pues hacen al individuo menos eficiente para sobrevivir en su medio. Cuando las alteraciones son más profundas, entonces el individuo muere pronto y se dice que la mutación es letal. Muchas mutaciones tienen carácter recesivo y sí pueden mantenerse durante generaciones y no serán evidentes, hasta



que se dé la condición propicia para manifestarse en el fenotipo. Algunas veces son benéficas para el ser vivo y así, por selección natural, esta condición llevará a la formación de una nueva especie. Por selección artificial es posible aprovechar determinadas características heredables en los individuos, que se utilizarán en asuntos de salud, economía y otros. Tal es el caso de las razas de perros, ovejas, ganado sin cuernos, flores dobles, las naranjas Washington, las uvas sin semillas, las plantas compactas de palma aceitera, entre otras.

BIODIVERSIDAD.

En el planeta Tierra existen, según los cálculos más recientes, aproximadamente tres millones de clases de seres vivos, que la pueblan con una gran diversidad de formas. Tal cantidad constituye una dificultad para su estudio, por tal razón, se ha tratado de clasificarlos en grupos o reinos que reúnan conjuntos de seres vivos con características comunes. Antiguamente, los seres vivos se agrupaban en dos reinos: animal y vegetal. En la actualidad, la clasificación se hace de acuerdo con criterios diversos, lo que permite una división más precisa de la naturaleza; hoy se reconocen cinco reinos: Monera, Protista, Fungi, Plantae, y Animalia.

CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS Para clasificar los seres vivos se utilizan dos tipos de criterios: a.- EXTRÍNSECOS Son los que toman en cuenta las características superficiales del objeto como lo son: la forma, textura, forma, tamaño. Estos criterios generalmente son convencionales, arbitrarios y muy relativos, debido a que dependen de la percepción de un individuo o un grupo de personas. Las primeras clasificaciones eran de este tipo, y son llamadas empíricas, porque se construían con base en la experiencia que los seres vivos obtenían de su medio. Estas clasificaciones daban lugar a las clasificaciones artificiales. b.- INTRÍNSECOS Toman en cuenta las características internas y externas de los objetos o seres vivos que se quieren clasificar, utilizan: la composición, estructura, grado de organización, e incluso su origen. Para hacer una clasificación con este tipo de criterio, es necesario hacer un análisis profundo y detallado del conjunto de objetos o seres vivos por clasificar. En todas las ciencias se utilizan los criterios intrínsecos para realizar cualquier tipo de ordenamiento o clasificación. En Biología, las clasificaciones actuales emplean este tipo de criterio, por lo que son denominadas científicas. PRIMERAS CLASIFICACIONES Las personas comenzaron a clasificar el mundo viviente, apoyándose en el



conocimiento empírico; distinguían los frutos comestibles y venenosos, entre los animales salvajes y los domesticables. Estas clasificaciones se caracterizaban por ser rudimentarias y de tipo utilitario. La primera clasificación de la naturaleza fue realizada por Aristóteles; el agrupó a los seres de la naturaleza en tres grandes grupos: reino Mineral, reino Animal, reino Vegetal. De estos tres reinos, el que mejor estudió y clasificó fue el reino animal, lo dividió en dos grupos: animales racionales y animales irracionales; en el primer grupo sólo se encontraba el ser humano. Los animales irracionales los dividió en dos grupos: enaima, incluía todos los vertebrados con sangre roja, y anaima, todos los invertebrados. la anterior es un ejemplo de clasificación artificial, debido a que utilizaba características convencionales para separar los objetos y seres vivos. Teofrasto, discípulo de Aristóteles, clasifica los vegetales conocidos en su época en tres grupos: arbustos, árboles y hierbas. Esta clasificación fue muy conveniente hasta el siglo XVI Durante la edad media, sobresalió la clasificación de vegetales elaborada por San Alberto Magno, la cual se fundamentaba en características exteriores de las plantas, forma de las hojas y tipos de frutos. John Ray, en 1704, inicia la utilización del término especie como un grupo de organismos semejantes que pueden reproducirse, esto lo introdujo en la publicación de su obra Historia General de las Plantas donde describió más de 18 000 plantas de las islas Británicas. El sueco Karl Von Linné, inicia su actividad científica con el estudio de plantas y sus órganos de reproducción; esto le proporcionó datos para clasificarlas en forma sistemática y metódica. En 1 758, en la segunda edición de su obra Sistema Naturae, estableció los criterios para realizar una clasificación objetiva de todas las especies conocidas en su época. Dentro de los criterios sobresalen los siguientes: a.- A cada especie biológica se le debe asignar un nombre científico, el cual será único y universal; no podrán existir dos especies con el mismo nombre por semejantes que sean. b.- Cuando una especie reciba dos o más nombres científicos asignados por distintos investigadores, se respetará el más antiguo. c.- Los organismos deben nombrarse con dos palabras en latín, esto se denomina nomenclatura binomial o binaria. La primera designa el género (conjunto de seres animales o vegetales que tienen características semejantes), y la segunda, la especie (Categoría taxonómica que agrupa al conjunto de seres que presentan las mismas características, genéticamente deben tener la capacidad de cruzarse entre sí y cuyos descendientes son también fértiles). d.- El nombre del género se deberá escribir con mayúscula inicial, y el que se refiere a la especie, con letras minúsculas. Ambos nombres se escribirán con letra cursiva o subrayados. Aún cuando su clasificación fue muy avanzada para su época, todavía es una clasificación artificial. En la actualidad, la nomenclatura para designar las especies se basa en las reglas, arriba mencionadas, propuestas por Linné. Por ejemplo, el perro se llama Cannis familiaris. Este nombre permite diferenciarlo del lobo, Cannis lupus, y a la vez expresa la



relación entre ambos, pertenecientes al mismo género Cannis. El nombre científico responde a la forma del organismo, la semejanza con otra especie, la localidad donde se encontró, un científico destacado o por el comportamiento que manifiesta. Por ejemplo: Mimosa delicatissima, que se caracteriza por retraer sus hojas al tacto. Plinia puriscalensis, especie endémica de la zona protectora de la Cangreja. NIVELES DE CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS La rama de la Biología encargada de clasificar los seres vivos se denomina Taxonomía o Sistemática. Esta reúne a los organismos en diferentes grupos, denominados taxones o categorías taxonómicas. Las principales categorías taxonómicas son las siguientes: reino, tipo o división, clase, orden, familia, género, especie y raza o subespecie. De acuerdo con la nomenclatura binomial, la clasificación de los seres vivos se realiza en varios niveles o categorías. Todo estudio sobre Taxonomía debe considerarse incompleto si no incluye definiciones de los diferentes grupos. En un sentido formal, cabe definir la especie como un grupo de individuos susceptibles a ser cruzados entre sí en condiciones naturales, y aislados desde el punto de vista reproductivo de los restantes grupos taxonómicos. En la práctica rara vez se dispone de toda la información necesaria y se considera a la especie como un grupo de individuos que "podría" adaptarse a esta definición y que puede identificarse como un grupo distinto basándose en un criterio digno de confianza, generalmente tipo morfológico. Si la enfocamos conceptualmente, la especie es una unidad evolutiva, sea cual sea el método de selección de la misma. Se define género como un grupo de especies estrechamente relacionadas entre sí. Esta definición sin duda no es tan satisfactoria como la de formal de especie, ya que el vocablo estrechamente implica opinión. En realidad, sin embargo, tal hecho no constituye un problema grave pues la mayoría de los taxónomos exigen que exista un grado análogo de continuidad para las especies de un género. La familia está compuesta por géneros relacionados entre sí, el orden de familias afines, y así sucesivamente. Como cada nivel debe valorarse al grado de contigüidad, las definiciones se hacen cada vez menos objetivas. Es evidente, partiendo de comparaciones, que lo que es un orden en un Phylum puede equipararse a una clase o a una familia en otro. CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS Vale la pena recordar que en la clasificación de los seres vivos se tiene problema con la clasificación de los virus por no poder realizar la función reproducción por si mismo, característica que es propia de los seres vivos, se localizan en el umbral que separa lo vivo de lo no vivo. No son seres celulares, ni se mueven por si mismos. Están vivos cuando han infectado una célula, pues no son capaces de realizar sus actividades metabólicas de manera independiente. Los virus infectan tanto al ser humano como a animales inferiores y plantas causando diversas enfermedades



En la clasificación propuesta por R. H. Whittaker se reconocen cinco reinos, en orden de complejidad manifiesta: MONERA, PROTISTA, FUNGI, PLANTAE y ANIMALIA. La clasificación se hace no sólo por su aspecto físico sino a las relaciones de tipo filogenético. Las dos líneas evolutivas responden a diferencias en la evolución del núcleo celular, recordaremos que los dos tipos de células de acuerdo al grado de complejidad de sus estructuras son: EUCARIOTAS Y PROCARIOTAS, entendiendo la primera como las células que mantienen su núcleo rodeado por una membrana nuclear y por ello el núcleo se encuentra definido. En la segunda, este comportamiento no se presenta, sino que aparece como una mancha amorfa. Los seres más simples son los de tipo PROCARIÓTICOS como los del reino MONERA. Los más complicados son los EUCARIÓTICOS como los otros, o sea, PROTISTA, FUNGI, PLANTAE y ANIMALIA. REINO MONERA Los organismos del reino monera son unicelulares, de tipo procarióticos, o sea carecen de membrana nuclear, además no poseen mitocondrias ni flagelos complejos. Se reproducen principalmente de manera asexual a través de gemación o de fisión binaria. Se nutren por absorción, aunque algunos son fotosintéticos como las cianobacterias. En este reino se incluyen las bacterias y las algas verde azul. Algunos autores incluyen los virus dentro de esta clasificación. Su función ecológica es actuar como desintegrador de plantas y animales muertos, permite a los productores aprovechar el Carbono, Nitrógeno, Fósforo y Azufre. Tipos Principales a.- Tipo Eubacterias: Representa las bacterias verdaderas. Generalmente producen endosporas, es decir, estructuras de resistencia que forman las bacterias cuando las condiciones ambientales son adversas. Si la endospora cae en un medio propicio, da origen nuevamente a la bacteria. b.- Tipo Espiroquetas: Las espiroquetas son bacterias de forma espiralada, altamente móviles, con flagelos cubiertos por una envoltura externa de la célula. No forman esporas. Algunas son de vida libre y otras viven como parásitos, un ejemplo de ellas es Treponema pallidum causante de la enfermedad de transmisión sexual llamada Sífilis. c.- Tipo Cianobacterias: Son conocidas también como algas azul-verdoso o cianofitas, pueden constituir células individuales o formar colonias. Todas ellas realizan la fotosíntesis con la liberación de oxígeno. REINO PROTISTA El reino Protista incluye organismos, casi todos unicelulares, con células eucarióticas,



de nutrición fotosintética, aunque algunos la realizan por absorción. La reproducción puede ser asexual o en algunos casos sexual. Pueden ser móviles o no. La mayoría son especies acuáticas. Su función ecológica es ser depredador de bacterias, son parásitos de otros organismos. Además se encuentran en depósitos geológicos. Tipos Principales: a.- Tipo Euglenófitas: Las Euglenas son organismos fotosintéticos, móviles, provistos de flagelos. Anteriormente los botánicos las clasificaban como plantas por ser organismos fotosintéticos, y los zoólogos los clasificaban como animales por sus características y movilidad. b.- Tipo Crisófitas: Algas doradas. La mayoría son microscópicas y están provistas de un caparazón de sílice. Entre estas encontramos las diatoméas. c.- Tipo Esporozoos: Todas las especies de este tipo son parásitas y no presentan medios de locomoción en sus etapas adultas. La mayoría se reproduce por esporas. d.- Tipo Zoomastigina: También conocida como mastigóforos o flagelados. Este grupo se caracteriza por desplazarse por medio de flagelos. Uno de ellos es Tripanosoma cruzi productor del Mal de Chagas. e.- Tipo Sarcodarios: Son llamados también amibas. Se caracterizan por desplazarse por seudópodos o falsos pies. Pueden ser de vida libre o vivir como parásitos, inclusive del hombre. f.- Tipo Ciliofora: Estos organismos se desplazan por medio de cilios, algunos solamente durante su etapa juvenil. Los ciliados son organismos que no pierden los cilios en su etapa adulta. Un ejemplo de este son los Paramecios. REINO FUNGI Está formado por los hongos. Son organismos multicelulares, con núcleos eucarióticos. Carecen de pigmentos fotosintéticos y de plastidios. Presentan nutrición de tipo de absorción y viven embebidos en un medio alimenticio, al cual descomponen. Los ciclos reproductivos incluyen tanto procesos sexuales como asexuales. Los hongos se clasifican de acuerdo a los mecanismos de reproducción sexual. Son importantes como desintegradores de plantas y animales muertos lo que permite que se puedan aprovechar de nuevo el Carbono, el Nitrógeno, el Fósforo y el Azufre. Algunos hongos son comestibles. También los hay útiles para la elaboración de medicinas como la penicilina que se produce por hongos del género Penicillium. Principales tipos: a.- Tipo cigomycetes:



Es probablemente el tipo más primitivo de los hongos verdaderos. Se distingue de los demás porque sus esporas sexuales son cigotos libres. Las esporas sexuales están encerradas en un saco llamado esporangio. Las esporas asexuales son móviles en las formas acuáticas. Como representantes de los cigomycetes encontramos a los mohos, los del género Phytophtora causantes de gran cantidad de enfermedades en cultivos como la papa, el tomate, chile, y otros. b.- Tipo Ascomycetes: Las esporas sexuales están encerradas en sacos llamados ascas. Las esporas asexuales no están enceradas, sino libres en los extremos de unos filamentos especiales del cuerpo vegetativo de estos hongos, llamados hifas. Entre los ascomycetes más conocidos tenemos a los géneros: Aspergillus, Penicillium, y a las levaduras. Algunos son de importancia comercial como lo es Mycosphaerella musicola causante de la Sigatoka en el banano. c.- Tipo Basidiomycetes: La estructura distintiva de todos los basidiomycetes es el bacidio, una célula reproductora en forma de maza en cuyo extremo se forman las esporas sexuales o basidiosporas. La producción de esporas asexuales es muy rara. Dentro de este tipo están consideradas todas las especies conocidas vulgarmente como hongos o setas y las royas, como la del café (Hemileia vastatrix). d.- Tipo Deuteromycetes: Esta categoría es heterogénea y artificial. En ella se agrupan todos los hongos para los cuales no puede determinarse a que categoría pertenecen, por desconocerse su reproducción sexual. e.- Tipo Micomycetes: Todos los líquenes se agrupan dentro de este tipo. Los líquenes son un ejemplo de mutualismo entre un hongo y un alga. El hongo es generalmente un ascomycete o un basidiomycete, y el alga puede ser tipo eucariótica o procariótica. Existen ceca de 12 000 especies diferentes de líquenes. REINO PLANTAE El reino Plantae está formado por aproximadamente 320 000 especies. La mayoría son terrestres y otras son acuáticas. Las características más sobresalientes de los vegetales son las siguientes: a.- Son organismos multicelulares con células eucarioticas, (que se agrupan en tejidos, órganos y sistemas) provistas de pared celular y con pigmentos fotosintéticos dentro de plastidios, que le permiten captar la luz del sol y realizar la fotosíntesis. b.- El modo principal de nutrición se da a través de la fotosíntesis, o sea son autótrofas, y como característica adicional encontramos que almacenan sus reservas en forma de almidón. c.- Viven ancladas a un sustrato; en general, no son móviles, por carecer de estructuras de locomoción. d.- Reproducción principalmente sexual, con ciclos alternantes de generaciones haploides ( con células provistas de un sólo juego de cromosomas) y diploides (células provistas de un doble juego de cromosomas).



Las plantas se clasifican en: Plantas No vasculares y Plantas Vasculares. PLANTAS NO VASCULARES. Las plantas no vasculares no tienen tejidos especializados de conducción de sustancias a lo largo de las estructuras que los conforman. Entre las plantas no vasculares tenemos: Plantas Clorófitas: Son unicelulares se organizan en colonias, en las cuales se nota especialización y división del trabajo. Tienen nutrición fotosintética por la presencia de clorofila a, b, y c. Habitan en agua salada y dulce. Su reproducción puede ser sexual o asexual. Plantas Feófitas: Son exclusivamente marinas. Tienen clorofila a, y c, y además un pigmento llamado fucoxantina. Son algas que alcanzan hasta cien metros. Plantas Rodofitas: Son marinas. Tienen clorofila a y c, además ficoeritrina, que es un pigmento color rojo. Plantas Briófitas y Traqueófitas. Todas las plantas terrestres siguen un ciclo vital, en el que el cigoto permanece dentro del órgano sexual femenino. Donde obtiene agua y alimento de los tejidos maternos, mientras se desarrollan y da lugar a un embrión. Es por eso que a las briófitas y a las traqueófitas se las clasifican juntas en el subreino Embryophyta. Las briófitas comprenden a los musgos; las hepáticas, los antoceros o ceratófilos. Los vegetales de este tipo son plantas pequeñas que carecen de raíces, tallos y hojas verdaderas; absorben agua y nutrientes a través de toda la superficie de la planta. Estas plantas suelen vivir en lugares húmedos y muy sombreados, como el piso de los bosques, a la orilla de los ríos, la superficie de las rocas o la corteza de los árboles. PLANTAS VASCULARES. Son las plantas dominantes en nuestros días. Tienen raíz, tallo, hojas y tejidos conductores xilema y floema. Entre los más primitivos, que no presentan semillas, están los juncos y los licopodios; entre los más especializados están los helechos. Los helechos se distinguen de las otras plantas vasculares inferiores por la estructura de la hoja, la anatomía del tallo y la presencia de esporangios, a los que se les llama Soros. Habitan en lugares húmedos y sombreados. Plantas Vasculares con Semilla. Se caracterizan por la formación de semillas; estas son estructuras que albergan el embrión durante la etapa inactiva. Producen dos tipos de esporas: las micrósporas que originan los gametos masculinos o polen, y las megásporas, que



originan los gametos femeninos u ovocélulas. Hay dos clases de plantas con semilla: las gimnospermas y las angiospermas. Las plantas gimnospermas poseen tejidos muy bien desarrollados. Tienen las semillas desnudas, es decir, no están dentro de un ovario, y carecen de frutos. Entre las gimnospermas se encuentran las cicadáceas, las cuales se encuentran en regiones tropicales y subtropicales; las coníferas, como el pino, el abeto y el roble son biológicamente los más evolucionados. Las gimnospermas se adaptan mejor a la vida terrestre. El gametófito está reducido a unas cuantas células en los tejidos de esporófito. La unión de los gametos se hace con la ayuda del viento o la dispersión del polen por los insectos, y el desarrollo de un tubo polínico. Al principio de su crecimiento, el embrión del esporófito es nutrido y proregido, no por una planta gametófita, como en los musgos y helechos, sino por el endospermo de la semilla. Las plantas angiospermas difieren de las gimnospermas por la abundancia de los vasos del xilema, por la formación de flores y frutos y además por la formación de un pistilo, a través del cual crece el tubo polínico para alcanzar el óvulo. El gametófito consta de algunas células completamente parásitas del esporófito, es decir, del árbol o mata conocidos. Los órganos de la reproducción de las angiospermas se encuentran en las flores. La flor de una angiosperma es un tallo modificado, que lleva círculos concéntricos de hojas especializadas en la reproducción. Una flor típica comprende cuatro anillos concéntricos unidos al receptáculo, o parte ensanchada del tallo floral. El primer anillo está formado por pequeñas hojas verdes llamados sépalos, están los pétalos de colores brillantes para atraer a los insectos. En el interior de los pétalos están los estambres, órganos masculinos de la flor y en el centro, un anillo de pistilos o varios de estos, fusionados en uno solo. La semilla puede estar formada por una sola estructura denominada cotiledón o por dos de éstos. El cotiledón es una estructura de reserva de sustancias nutritivas que se encarga de nutrir al embrión durante la etapa inicial de la vida de la nueva planta. De acuerdo al número de cotiledones: las plantas angiospermas se dividen en dos grandes grupos: monocotiledoneas, las que poseen sólo un cotiledón como el maíz y el arroz; y dicotiledoneas , que poseen dos cotiledones, como el maní y el frijol. REINO ANIMALIA El Reino Animalia o metazoa comprende aproximadamente 1422000 especies, las cuales constituyen el 73% del total de los seres vivos; sus características son las siguientes: .- Son organismos pluricelulares, es decir, están formados por muchas células, que se organizan en órganos y sistemas diferentes. .- Las células son de tipo eucariótico. .- No son capaces de producir su propio alimento, ni realizan la fotosíntesis, por lo tanto, necesitan de las plantas o de otros animales para alimentarse. Son heterótrofos. .- Responden con rapidez a los cambios o estímulos que se producen en el ambiente. .- Pueden desplazarse por medio de diferenes órganos, con los cuales mueven su cuerpo o parte de él. El reino animal se divide en dos grupos: invertebrados y vertebrados.



LOS INVERTEBRADOS: Son los animales que carecen de esqueleto interno. Los invertebrados forman el grupo más numeroso de los seres vivos, se dividen en varios grupos, a saber tenemos: Poríferos: Son organismos acuáticos que tienen el cuerpo perforado por una serie de poros. Los poríferos carecen de aparato digestivo, respiratorio, excretor y circulatorio; realizan sus fuinciones, filtrando agua contínuamente a través de su cuerpo. Un ejemplo de estos es la Esponja de Mar. Celenterados: Son seres vivos que tienen el cuerpo con forma de saco; son seres acuáticos. El ciclo vital de los celenterados tiene dos fases: el pólipo y la medusa. Un ejemplo de ellos es el de los Corales. Gusanos: Los gusanos se dividen en dos tipos: planos (Plantelmintos) y redondos (Asquelmintos). La mayoría son de vida libre y otros son parásitos. Un ejemplo de gusano plano es la duela del Hígado y la Tenia; y de gusano redondo, la lombriz de Tierra y los nemátodos. Moluscos: Son animales de cuerpo blando, es frecuente que protejan su cuerpo con una concha. Constan de: cabeza, masa viceral y órganos de locomoción, como los tentáculos de los pulpos, o un pie muscular, como los caracoles. Las almejas y los mejillones son moluscos. Artrópodos: Estos organismos forman el grupo más numeroso de los seres vivos; comprenden aproximadamente el 85% de los invertebrados y habitan en el medio acuático y terrestre. Se dividen en cuatro subgrupos: Arácnidos; arañas y escorpiones; Miriápodos: ciempiés; Insectos: escarabajos y libélulas; y Crustáceos: camarones y cochinillas. En el cuerpo de los artrópodos se distinguen cuatro partes: cabeza, tórax, abdomen y extremidades. Equinodermos: Son animales marinos que se caracterizan por poseer espinas; algunos poseen tentáculos. Ejemplo: erizos y las estrellas de mar. LOS VERTEBRADOS: Son los animales que presentan un esqueleto interno y un nivel de organización muy elevado. El número de vertebrados es muy grande; no obstante, sólo representan el cinco por ciento del total de las especies animales que viven en el planeta. Los vertebrados se dividen en cinco clases: peces, anfibios, reptiles, aves y mamíferos. El tamaño de los vertebrados varía desde unos cuantos milímetros en algunos peces, hasta unos treinta y tres metros de longitud, como la ballena azul. Los vertebrados tienen esqueleto, el cual puede ser cartilaginoso, y óseo. Peces: Todos son acuáticos, su cuerpo está cubierto de escamas y se desplazan por el movimiento de las aletas. Todos son poikilotermos ( no regulan su temperatura por mecanismos propios ) y respiran por medio de branquias.



Anfibios: Son vertebrados de vida acuática y terrestre que tienen sangre fría. La anatomía de los anfibios sufre diversos cambios con el tiempo; esto se conoce con el nombre de metamorfosis. Cuando los anfibios nacen no poseen extremidades, tienen cola, respiran por branquias y reciben el nombre de renacuajos. Cuando los renacuajos crecen, pierden las branquias, desarrollan pulmones y extremidades, y se convierten en adultos, ejemplos de estos son las salamandras y las ranas. Reptiles: Son vertebrados acuáticos y terrestre de sangre fría y respiración pulmonar, tienen el cuerpo cubierto de escamas; no poseen patas o las tienen muy cortas; para desplazarse reptan, es decir, se arrastran por el suelo, la mayoría de los reptiles son carnívoros. Ejemplos:cocodrilos, tortugas y serpientes. Aves: Animales con alas, pico córneo y la piel cubierta por plumas. El esqueleto de las aves está adaptado para el vuelo, aunque algunas como las gallinas y las avestruces no lo hacen. Respiran por medio de pulmones y son homeotermos ( regulan su temperatura corporal por mecanismos propios ). Las aves pueden regurgitar el alimento para dar de comer a sus crías. Ejemplos: colibríes y palomas. Mamíferos: Son los vertebrados que amamantan a sus crías; tienen el cuerpo cubierto de pelo; son homeotermos y presentan respiración pulmonar. Los mamíferos se dividen en tres subclases: .- Prototerios: mamíferos ovíparos, es decir, que nacen por medio de huevos; ejemplo el ornitorrinco. .- Metaterios: mamíferos vivíparos, cuyas crías completan su desarrollo dentro de una bolsa o marsupio; ejemplo los canguros. .- Euterios: todos son vivíparos y el embrión se desarrolla por completo dentro de la madre, donde se nutre a través de la placenta. Ejemplos perros, delfines y seres humanos.

EVOLUCIÓN El término evolución es usado en forma generalizada para expresar el desarrollo o transformación de un sistema a través del tiempo. La evolución puede considerarse como un proceso de transformación constante de la materia, desde el origen del Universo hasta nuestros días. En este proceso, quedan comprendidas tanto la evolución de la materia orgánica como la inorgánica. La evolución orgánica no es tan simple ni sencilla de comprender, como la llevada a cabo por otros sistemas que evolucionan y con los cuales el hombre tiene un contacto directo. las estructuras de un ser vivo requiere de grandes modificaciones: para que estas ocurran es necesario que transcurran muchas generaciones desde el organismo que inició ese cambio, hasta tener un organismo con la modificación completa. Estas modificaciones se llevan a cabo como una necesidad de esos organismos de adaptarse a cambios que se dan en el medio en que ellos se desarrollan.



Una definición que se adapta de evolución es el desarrollo a través del tiempo que experimentan los seres vivientes para adquirir una mejor y más completa adaptación al medio. La evolución de la materia orgánica se divide en dos grandes etapas: El origen de la vida y la evolución biológica. a.- La etapa del origen de la vida comprende los procesos que posibilitaron la transformación de la materia inorgánica en materia orgánica y, a partir de esta, la formación de las primeras células. Ocurrió desde hace 3 900 hasta 3 500 millones de años. b.- La etapa de la evolución biológica es el proceso de transformación de unas especies en otras, mediante una serie de variaciones que han sucedido a lo largo de millones de años. Comprende desde la aparición de las primeras bacterias, hace 3500 millones de años hasta nuestros días. Debemos recalcar que la evolución biológica se alimenta diariamente de las variaciones recibidas a partir de: a.- las mutaciones, sean inducidas o naturales, b.- La reproducción sexual, al inducir la mezcla e interacción de las características de madre y padre, dando seres distintos en cada concepción, además que el proceso mismo de la reproducción involucra la formación de gametos por el mecanismo de la meiosis induciendo la variabilidad por el entrecruzamiento. HIPÓTESIS SOBRE LA EVOLUCIÓN. De todas las evidencias que apoyan la evolución, ninguna por si misma explica el mecanismo que gobierna el proceso, el hombre examina las evidencias que tiene y trata de explicar el fenómeno. Dentro de las evidencias en que se apoyan podemos citar: Paleontológicas: aquellas apoyadas en restos y huellas de organismos del pasado. Anatómicas: al comparar las estructuras de organismos se encuentran que están

emparentadas y que tienen orígenes comunes y supone que a lo largo del tiempo han sufrido cambios para dar respuestas a las necesidades de los individuos y de los hábitats en los que se desarrollan.

Embriológicas: comparando los embriones de organismos como los peces, aves, reptiles, anfibios y mamíferos se encuentra que tienen un desarrollo similar y que luego cambian de acuerdo al medio en el que se irán a desenvolver.

Bioquímicas: se establecen por los rastros de ADN y la interrelación entre organismos, se analiza la coincidencia entre las cadenas de ADN.

A medida que surgen se valoran nuevas evidencias, las viejas hipótesis se refuerzan o se



descartan y son reemplazadas por otras. HIPOTESIS DE OPARÍN. Es el autor principal de concepto del origen químico de la vida. Escribió un libro " El origen de la vida sobre La Tierra", en el cual explica que las sustancias orgánicas se formaron en un medio carente de vida. 1.- Las sustancias coloidales se separaban a partir del líquido ambiental en forma de gotitas microscópicas (gotitas coacervadas). 2.- Recalcó la necesidad de que existiera diversidad en la composición química y física entre las gotitas coacervadas. 3.- Creía que se realizaba una especie de relación natural entre esas estructuras prebióticas. Unas gotitas mejor equilibradas químicamente y más estables físicamente "sobrevivían" más tiempo y tendrían un periodo mayor para desarrollarse. Las gotitas más variables aumentaban lentamente de tamaño, ya que existía coordinación entre reacciones de degradación y síntesis. 4.- Conforme las gotitas aumentaban de tamaño eran más susceptibles de fragmentación, debido a las alteraciones del medio. 5.- Estos fragmentos contendrían todo el complemento de sustancias químicas del cuerpo progenitor, los cuales continuarían el proceso de crecimiento, desarrollo químico y con el tiempo, fragmentación. 6.- La fragmentación sucedería al azar y sería gradualmente reemplazada por mecanismos internos de escisión que más adelante conducirían a mecanismos más exactos de división celular. HIPÓTESIS DEL USO Y DESUSO DE LAMARCK Poco después de 1 800 Jean Baptista Lamarck, en su hipótesis sobre la "herencia de características adquiridas" trató de explicar la evolución. Se puede resumir de la siguiente manera: 1.- El medio introduce la necesidad de una nueva estructura o cambio en un organismo. 2.- El organismo trata de resolver esa necesidad. 3.- En respuesta a su esfuerzo la estructura del organismo se modifica. 4.- El cambio en la estructura es transmitido por el organismo a su descendencia. Un ejemplo clásico de esta hipótesis es la evolución del cuello de la jirafa.



HIPÓTESIS DEL EQUILIBRIO PUNTUADO Establece que los organismos no sufren cambios durante períodos de tiempo muy largos y que en un momento determinado existe un salto evolutivo y que surgen nuevas especies que reemplazan a las anteriores. Se apoya en los registros fósiles que no presentan continuidad, pero tiene el inconveniente de que se ha establecido que los cambios en el medio que son muy bruscos provocan, muchas veces, extinciones masivas y pocas generaciones de nuevas especies, sino por el contrario que otras que no tenían oportunidad de expresarse lo hicieran. HIPÓTESIS DEL GRADUALISMO Establece que los organismos sufren cambios progresivos y constantes a lo largo de su existencia provocados por los cambios graduales del medio, tiene el inconveniente que los registros fósiles presentan saltos que dejan vacios en el desarrollo probable de los organismos. HIPÓTESIS DEL MUTACIONISMO Ya en el siglo XX, el botánico holandés Hugo de Vries (1848-1935), basándose en los trabajos de Mendel, modifica la teoría de Darwin y establece las bases del mutacionismo. Según el botánico holandés, existen dos tipos de variaciones: las modificaciones y las mutaciones. - Las modificaciones son cambios en los organismos debidos a factores medioambientales, es decir, que son consecuencia de la relación de los individuos con el medio natural en el que viven y se desarrollan. Estas variaciones no se heredan, no se transmiten a la descendencia. - Las mutaciones son cambios en el código genético, en el ADN de los individuos. Sus orígenes son mucho más complejos que los de las modificaciones. Este tipo de variaciones sí se transmiten hereditariamente a la descendencia. Son, por tanto, las que dan explicación a la evolución de las especies y al surgimiento de especies nuevas. Así pues, según el mutacionismo, la evolución se produce a causa de las mutaciones. Sin embargo las mutaciones no siempre son ventajosas, ni favorecen la adaptación de los individuos al medio natural. En este sentido, las mutaciones son insuficientes para explicar el proceso evolutivo. HIPÓTESIS DE DARWIN Su hipótesis de Selección Natural se puede resumir en los siguientes puntos: 1.- Los organismos presentan variaciones de muy distintos tipos.



2.- Los organismos producen generalmente más progenie de la que puede sobrevivir hasta el estado adulto. 3.- El medio selecciona, de la progenie, los más adaptados. 4.- Esto ocasiona que las especies se vayan cambiando a través del tiempo. Otro científico de renombre fue Wallace quién llegó, en investigación independiente, a las mismas conclusiones sobre la evolución. Es por eso que a ambos científicos se les hace reconocimiento y la Teoría en general se llama. Teoría de Darwin y Wallace. HIPÓTESIS SINTÉTICA O NEODARWINISTA La hipótesis que defiende mayoritariamente la biología actual es la sintética de la evolución, también llamada neodarwinismo. Apoyándose en los nuevos progresos de disciplinas como la zoología, la paleontología o la biología molecular, esta pretende hacer una síntesis, aunando y armonizando la selección natural de Darwin y el mutacionismo. Por un lado, Las mutaciones explican las variaciones azarosas que se producen en los organismos (son el motor de la evolución). Por otro lado, la selección natural dirige el curso de la evolución eliminando las variaciones menos ventajosas y haciendo que sobrevivan los individuos mejor dotados, es decir, aquellos en los que se han producido mutaciones favorables para la adaptación al medio. ORIGEN DE LA DIVERSIDAD DE ESPECIES ¿Cuál es el origen de la diversidad biológica? ¿De dónde han surgido tantos miles y miles de animales y plantas? la respuesta la encontramos en la rama de la ciencia llamada Biología Evolutiva, que tiene que ver con la variación en el material genético (ADN) y la acumulación de estas variaciones que son, posteriormente, cribadas en un proceso selectivo en el que intervienen diversos factores siendo el más ubicuo la SELECCIÓN NATURAL. Entendemos por selección natural el hecho de que aquellos organismos portadores de variantes hereditarias que les confieren algún plus de eficacia y por tanto de capacidad de supervivencia y de dejar descendientes, tienen más probabilidades de transmitir sus genes a las generaciones futuras, con lo cual aquellas variantes genéticas que confieren mayor adaptabilidad acaban haciéndose dominantes. La selección natural es un mecanismo direccional puesto que, al seleccionar aquellos organismos que presentan una determinada ventaja que les confiere mayor aptitud y con ello mejor adaptación frente al medio en el que viven, tiende a hacer cambiar las poblaciones en un sentido dado.



FUERZAS ELEMENTALES DE LA EVOLUCIÓN El proceso de la evolución, o sea aquellas variaciones dadas en una especie determinada a lo largo del tiempo, se alimenta de varias fuerzas, entre las que podemos encontrar con mayor importancia las siguientes: 1.- Mutaciones; 2.- Reproducción Sexual; 3.- Deriva Genética; y 4.- Desplazamiento genético al azar. MUTACIONES Entendemos por mutaciones, los cambios bruscos producidos en el material genético de un individuo, o sea en el ADN, y que por lo tanto puede heredarse a las generaciones venideras. Recordaremos que las causas de las mutaciones pueden ser muchas entre ellas tenemos, las radiaciones de alta energía, algunos productos agroquímicos, drogas y otros, también se pueden presentar por errores azarosos en la duplicación del material hereditario o en las divisiones celulares; reduccional (meiosis), o duplicacional (mitosis) Las mutaciones pueden influir de dos formas en la evolución pues pueden dar como resultado un cambio positivo, favoreciendo la aptitud de individuo, o un cambio negativo, yendo en contra de la adaptación al medio. Vale la pena hacer notar que en cualquiera de los casos entra en juego la Selección Natural sobre los integrantes de la población, limitando o favoreciendo el desarrollo de los mismos. REPRODUCCIÓN SEXUAL Recordaremos que en el proceso de la reproducción sexual es necesaria la presencia de dos individuos de sexos diferentes, los cuales, en muchos casos presentan variedad en la manifestación de sus características, y al realizarse la combinación pueden exacerbar las características positivas, o bien presentarse las características negativas que al ser sometidas a la selección tenderán a desaparecer. La reproducción sexual es importante ya que dentro del proceso de formación de las células sexuales (meiosis) se produce un fenómeno llamado ENTRECRUZAMIENTO en donde se barajan nuevamente los genes de los cromosomas homólogos, abriendo un abanico de posibilidades en las combinaciones génicas.



DERIVA GENÉTICA Es un proceso no direccional. Procede del error de muestreo que se produce en cada generación cuando todos los genes presentes en una población solamente algunos son transfereridos a la descendencia. Se trata de un error no direccional porque en cada generación el error cambia de dirección. Mientras que en un momento dado prima a unos genes y reduce la presencia de otros, generaciones más adelante pueden tener efectos distintos, incluso contrarios. DESPLAZAMIENTO GENÉTICO AL AZAR Se produce cuando se presentan algunas características dentro de una población en mayor grado que otras, dicho desplazamiento puede estar regido por cambios en las condiciones ambientales del medio o bien por desplazamientos en los hábitats y por ello de los hábitos de alimentación de los organismos. El desplazamiento genético es un proceso direccional que disminuye la variabilidad de las poblaciones, pues tiende a uniformar las características dominantes dentro de la población. ESPECIACIÓN Cuando por alguna causa dos grupos de poblaciones van divergiendo puede llegar a suceder que los individuos de ambos grupos ya no puedan aparearse entre si. En este caso tendremos dos especies distintas. Una especie es un grupo de organismos que presenta características comunes y que al aparearse puede tener descendencia fértil. La divergencia de las poblaciones naturales se ve lógicamente favorecida, cuando estas poblaciones evolucionan es lugares distintos, y especialmente si se trata de zonas aisladas (islas auténticas o localidades que por algún mecanismo de aislamiento, un brazo de mar, un desierto, entre otros, se comportan como islas funcionales). De ahí que las poblaciones insulares sean a menudo tan ricas en especies singulares, que no se dan en otros lugares más que allí. Las barreras geográficas que frenan la expansión de las poblaciones biológicas son, en primera instancia, las causantes de la especiación o formación de nuevas especies. Así, cuando poblaciones de la misma especie quedan separadas por una barrera, están sometidas a ambientes diferentes, a menudo muy diversos, de forma que la selección natural actúa sobre el conjunto de genes de cada población es muy diferente y ocasiona, a la larga, una diversificación genética notable entre las poblaciones separadas. Cuando esta diversificación es lo bastante importante como para impedir el entrecruzamiento entre los individuos de tales poblaciones diferenciales en el caso que se encuentren (espontánea o artificialmente), es que cada una de estas poblaciones constituye una especie diferente. Los biólogos evolucionistas han discutido largamente sobre si otros mecanismos de



aislamiento, diferentes al geográfico, puedan ser causa de especiación. Los más puristas consideran que no, ya que argumentan con cierta sutileza que para que se dé otro aislamiento (etológico, ecológico, estacional, entre otros) ha de haber en primer lugar un aislamiento geográfico que lo propicie y que, en todo caso sin aislamiento geográfico no sería posible la diferenciación genética de las poblaciones en curso de separación (pero no separadas todavía). El aislamiento ecológico se produce cuando dos especies viven en una misma zona pero en hábitats ligeramente diferentes: dos especies de pulgones que viven sobre plantas diferentes, dos poblaciones de peces que viven en aguas de diferente salinidad, etc. Por otro lado, el aislamiento estacional es el que se produce cuando dos especies entran en celo o llegan a la reproducción en dos épocas diferentes. Este mecanismo es el que mantiene separadas por ejemplo dos grupos poblacionales de ranas, la rana roja y la rana temporaria, que pese a ser interfértiles se mantienen como especies separadas porque en aquellos lugares donde se superponen sus áreas de distribución, sus períodos anuales de reproducción difieren ligeramente. El área de distribución de una especie es el territorio que ocupa, en el cual vive. En este territorio sólo ocupa las zonas que le son propicias, o dicho de otra manera, su hábitat. Hay especies biológicas cuya área de distribución comprende, de hecho todo el mundo. Dichas especies se denominan especies cosmopolitas, como ejemplo de estos tenemos la mosca común, el área de distribución no guarda ninguna relación con la abundancia relativa de la especie o la densidad de la población. El caso contrario de las especies cosmopolitas es el de aquellas especies de escasa distribución, que sólo viven en áreas muy restringidas. En tales casos se habla de especies endémicas. El aislamiento geográfico es un factor que determina la aparición de especies endémicas en las islas, ya sean estas verdaderas o que actúen como tales porque constituyan hábitats diferentes. Frente a las áreas de distribución continuas, que se extienden a través de una región de forma continuada, existen las áreas discontinuas, que están constituidas por dos o más extensiones separadas por zonas en las que a pesar de ser lugares adecuados para la presencia de la especie, ésta no la habita. Un área discontinua o disyunta significa que la especie en un pasado más o menos lejano, habitaba en las zonas intermedias que actualmente separan los diversos fragmentos del área en las cuales, sin embargo, se extinguió pasando a ocupar posteriormente sólo las zonas actuales. Las causas de la extinción, en estas zonas intermedias, han de relacionarse, en la mayoría de los casos con la variación ambiental (del clima, de la vegetación, de los depredadores) en un sentido que la especie en cuestión no ha podido superar. Vale la pena resaltar la labor que ha realizado el hombre dentro del proceso evolutivo, ya que si tomamos en cuenta que desde la aparición de la agricultura y la ganadería ha logrado desplazar la tendencia de los rasgos a su antojo, resaltando las características de las especies que le convengan mejor y logrando la adaptación de individuos a zonas en que al natural no se presentaban. Así mismo la modificación al ambiente



realizada repercute sobre la línea evolutiva que tomen las especies. FACTORES QUE AFECTAN LA BIODIVERSIDAD Tenemos en nuestro país una gran cantidad de especies que representa el 6% de la biodiversidad del mundo. Desafortunadamente no somos conscientes de que toda esa riqueza es vulnerable, está amenazada o se encuentra en eminente peligro de desaparecer debido a varios factores, a saber: la deforestación,

la caza y captura de especies,

la comercialización, los proyectos de desarrollo,

otros factores, como la introducción de especies exóticas que compiten con las

endémicas.

Equilibrio Humano Regulación y homeostasis

Todo ser vivo, tanto los organismos simples como los ya evolucionados, realizan una serie de funciones que deben ser coordinadas y reguladas para que se desarrollen adecuadamente. Esta regulación es necesaria para responder a los estímulos y adaptarse a los cambios del medio ambiente, esto permite a los seres vivos vivir en armonía con su medio ambiente. Una característica sorprendente del medio interno es la de permanecer constante, sin importar los cambios, algunas veces severos, con las condiciones externas. La temperatura del ambiente externo puede variar desde el punto de congelación hasta más de 38ºC, sin embargo la temperatura interna permanece cerca de 37ºC. El fisiólogo francés Claude Bernard (1813-1878) dijo: “todos los mecanismos vivientes, tan variados como son, tienen un solo objeto: el de preservar constantes condiciones de la vida en el medio interno". El principio de Bernard, el ambiente interno provee una forma de considerar la multitud de actividades fisiológicas dentro de un organismo complejo; como consecuencia muchos controles fisiológicos han evolucionado para mantener el medio interno sin variaciones. Una de las características más importantes de los mecanismos fisiológicos de control, es la de estar dentro del sistema que regulan. Estos controles manifiestan el sistema de equilibrio, que es aquel, cuyas características totales no cambian. El estado de equilibrio dinámico en los seres vivos se llama homeostasis, y se consigue por medio de mecanismos de autorregulación, la respuesta a un aumento o descenso en la cantidad de alguna sustancia en el cuerpo es característico de todos los sistemas homeostáticos.



La temperatura corporal de un animal poiquilotermo es la misma del ambiente y por eso son llamados de sangre fría ( ranas, culebras, lagartijas) pero aun cuando estos animales varían su temperatura de acuerdo con el ambiente, en algún momento son capaces de mantenerla constante, mediante respuesta de comportamiento que les permite sobrevivir, la capacidad que tienen los animales para regular su temperatura influye directamente en la regulación de reacciones enzimáticas y químicas, esto les permite permanecer en equilibrio ante los cambios bruscos de temperatura, por mucho que varíen las condiciones ambientales. En aves y mamíferos la producción de calor está equilibrada de modo dinámico con la pérdida de éste, de modo que se mantiene siempre una temperatura interna constante en su cuerpo. Se dice que estos animales son de sangre caliente o “homeotermos”. Existen una serie de mecanismos reguladores en los seres vivos que les hace mantener constante su temperatura, si estos mecanismos no existieran se originarían alteraciones a nivel del sistema nervioso e incluso podrían ocasionar la muerte. Regulación de la temperatura: La homeostasis es el método por medio del cual se mantiene constante la temperatura del cuerpo de un animal de sangre caliente, si se eleva la temperatura del ambiente externo, una región especial del encéfalo, el hipotálamo, estimula la transpiración de la glándulas sudoríparas. El hipotálamo está formado por un tejido particularmente sensitivo a los cambios de temperatura de la sangre que pasa por él. El aumento en la transpiración enfría el cuerpo, esto se debe al hecho de que las moléculas de agua absorben calor del cuerpo cuando se evaporan de la superficie de la piel, a medida que la temperatura del cuerpo desciende, disminuye la estimulación del hipotálamo, esto produce una reducción en la velocidad de transpiración. Función del hipotálamo: La constante de la temperatura se mantiene gracias a un sistema automático llamado termostato que se encuentra en el hipotálamo, que controla la temperatura corporal y dispara los mecanismos apropiados de regulación. Aunque la superficie de la piel está cubierta de receptores para el calor y el frío, éstos no están directamente implicados en la regulación de la temperatura interna, los receptores de la piel únicamente señalan cambios de temperatura externa y estas señales se dirigen a los centros conscientes del cerebro, no pasando por el centro inconsciente del hipotálamo. La hormona tiroidea aumenta el ritmo metabólico, la piel de una persona cuyas glándulas tiroideas no funcionan normalmente siempre está fría y se quejan de la falta de calor en su cuerpo. Las glándulas tiroideas como las sexuales se encuentran bajo el control de la hipófisis que a su vez está regulada por el hipotálamo, si sigue en descenso la temperatura la glándula suprarrenal produce adrenalina, que también eleva el ritmo metabólico del cuerpo aumentado la producción de calor. En los sistemas homeostáticos, funciona un mecanismo de retroalimentación, mediante lo cual lo que sale del sistema, entra nuevamente girando las instrucciones o provocando la respuesta adecuada para mantener el equilibrio. Se conocen dos tipos de retroalimentación o “Feed Back” en los sistemas autorreguladores:



La retroalimentación negativa

Es la que produce un cambio en la dirección del sistema y lo dirige en otro sentido, se llama también retroalimentación correctiva, por ejemplo, en el caso humano el aumento de sudor por efecto de un ejercicio físico continuo trae como respuesta la disminución de la temperatura del cuerpo.

La retroalimentación positiva

Trabaja en la misma dirección del sistema y más bien es reforzada.

Cuando aumenta la temperatura se excita el nervio vago y los procesos de combustión disminuyen, se dilatan los vasos cutáneos para aumentar la irradiación de calor, aumentado además la sudoración. Regulación del azúcar en sangre: La glucosa es el principal carbohidrato combustible presente en la sangre y, en el caso de muchos órganos, el combustible básico. El plasma sanguíneo lo conduce a todas partes del cuerpo. En el tejido adiposo es la materia prima de la síntesis de ácidos grasos (lipogénesis) y del glicerol activado necesario para convertir los ácidos grasos inestables en grasas neutras más estables (esterificación). El metabolismo de la glucosa es importante en el uso, la restitución y la distribución de todos los mecanismos metabólicos, de manera pues, que las alteraciones bruscas de las concentraciones de azúcar en sangre afectan el funcionamiento y la salud del organismo poniendo en peligro su vida. Cuando las concentraciones de azúcar son bajas se debe a que el encéfalo consume por completo la glucosa como combustible. Varias hormonas actúan conjuntamente para que el azúcar de la sangre se mantenga estable, pero la más importante es la insulina. Un gran número de órganos están encargados de mantener la glucosa en sangre a un nivel constante, estos son, el hígado, el páncreas, la porción medular de la glándula suprarrenal y el hipotálamo, éste, sirve como centro regulador principal. Cuando se toma alimento, entran grandes cantidades de glucosa a la sangre a través de la vena porta la cual va del intestino delgado al hígado, en el hígado se metabolizan la glucosa a glicógeno que va a ser almacenado. Para que se mantenga el nivel de azúcar sanguíneo, el hígado libera pequeñas cantidades de glucosa en la vena hepática que va del hígado al corazón a través de la vena cava. Mecanismos adaptativos para mantener la regulación del medio interno: Los mamíferos se adaptan a los excesos de temperatura y buscan mecanismos que les permita controlarlos, ellos buscan alternativas para protegerse de las temperaturas que les afecten su organismo, existen en el organismo sistemas que les permiten controlarla y poder mantener el equilibrio con el medio ambiente. Las migraciones: Constituyen mecanismos adaptativos que les permiten regular su medio interno, éstas, pueden ser altitudinales, que son las que están asociadas a los cambios de clima y se ve más que todo en las aves y mamíferos, ya que buscan mejores condiciones ambientales que les permita sobrevivir.



Existen otros mamíferos, como las ballenas que realizan migraciones latitudinales en busca de alimentos y de mejores condiciones que les permitan conservar el calor en los depósitos de grasa que hay en su piel, para regular la temperatura y el metabolismo. Hibernación: La realizan los animales para ajustar el gasto energético, en el período que antecede a la hibernación, los animales se preparan fisiológicamente sobrealimentándose y depositando grasa en su organismo y esto les provoca la quietud en su organismo. En los animales que hibernan se producen cambios fisiológicos, pero no dejan de percibir las alteraciones del medio exterior. Cuando la temperatura desciende de forma brusca y sostenida, el cerebro envía corrientes a los músculos para ponerlos en movimiento y el individuo comienza a titiritar, éste es un mecanismo automático de los músculos del esqueleto provocando escalofrío, en ese momento decimos “se me puso la piel de gallina”, porque hubo contracciones en la musculatura lisa de la piel; en muchos mamíferos y pájaros la contracción de estos músculos provoca la erección de plumas o pelos, lo que produce una capa de aire que rodea al cuerpo y sigue como aislante térmico. La estivación: Es el nombre que se le da a los animales que reducen sus funciones metabólicas para sobrevivir en zonas templadas que afrontan períodos de sequía prolongados. Un ejemplo de este mecanismo adaptativo es el del camello. Una de las ventajas de este animal es que excreta una orina más concentrada, lo que significa que no requiere de tanta agua para disolver sus productos de desecho, además él puede perder proporcionalmente más aguan que el ser humano y seguir funcionando bien. Otra característica de los camellos es que toleran las fluctuaciones de la temperatura interna hasta 6 ºC. Mecanismo de Regulación Hormonal: Existen varios mecanismos de regulación mediante los cuales, las hormonas mantienen el equilibrio entre el medio interno y externo del organismos (homeostasis). A.- la secreción de algunas hormonas es regulada directamente por la necesidad de disponer de ellas. Un nivel alto de calcio en la sangre suprime la producción de paratormona, un nivel bajo la estimula. El nivel de azúcar en la sangre actúa directamente sobre los islotes de Langerhans promoviendo en ellos la respuesta apropiada; la presión osmótica de la sangre desencadena la producción de vasopresina y por consiguiente su propio reajuste, esto se hace con la ayuda del sistema nervioso. B.- En algunos casos, la respuesta de una glándula a nivel de la sustancia que ella regula, tiende a ser lenta. La demora en la respuesta puede causar fluctuaciones nada beneficiosas por encima y por debajo del nivel deseado. Esto se puede corregir con la acción de una segunda hormona que actúa antagónicamente con respecto a la primera. La acción antagónica de un par de hormonas que serían, la insulina-glucagón y paratormona , proporciona al organismo un mecanismo de control y regulación para restablecer el equilibrio homeostático cuando ocurra cualquier perturbación. C.- En tercer lugar existe otro sistema de autorregulación que produce una relación entre



la tirotropina y la tiroxina ; en donde quiera que una hormona estimule la producción de la segunda hormona, se encuentra que la segunda actúa a la vez en el sentido de suprimir la producción de la primera. La función de la tiroxina consiste en incrementar la tasa del metabolismo de los hidratos de carbono y grasas, así como la síntesis y degradación de proteínas dentro de la célula. La tirotropina (TSH), denominada también hormona estimulante de la tiroides, es una hormona que tiene como función regular y estimular las hormonas tiroideas. También permite el buen desarrollo de las células tiroideas. La tirotropina es producida por pituitaria anterior (lóbulo anterior de la hipófisis) que produce y secreta hormonas que regulan diferentes procesos fisiológicos en el organismo. Podemos decir también, que este mecanismo está dado por la manera como los altos niveles de estrógeno mantienen constante la producción de tirotropina , aquí se trata de un sistema de autorregulación para mantener la homeostasis. Regulación nerviosa y hormonal: Muchos estímulos provocan una respuesta casi inmediata, un pinchazo en una mano provoca el retiro de la parte afectada inmediatamente, la visión de un objeto peligroso determina un comportamiento preventivo en seguida. Es necesario un control rápido que alerte de tales situaciones al organismo frente a la realidad, este tipo de coordinación se verifica por medio de nervios sensitivos que conducen la sensación hasta el centro nervioso y nervios motores que llevan la orden emanada de dicho centro hasta el órgano encargado de ejecutarla. Es lógico pensar que en los organismos más complejos la respuesta en algunos casos debe ser inmediata, interviniendo la coordinación nerviosa y en otros la respuesta es lenta y se efectúa por medio de la coordinación hormonal. Cuanto más evolucionado es un organismo más complejo será el mecanismo de regulación y coordinación que éste debe desarrollar, el ser humano no está exento de esta regla ya que todos los actos de la vida están coordinados y regulados por el sistema nervioso. CAUSAS DE LAS ENFERMEDADES. Las causas de las enfermedades son muy numerosas, entre las más importantes podemos citar: a.- Enfermedades causadas por agentes biológicos, como virus y bacterias. Como ejemplos de este grupo tenemos: la tuberculosis, la gripe, el SIDA, algunas enfermedades de transmisión sexual, el tétano. b.- Enfermedades causadas por parásitos. Por ejemplo tenemos: la amibiasis, infección causada por amebas; la helmintiasis, enfermedades causadas por áscaris, tricocéfalos , oxiuros. c.- Enfermedades causadas por alteraciones orgánicas, por ejemplo: la arteriosclerosis, la diabetes, la hipertensión arterial. d.- Otros agentes de equilibrio. Existen otro tipo de agentes que causan desequilibrios como lo son: Las intoxicaciones producidas por sustancias químicas que producen envenenamiento; los accidentes, sobre todo los de tránsito, los cuales dejan miles de personas afectadas cada año; la drogadicción, por sustancias que producen adicción como alcaloides, estupefacientes, alcohol y cigarrillo. Todos ellos provocan una serie de desequilibrios, especialmente en el sistema nervioso; el estrés, provocado por las diferentes



actividades a que los humanos nos vemos sometidos corrientemente. MECANISMOS DE PREVENCIÓN Los mecanismos básicos para prevenir las enfermedades se dirigen hacia el agente, el huésped y el ambiente, y son los siguientes: a.- Hacer el ambiente inocuo: Mediante la higiene personal, de los alimentos, de los utensilios de cocina, de la casa; mediante la eliminación de las fuentes de infección cercanas a los lugares de población. Por ejemplo una forma de hacer inocuo el ambiente al cólera, es hervir, durante quince minutos el agua y lavar con agua limpia los alimentos que se comen crudos. b.- Mejorar la resistencia del huésped: Mediante una dieta balanceada, la aplicación de vacunas y la administración oportuna de medicamentos si la enfermedad se presenta. Los niños reciben un esquema completo de vacunación para evitar enfermedades. LA ADICCIÓN Y SUS CONSECUENCIAS PARA LA SALUD La adicción es un término que se aplica a la dependencia hacia alguna sustancia química. Las más importantes, desde el punto de vista médico y social son las dependencias a los fármacos o drogas, al alcohol, y a la nicotina. Las sustancias que crean dependencia tienen la capacidad de inducir un cambio en el estado psíquico, ya sea estimulante o tranquilizador. La dependencia puede ser física, psicológica o ambas. Dependencia física: Es cuando el deseo de ingerir la sustancia se debe a la necesidad biológica, porque dicha sustancia ya se ha integrado en el metabolismo del organismo. Dependencia psicológica: Consiste en el deseo de tomar determinada sustancia por el placer que experimenta el sujeto, quien intenta repetir el consumo, aunque no esté obligado por la necesidad física. CAUSAS DE LAS ADICCIONES La mayoría de las adicciones se adquieren durante la adolescencia y son ocasionadas por diferentes factores de tipo físico, psicológico, cultural y social. Entre las principales causas de las adicciones están las siguientes: a.- La búsqueda de identidad, el rechazo a la autoridad, las exigencias sociales y la necesidad de tener nuevas experiencias. b.- Los conflictos que se generan por la desintegración familiar, la falta de comunicación y afecto entre los miembros de la familia. c.- Las presiones del grupo a que pertenece o se desea pertenecer. d.- Un ambiente en el que es fácil disponer de drogas y la cercanía de algún adicto o traficante persuasivo. e.- La publicidad de las bebidas alcohólicas y el tabaco, dirigida principalmente hacia la juventud, pues presenta anuncios donde los jóvenes son los protagonistas.



f.- Factores genéticos y de la personalidad, especialmente en el alcoholismo. MEDIDAS PREVENTIVAS: Es importante que la mayoría de las medidas preventivas se dirijan a los adolescentes. Algunos puntos que se deben tomar en cuenta para la prevención de las adicciones, son los siguientes: a.- Informar a los jóvenes sobre los peligros de consumir drogas y de los "experimentos", puesto que de una droga menor es posible pasar a otra más peligrosa. b.- Advertir a los jóvenes y adultos sobre los daños que causan las drogas, el alcohol y el tabaco al organismo. c.- Proporcionar ayuda psicológica a los jóvenes o a sus padres, cuando la requieran; tal ayuda puede ser necesaria para enfrentar problemas familiares, fracasos escolares, conductas agresivas o depresivas. d.- Contrarrestar la propaganda comercial (dirigida generalmente a los jóvenes), con propaganda del sector salud sobre las conveniencias de dejar de fumar y evitar la ingestión de bebidas alcohólicas.

ECOLOGÍA La ecología es la rama de la biología encargada de estudiar los seres vivos, su medio y las relaciones que se establecen entre ellos. La ecología es una ciencia muy reciente; este término fue utilizado por primera vez por el biólogo alemán E.Haekel; se deriva del griego oikos (casa, hábitat o morada) y logos (estudio). En ese sentido estricto, podemos decir que la ecología es el estudio de los organismos "en su casa", es decir, en su medio. Cuando se habla de ecología, se debe definir el término ecosistema, que es el conjunto formado por los elementos bióticos, los seres vivos y los elementos abióticos, medio donde viven los seres vivos. Un ecosistema puede ser muy grande como un océano o un bosque, por ejemplo, o pequeño, una charca o una planta Bromeliacea. Para el estudio de un ecosistema, es necesario un cuidadoso análisis de las diversas condiciones ambientales del lugar: humedad, temperatura, luminosidad; y de las funciones y exigencias de cada especie que allí vive: tipo de alimentación, hábitat, competencia entre ellos, enfermedades. En la actualidad, la ecología aparece como una ciencia muy compleja, cuyo objetivo es no sólo el estudio de los ecosistemas, sino también ordenar y administrar sus recursos. Esto permite ofrecer soluciones y alternativas a los problemas ambientales de cualquier tipo. La ecología amplía, progresivamente, su campo de estudio, con el fin de resolver una serie de problemas concretos y urgentes que las personas han creado, por ejemplo, la contaminación. También la ecología pretende formar conciencia sobre la importancia de la preservación de la naturaleza, pues la pérdida del medio, implica la pérdida de valores de los seres humanos. Los estudios ecológicos se realizan mediante la recolección de datos en el campo y su análisis posterior en el laboratorio. Estos datos deberán aportar información relativa al



biotopo y la biocenosis. .- BIOTOPO: Es el conjunto formado por el medio, el sustrato y los factores que afectan a los seres vivos. .- BIOCENOSIS: Es el grupo de seres vivos o poblaciones que ocupan un área natural. El estudio del biotopo comprende dos partes: estudio del sustrato del ecosistema (suelo y agua), y el estudio del clima. Por ejemplo, la temperatura, tipo de suelo, cantidad de lluvias, número de ríos. El estudio de la biocenosis abarca el análisis del número de especies de la flora y fauna y las relaciones que hay entre las poblaciones de seres vivos entre si y con su medio. ELEMENTOS DEL ECOSISTEMA Un ecosistema está formado por todos los seres vivos e inertes que existen en un lugar determinado, es decir, por los elementos bióticos y abióticos. Elementos Bióticos: Los seres vivos poseen características que los distinguen de los otros elementos de un ecosistema. Un organismo nace y se alimenta para crecer y desarrollarse: responde a los estímulos externos, se adapta a su medio, se reproduce y muere, son ejemplos de estos seres: los animales, las plantas, los hongos y todos los microorganismos. La actividad de los seres vivos modifica constantemente los elementos abióticos de un ecosistema. Por ejemplo, dos sitios cercanos y parecidos pueden presentar distintas características, de acuerdo con las diferentes especies de seres vivos que habitan en los dos sitios. Un arrecife de corales es un sorprendente ejemplo de cómo los seres vivos modifican el medio, pues gracias a la actividad de los corales, que son unos animales diminutos, se forman islas enteras con materiales inertes disueltos en el agua del mar. Elementos Abióticos: Son los componentes de un ecosistema que carecen de vida: el agua, el aire, el suelo, las rocas, los factores climáticos y la luz. Estos elementos constituyen el medio físico de cualquier ecosistema. Los factores ambientales no solo están limitados a suministrar sustancias nutritivas y oxígeno. Con mucha frecuencia ejercen sobre los seres vivos otro tipo de acción. Por ejemplo, la salinidad del agua obstaculiza el desarrollo de algunas especies de algas verdes, pero facilita el crecimiento de otras, por ejemplo, las pardas. La influencia de la temperatura es determinante en el comportamiento de los animales; por ejemplo, cuando disminuye en el invierno en el Norte, muchas aves emigran hacia el Sur buscando lugares más cálidos, mientras que algunos animales aumentan sus reservas de grasa debajo de la piel para soportar el intenso frio. Otro papel de los elementos abióticos es el de servir de soporte, abrigo y espacio. En el primer caso se denomina soporte a toda la superficie donde se sujetan, apoyan o



desplazan los organismos. Los seres vivos necesitan abrigo, es decir, lugares específicos para refugiarse, protegerse de las variaciones ambientales o para huir de sus depredadores; por ejemplo; pueden habitar en cavidades de los árboles, rocas, suelo. Finalmente, los seres vivos necesitan un espacio para desarrollar todas sus actividades; a este espacio se le denomina vital, puede variar dependiendo de cada organismo, tamaño y tipo de población. ESTRUCTURA DEL ECOSISTEMA La Tierra está poblada por gran cantidad de seres vivos que habitan en nuestro planeta y que constituyen la llamada BIOSFERA. La biosfera está dividida en grandes regiones geográficas con un clima muy particular, en el que viven determinados seres vivos; a estas regiones se les denomina biomas. Como vimos anteriormente, un ecosistema está formado por el biotopo y la biocenosis. La biocenosis está constituida, a partir del nivel de menor complejidad, por: individuos, poblaciones, comunidades y ecosistemas.

Individuo: Es cualquier ser vivo, es decir, una unidad capaz de realizar las funciones vitales: respirar, relacionarse con el medio, alimentarse, reproducirse, entre otras, por ejemplo una planta de maíz, un ratón, una vaca, un perico, una bacteria. Población: Se compone de todos los individuos que pertenecen a una misma especie. Las poblaciones se relacionan unas con otras y con el medio. Las poblaciones forman un sistema más complejo que el de un sólo individuo y su medio. Dentro de una montaña, todos los monos de una especie forman una población.

Nivel de organización Característica

Químico Es el nivel de organización más simple, abarca los átomos y las moléculas, No es un nivel con vida.

Celular Es la unidad básica estructural y funcional de la vida. Las moléculas pueden asociarse entre sí para formar estructuras complejas que a su vez forman las células.

Tejido Nivel de organización de células seres pluricelulares, todas las células de un tejido tienen estructura y función semejante.

Órgano Reunión de tejidos con una función común.

Sistema Orgánico Cada grupo de funciones biológicas es realizado por un conjunto coordinado de órganos y tejidos.

Organismo Al funcionar juntos los aparatos forman un organismo pluricelular complejo.

Población Todos los miembros de una especie en un área determinada.

Comunidad Conjunto de poblaciones de un área que se relacionan entre sí.

Ecosistema Una comunidad junto con su medio abiótico lo forma.

Biosfera. Ecosistema formado por la Tierra y sus habitantes.



Comunidad: Es el conjunto de animales y vegetales que constituyen distintas poblaciones, las cuales se relacionan entre si, en una región geográfica determinada. Ejemplos de comunidades son: una charca temporal, una laguna, un bosque, una ciudad, un matorral. ESTRUCTURA DE LAS COMUNIDADES Las comunidades están constituidas por las diferentes especies de plantas, animales y microorganismos que existen en un lugar determinado. Es común que dentro de una comunidad algunas especies de vegetales sean muy numerosas; a estas especies se les llama dominantes. La misma situación se observa entre los animales. En algunos sitios, las especies dominantes cambian de acuerdo con las modificaciones del medio, así una especie dominante puede ser sustituida por otra especie que no lo era, por ejemplo, en la sabana africana, durante la época de lluvias, dominan los grandes herbívoros, mientras que si hay sequía, dominan los roedores. La riqueza de una comunidad depende del número de poblaciones que incluya, es decir una comunidad es más diversa entre más especies contenga. Por ejemplo las regiones del trópico húmedo presentan una gran cantidad de especies tanto vegetales como animales, pues en una pequeña área de terreno se pueden encontrar varios miles de especies diferentes. Igual situación sucede con los arrecifes coralinos donde podemos encontrar hasta 2 000 especies en una pequeña área. Las comunidades cambian con el tiempo. Estos cambios dependen de los componentes abióticos y de la capacidad de adaptación que tengan los individuos de la comunidad a esta serie de cambios. Los cambios en los elementos abióticos del medio son menos acentuados mientras más diversa es una comunidad, por ejemplo, en las selvas casi no hay cambios de temperatura, debido a que la comunidad vegetal regula el calor del Sol y del medio. En ocasiones, es difícil saber qué especies serán los componentes más importantes de una comunidad en un futuro, debido a que los seres vivos establecen múltiples relaciones, tanto con los organismos como con el medio. Cada organismo ocupa un lugar físico dentro de una comunidad; este espacio se denomina hábitat; además de ocupar un sitio, cada especie desempeña una función específica. El comportamiento, el tipo de alimento que consume, las enfermedades que padece, son ejemplos de la función que desempeña un ser vivo. A esta función se le denomina Nicho Ecológico. Desde el punto de vista práctico, se puede decir que el hábitat y el nicho ecológico son el domicilio y la profesión, respectivamente, de cada especie dentro de un ecosistema. Por ejemplo, los lagartos viven en las regiones pantanosas de agua dulce, a lo largo de las zonas costeras del trópico; este es su hábitat; son cazadores diurnos y nocturnos; se reproducen por huevos; construyen sus nidos a la orilla de los ríos y la hembra es la que se encarga de cuidar a las crías; se alimentan de aves y algunos mamíferos; lo anterior es su nicho ecológico. Si dos especies distintas ocupan el mismo nicho ecológico en una comunidad, se establece entre ellas una relación de competencia, y sobrevivirá la más adaptada. Finalmente, por encima de las comunidades, el sistema está formado por una serie



de comunidades y su ambiente es el más complejo que se puede formar en un determinado lugar. A este sistema biológico se le da el nombre de ecosistema. De acuerdo con las diferentes regiones geográficas terrestres, existen diversos tipos de ecosistemas. Hemos explicado anteriormente el concepto de población, lo hemos visto como un nivel determinado de organización de la materia, superior al individual y dijimos que tiene una serie de atributos característicos propios, que no poseen aisladamente los individuos que lo integran. Uno de esos atributos es la densidad de población, que se define como el número de ejemplares de la especie en cuestión que se encuentran en un lugar determinado. La densidad de población siempre se expresa con relación a una serie o volumen de referencia. Así por ejemplo, se trata de poblaciones de mamíferos, se los puede expresar por cada km2 del territorio que habitan: los animales mucho más pequeños, como los insectos del suelo, conviene referirlos cada m2. De manera similar, la densidad de población de pequeños organismos acuáticos se expresa con respecto a cada litro del líquido en el que se encuentran. La densidad de cualquier población está determinada por cuatro variables: .- tasa de natalidad, .- tasa de mortalidad, .- inmigración, y .- emigración. La tasa o índice de natalidad es el número de nacimientos que se produce con referencia a la población total, en un período determinada, mientras que la tasa de mortalidad corresponde al número de defunciones que se producen en la población. En las poblaciones naturales se incluyen en la mortalidad no sólo las pérdidas ocasionadas por enfermedad o por vejez sino también los individuos comidos por los depredadores. Inmigración es la llegada al lugar en que se encuentra la población de miembros de la misma especie proveniente de otras regiones, de las cual emigraron. La emigración corresponde al proceso opuesto. Toda población tiende a crecer ilimitadamente. Otro atributo es su potencial biótico o capacidad de aumentar su densidad, en condiciones ideales del ambiente. En condiciones óptimas algunas especies producen más descendientes que otras. Los ratones, por ejemplo, tienen un potencial biótico mucho más elevado que el hombre o que el elefante. A su vez las moscas tienen un potencial biótico mayor que el de los ratones. En la naturaleza nunca se llegan a dar las condiciones ambientales ideales, pero toda especie está capacitada, fisiológicamente, para dejar mucha más descendencia de la que deja (y que sobrevive) en realidad, en el marco de un ecosistema natural. El hecho de que esto no ocurra se debe a que no se dan las condiciones ideales, a que hay algo que está limitando al aumento de la densidad de la población. Estos factores limitantes pueden ser solamente de dos tipos: espacio y alimento. Cuando ambos están en exceso, la población tenderá a crecer, hasta que inevitablemente alguno se torne limitante. En última instancia, toda la tierra sería limitante como espacio, situación a la cual se está acercando la especie humana. Existe un índice de natalidad máximo, que es el mayor número de nacimientos que podría producirse en condiciones óptimas. Igualmente, podemos mencionar una tasa o índice de mortalidad mínima, que es el número de muertes que tendrían en situaciones ideales, o sea solamente debidas a cambios fisiológicos de la vejez, eliminando las pérdidas



por otras causas como enfermedades, accidentes, depredación o falta de alimento. Ambos valores son teóricos, nunca se llegan a dar en la naturaleza, y son constantes de cada especie. Los factores adversos que frenan el incremento de población se conocen como resistencia ambiental. Entonces:

Potencial biótico + Resistencia ambiental = Densidad de población

Entre los mecanismos que regulan la densidad de una población también se encuentran los factores fisiológicos internos. En una población de conejos, cuando se llega a cierto número crítico y cada individuo no tiene el espacio vital que necesita, sufre trastornos nerviosos y gran tensión emocional (estrés) que le ocasiona un desequilibrio hormonal interno y rápidamente la muerte. Se produce en esas circunstancias una mortalidad elevada, aunque no existan comportamientos agresivos entre los individuos ni carencia de alimentos. Al sobrevivir un pequeño número, vuelve la población a restablecer el equilibrio. RELACIONES ENTRE POBLACIONES: Los flujos de agua, energía y nutrientes minerales son de vital importancia para el mantenimiento de un equilibrio entre los diferentes componentes de un ecosistema y para el funcionamiento mismo de este sistema físico-biológico. Se ha visto que la existencia de estos flujos depende de una relación estrecha entre los individuos de una población y entre los individuos de las diferentes poblaciones que forman parte del ecosistema. Estas relaciones intra e interespecíficas de las poblaciones, aunque en conjunto le dan equilibrio al ecosistema, favorecen a algunas poblaciones, pero también son perjudiciales para otras. Un organismo puede establecer con otros organismos tres tipos básicos de relaciones: neutral, favorable o negativa. Es importante mencionar, que en este tipo de relaciones entre organismos, las plantas verdes en su condición de productoras, son las que muestran un mayor número de relaciones tanto con organismos vegetales como animales. Neutralismo En todo ecosistema hay especies de plantas y de animales, que aunque participan de un mismo ambiente, no establecen entra sí ninguna relación favorable o negativa. Este puede ser el caso de un hongo que crece en el piso de un bosque y los árboles que comparten con esa especie ese mismo sustrato. Comensalismo Para la flor nacional de Costa Rica, la guaria morada (Cattleya skinneri), es importante el desarrollarse en las fisuras del tronco de un árbol, en donde pueda tener suficiente luz, nutrimentos y agua para satisfacer sus necesidades fisiológicas; pero para el árbol en que se da esta orquídea, su presencia no tiene importancia. Amensalismo En este tipo de relación, en la que una población sufre grave perjuicio y la otra no se afecta, ésta puede en casos extremos eliminara a la población perjudicada. En esta situación



es frecuente en el suelo en donde los microorganismos y las raíces de las plantas superiores secretan sustancias tóxicas que afectan a otras poblaciones, sin que esto las beneficie. También es el caso de algunas hierbas en los terrenos de pastoreo son eliminadas por el pisoteo del ganado o se ven muy afectadas en su crecimiento, sin que el ganado las aproveche. Protocooperación y mutualismo Este es un tipo de relación facultativa o bien obligada, bastante frecuente en la naturaleza. El proceso de fecundación de las angiospermas ilustra con bastante claridad estos dos tipos de relaciones. Por ejemplo en la polinización de las flores de naranjo, intervienen diversas avispas y también es frecuente ver abejas melíferas actuando como polinizadores de la especie. En este caso las abejas tienen una relación facultativa con el naranjo, o sea, un caso de protocooperación. Por otra parte, los higuerones tienen como polinizadores un tipo de avispas, pero para cada especie de higuerón existe como producto de un proceso de coevolución una especie de avispita. Si esta especie de avispa no está presente, no existe polinización y el árbol no forma semilla. Esta es un caso de mutualismo, de relación obligada. Simbiosis Es una relación entre dos organismos donde ambos salen beneficiados de la misma, en este tipo de relación existe una coevolución entre las especies. Un ejemplo claro de ellos es la relación existente entre el tiburón y el pez Rémula. Un caso específico es la relación llamada Endosimbiosis, donde un individuo vive dentro de otro, verbigracia, las bacterias del rumen de los poligástricos, otro menos conversado es el de las mitocondrias y los cloroplastos que son considerados así por la aparición en ellos de ADN diferente al del núcleo de la célula en la que se encuentra. Parasitismo, depredación, ramoneo y alelopatía El parasitismo es una relación interespecífica en la que los organismos que parasitan son más pequeños que el hospedante y, por lo tanto, es corriente que muchos parásitos se aprovechen de un mismo hospedante. Existen casos donde el parásito no obtiene todo su alimento del organismo hospedante y se habla entonces de hemiparásitos. En casos extremos, el parasitismo puede llegar a eliminar al hospedante. La depredación es una relación interespecífica exclusiva de las poblaciones animales. El depredador es, por lo general, el organismo más grande; u la presa, el organismo más pequeño, que es eliminado por completo por el primero. Esta relación biótica es muy importante en los ecosistemas, ya que ayuda a mantener la densidad de muchas poblaciones de animales, que, de otra manera al aumentar excesivamente, producirían desequilibrios ambientales. En agricultura, muchas plagas de insectos son mantenidas a niveles tolerables mediante la acción de los depredadores. Es por eso que el uso excesivo de insecticidas produce muchas veces más daño que beneficio, a eliminar a los depredadores. Recientemente, se le ha comenzado a dar importancia a otra relación de efecto positivo y negativo, la alelopatía. Se entiende por alelopatía el efecto negativo que ejerce una especie sobre la germinación o el crecimiento de otra especie vegetal, mediante la



acción de compuestos químicos liberados a través de diferentes partes de la planta inhibidora. Competencia Las plantas y los animales compiten por los componentes del ambiente que les son necesarios para su existencia: agua, luz, espacio, nutrimentos, abrigo, etc. En esta relación de competencia, los organismos o las poblaciones que intervienen, sufren, ambos, efectos perjudiciales. Sin embargo, con el correr del tiempo, casi siempre, una de las poblaciones toma ventaja y llega finalmente a eliminar a su competidora. La competencia se da tanto entre organismos de una misma especie como entre poblaciones de diferentes especies. Es indudable que esta relación biótica, en igual forma que las otras que se vieron anteriormente, juega un papel importante en la regulación de la densidad y la distribución de los componentes bióticos del ecosistema, lo que contribuye a que éste mantenga su equilibrio dinámico. CICLOS BIOGEOQUÍMICOS Los seres vivos necesitan energía y materia para realizar sus funciones vitales. La energía proviene del Sol. La materia procede del Suelo, del aire o de otros seres vivos. El flujo de la materia es cíclico, debido a que los elementos del suelo y la atmósfera, agua, sales minerales, oxígeno y dióxido de carbono, pasan del medio a los seres vivos y de estos vuelven otra vez al ambiente cuando mueren. El ciclo de la materia está constituido por el flujo de varios elementos, que en su conjunto, reciben el nombre de ciclos biogeoquímicos. Los más importantes son: el ciclo del Carbono-Oxígeno, el ciclo del Nitrógeno y el ciclo del Agua. CICLO DEL CARBONO-OXÍGENO El carbono y el oxígeno participan en los procesos de respiración y de fotosíntesis. Las plantas necesitan el dióxido de carbono para la fotosíntesis. Después de realizar el proceso de la fotosíntesis expulsan el oxígeno producido. El oxígeno es respirado por los animales y las plantas. Tras la respiración, se forma el dióxido de carbono, el cual pasa al aire y se utiliza de nuevo por los vegetales para realizar la fotosíntesis. De esta manera, el dióxido de carbono y el oxígeno se renuevan continuamente. Vale la pena hacer notar que existen otras fuentes tanto de oxígeno como de dióxido de carbono al ciclo. Por ejemplo, la quimiosíntesis y los procesos de combustión. Recordarás que los ciclos pueden ser rotos por acción del hombre como lo produce la contaminación por los motores de combustión, la tala indiscriminada de bosques y otros. CICLO DEL NITRÓGENO Algunas bacterias que se encuentran en el suelo toman el nitrógeno atmosférico y lo transforman en amoníaco. Este proceso se denomina fijación del nitrógeno.



Después, otras bacterias transforman el amoníaco en nitritos y estos se convierten en nitratos. Los nitratos son solubles en agua y de ahí, son absorbidos por las raíces de las plantas. Los animales obtienen el nitrógeno necesario de las plantas o de otros animales. Cuando las plantas y animales mueren, sus restos se descomponen por la acción de las bacterias, el nitrógeno contenido en ellos se transforma nuevamente, en amoniaco, y éste se degrada a su vez, en nitritos y nitratos. Los dos compuestos se convierten en nitrógeno gaseoso, el cual vuelve a la atmósfera mediante el proceso llamado desnitrificación. Pueden presentarse otras fuentes de nitrógeno al suelo, como producto de reacciones ocurridas por el nitrógeno atmosférico, el cual al recibir una descarga eléctrica reacciona con el oxígeno formando óxidos de nitrógeno que unido a el vapor de agua forma ácido nítrico que se precipita en forma de lluvia ácida y que al caer es utilizado por las bacterias nitrificantes para la producción de nitritos y nitratos. Al igual que el ciclo anterior, este ciclo se altera por la acción del hombre por la emanación masiva de óxidos de nitrógeno a la atmósfera y con ello la consecuente lluvia ácida que altera en forma casi total los ecosistemas, al igual por la deforestación. CICLO DEL AGUA Los seres vivos están formados, en gran proporción, por agua, y todos los procesos vitales necesitan de agua. La cantidad de agua que existe en la naturaleza es constante, porque ella circula en un proceso llamado ciclo del agua. El ciclo del agua inicia cuando, por la acción del calor del Sol, se evapora el agua de los mares, ríos y lagos. El vapor de agua asciende y forma las nubes. Cuando el vapor de agua se enfría, se condensa y cae en forma de lluvia, nieve o granizo. Cuando el agua cae a la superficie terrestre, puede filtrarse bajo la tierra y formar corrientes subterráneas e incluso depósitos llamados mantos freáticos; también puede formar ríos o depositarse en el mar y en los lagos, con esto puede reiniciar el ciclo. También puede será absorbida por una planta y ser utilizada para el proceso de la fotosíntesis o simplemente para ser utilizada como estructura celular. Ya en la planta puede ser metabolizada, y/o almacenada. Si se almacena en un fruto puede convertirse en alimento para un animal y así trasladarse a éste. Dentro de cualquier organismo, animal o vegetal, puede cumplir funciones importantes como en la termorregulación y con esto poder volver a la atmósfera en forma de vapor de agua por el proceso de la transpiración.

El Sistema de Holdridge

(Tomado de http://www.territorioscuola.com/wikipedia/es)

Leslie Holdridge hizo uso primero de un «Sistema Simple para la Clasificación de las Formaciones Vegetales del Mundo», que luego amplió para cambiar el concepto de formaciones vegetales por el de zonas de vida, ya que sus unidades no solo afectaban a la vegetación sino también a los animales y, en general, cada zona de vida representa un hábitat distintivo desde el punto de vista ecológico y en consecuencia un estilo de vida diferente.



Holdridge, en 1967, definió el concepto zona de vida del siguiente modo: «Una zona de vida es un grupo de asociaciones vegetales dentro de una división natural del clima, que se hacen teniendo en cuenta las condiciones edáficas y las etapas de sucesión, y que tienen una fisonomía similar en cualquier parte del mundo». Esas asociaciones definen un ámbito de condiciones ambientales, que junto con los seres vivientes, dan un conjunto único de fisonomía de las plantas y actividad de los animales; aunque es posible establecer muchas combinaciones, las asociaciones se pueden agrupar en cuatro clases básicas: climáticas, edáficas, atmosféricas e hídricas. Las asociaciones climáticas ocurren cuando tanto la precipitación y su distribución mensual como la biotemperatura son normales para la zona de vida, no hay aberraciones atmosféricas como vientos fuertes o neblinas frecuentes, y el suelo es la categoría zonal; las edáficas se dan cuando las condiciones del suelo son más favorables (o menos favorables) que el suelo normal (suelo zonal) para la zona de vida; las atmosféricas aparecen en donde el clima se aparta de lo normal para el sitio; las hídricas ocurren en terrenos encharcados, donde el suelo está cubierto de agua durante todo el año o parte de este.

Es un sistema relativamente simple, basado en unos pocos datos empíricos que proporciona criterios objetivos para la delimitación de zonas. Un supuesto básico del sistema es que tanto los tipos de suelo como la vegetación clímax pueden delimitarse una vez que se conoce el clima.

Holdridge, que había realizado varios estudios en países del trópico americano entre 1939 y 1946, estaba al tanto de los fallidos intentos europeos de establecer un sistema de clasificación ecológica mundial que hiciese uso de la bien conocida relación entre el clima y la vegetación. Holdridge explicó que él tuvo la fortuna de trabajar en América donde el patrón climático era normal —a diferencia de los investigadores europeos que trabajaban en Europa (y que cuando analizaban las zonas climáticas y se acercaban al sur se encontraban con la alteración que provocaba el Mediterráneo) o en Asia, donde encontraban los climas monzónicos— y en zonas boscosas de montaña del trópico, donde los cambios bioclimáticos son abruptos y suceden a muy cortas distancias.

Diseñado en principio para ser aplicado en áreas tropicales y subtropicales, el sistema se aplica ahora globalmente y proporciona buenos resultados en zonas de vegetación tropical, mediterránea y boreal, aunque es menos aplicable a zonas de climas oceánicos fríos o áridos fríos, donde la humedad se convierte en un factor determinante. El sistema ha encontrado un buen uso en valorar los posibles cambios en los patrones naturales de la vegetación debidos al calentamiento global.

El sistema de Holdridge hace uso de las biotemperaturas en lugar de los sesgos de las zonas de vida en las latitudes templadas del sistema de Merriam y en principio no considera la elevación. El sistema de Holdridge se considera más apropiado a las complejidades de la vegetación tropical que el sistema de Merriam.

Bases del sistema

El sistema se basa en la fisonomía o apariencia de la vegetación y no en la composición florística y los principales factores que tiene en cuenta para la clasificación de una región son la biotemperatura y la precipitación: los límites de las zonas de vida están definidos por los valores medios anuales de dichos componentes.

http://www.territorioscuola.com/wikipedia/?title=Tipos_de_suelo

http://www.territorioscuola.com/wikipedia/?title=Vegetaci%C3%B3n_cl%C3%ADmax

http://www.territorioscuola.com/wikipedia/?title=Tropical

http://www.territorioscuola.com/wikipedia/?title=Mediterr%C3%A1neo

http://www.territorioscuola.com/wikipedia/?title=Boreal

http://www.territorioscuola.com/wikipedia/?title=Calentamiento_global

http://www.territorioscuola.com/wikipedia/?title=Clinton_Hart_Merriam



El sistema se basa en los siguientes tres parámetros principales:

la biotemperatura media anual (en escala logarítmica). En general, se estima que el crecimiento vegetativo de las plantas sucede en un rango de temperaturas entre los 0 °C y los 30 °C, de modo que la biotemperatura es una temperatura corregida que depende de la propia temperatura y de la duración de la estación de crecimiento, y en el que las temperaturas por debajo de la de congelación se toman como 0 °C, ya que las plantas se aletargan a esas temperaturas.

la precipitación anual en mm (en escala logarítmica); la relación de la evapotranspiración potencial (EPT) —que es la relación entre la

evapotranspiración y la precipitación media anual— es un índice de humedad que determina las provincias de humedad («humidity provinces»).

Las principales innovaciones del sistema Holdridge fueron el análisis de los efectos del calor mediante la biotemperatura; el uso de progresiones logarítmicas para obtener cambios significativos en las unidades de vegetación natural; y la determinación de la relación directa entre la biotemperatura y la evapotranspiración potencial (humedad) y la relación entre la humedad y la evapotranspiración real (y en definitiva, entre la evapotranspiración real y la productividad biológica).

Determinación de las zonas de vidas

Para determinar una «zona de vida» se deben de obtener primero la temperatura media y la precipitación total anuales y también disponer de la altitud del lugar y hacer uso de un diagrama de clasificación de zonas de vida.

Primero debe de determinarse la biotemperatura promedio anual, a partir de las temperaturas promedio mensuales, con las correcciones señaladas para los meses por debajo de cero y una corrección para los que superen los 24 °C en función de la latitud:

tbio = t – [3 * grados latitud/100) * (t – 24)2

(donde t = es la temperatura media mensual y tbio = biotemperatura media mensual).

Después, haciendo uso del diagrama, se debe de encontrar el punto donde se intercepten las líneas de biotemperatura y precipitación, que señala la pertenencia a un determinado hexágono, en el que están grafiados los nombres de la vegetación primaria que existe, o que debería existir si el medio no hubiese sido alterado, de modo que los nombres se refieren a la vegetación natural clímax que hay o que podría haber en el lugar determinado. Después se observa el piso altitudinal al que pertenece la zona de vida (a la derecha del diagrama) que está determinado por las diferencias en la biotemperatura. Por último, se obtiene la región latitudinal (en la escala vertical del lado izquierdo), cada una con un equivalente en el piso altitudinal del lado derecho del diagrama.

http://www.territorioscuola.com/wikipedia/?title=Evapotranspiraci%C3%B3n



Cuando se representan en un mapa, las zonas de vida se señalan mediante un color y el uso de unas siglas, formadas por dos grupos de letras separadas por un guión: el primer grupo, en minúsculas, corresponde a las iniciales del nombre dado a la humedad, el segundo, en mayúsculas, a la inicial de la biotemperatura; por ejemplo: bosque húmedo Tropical, se rotularía como bh-T.

FORMACIONES VEGETALES Bosque decíduo por la sequía de baja altitud El bosque decíduo domina en la depresión o valle del río Tempisque, se extiende hacia el norte hasta la frontera con Nicaragua, al sur sigue la llanura litoral hasta aproximadamente la desembocadura del rió Tárcoles. Se desarrolla desde los 0 a los 700 metros de altitud, recibe una precipitación entre los 900 a 1 700 mm, la temperatura promedio anual está comprendida entre los

26 y 28 C y bajo condiciones de una larga estación seca de seis meses, lo que indica la desigual repartición de la lluvia en el año. El factor determinante de esta formación vegetal es la larga duración de la estación seca y no el volumen total de lluvias precipitado en el año. El bosque seco forma actualmente manchas aisladas en las lomas y depresiones de la provincia de Guanacaste. Un excelente ejemplo lo constituye el bosque deciduo del Parque Nacional Santa Rosa donde sobresalen las especies Poró, Cocobolo, Guácimos, Chaperno, Jobo, Madroño, Níspero, Canilla de Mula, Guapinol y el Indio Pelado que domina notablemente. Es necesario incluir también al Guanacaste, árbol nacional que da nombre a la provincia. Es de resaltar el delicado y atractivo color de las flores rojas del Carao (Casia grana), las flores rosadas del roble de sabana y las amarillas del corteza y del cuajada amarilla. El bosque responde correctamente al apelativo de decíduo ya que el 77% de las especies pierden sus hojas durante la estación seca a causa del déficit de agua. Las hojas se marchitan y empiezan a caer a principios de noviembre, pero el pico máximo de defoliación se produce en enero y febrero, principalmente. Únicamente el 17% de las especies son sempervirentes entre ellas, el aceituno y el 6,1% de las especies pierden sus hojas en diferentes épocas del año. El rasgo dominante del sotobosque (estratos bajos del bosque) es la existencia de palmeras como el viscoyol y un componente muy importante de plantas espinosas donde sobresalen las piñuelas, el malacahuite, los cactos, como los cardones y el Acanthocereus pentagonus que forman densas colonias impenetrables, llamadas cardonales que cubren superficies de 210 metros cuadrados y una altura de seis metros, otras especies son los cornisuelos y el peine de mico. Dentro de las áreas protegidas de la provincia de Guanacaste ( Parques Nacionales de Santa Rosa, Palo Verde y Barra Honda y la Reserva Absoluta de Cabo Blanco) existen todavía especies del bosque deciduo. Aunque de esta formación vegetal para Costa Rica están prácticamente extintas las especies siguientes: pochote, ron ron, ojoche amarillo, espavel, el cocora, el caoba, el cristóbal, el cocobolo y el cenízaro. Todas las anteriores forman parte del estrato superior del bosque que alcanza 30 metros de altura. Sabana y matorral espinoso La sabana es una formación herbácea de 1,5 a 2 metros de altura, de cobertura graminoide contínua, anualmente recorrida por el fuego, con o sin la presencia de árboles o arbustos aislados. Se localiza en la provincia de Guanacaste desde la ciudad de Cañas hasta la frontera con Nicaragua, Se desarrolla en una meseta volcánica de ignimbrita y tobas volcánicas, de suelos delgados, pobres, ácidos con pésimo drenaje. Se ubica también en los alrededores del Parque Nacional Barra Honda en la Península de Nicoya sobre suelos calcáreos. Existen otras áreas en el Refugio de vida Silvestre Rafael Lucas Rodríguez y en el Parque



Nacional Palo Verde en la cuenca inferior de los ríos Bebedero y Tempisque y en el núcleo seco que se ubica entre Playa Panamá, Belén, Cartagena, Portegolpe y Bahía Tamarindo. Las condiciones climatológicas en que se desarrolla la sabana son las mismas del bosque deciduo por la sequía. En el suroeste del país bajo las mismas condiciones de gran humedad ( 2 500 a 3 000 mm de lluvia), se encuentran sabanas, entre el piemonte de la cordillera de Talamanca y las poblaciones de Volcán y Boruca. Como ejemplo tenemos las sabanas Macho Montes, Helechales y Térraba en la Reserva Indígena de Boruca; las de Concepción y Dibujada en el Ceibo y las de Palacios, Vueltas y Tables en Coto Brus. Para el caso de Costa Rica el origen de la sabana es ANTRÓPICO, es decir provocado por la acción del hombre, pero unido a la acción del hombre actúan factores edáficos, climatológicos y topográficos que determinan su existencia y extensión. La cobertura herbácea de las sabanas de Guanacaste es dominada por el jaragua, otras especies son Andropogon bicornis y Aristida capillacea. Es frecuente encontrar ciperáceas y algunas hierbas cosmopolitas invasoras como la dormilona, escobilla, chan, moriseco y pica-pica. El componente arbustivo y arbóreo en la sabana es muy diverso y las principales especies que se encuentran son el Nance, jícaro, raspaguacal, cornisuelo, guácimo, guísaro, Madero Negro y Genipa americana. Los matorrales se desarrollan en forma de manchas dentro de la sabana, constituyen formaciones arbustivas muy densas, con ramificaciones desde la base, de difícil penetración y con la presencia de especies espinosas, resistentes al fuego, como el raspaguacal, nace, cornisuelos, michiguiste , carboncillo, mostrenco, madroño y espuela. La sabana herbácea como formación vegetal evoluciona en la dinámica vegetal progresiva hacia una sabana arbustiva, luego a un matorral hasta llegar al bosque seco secundario, si se encuentra protegida del fuego, del pastoreo y si las condiciones ecológicas lo permiten. Esta dinámica se comprobó en la Parque Nacional Santa Rosa, en donde la sabana presenta ya una regeneración de especies típicas del Bosque seco como lo son el Guanacaste, Cocobolo, Pochote, Cenízaro y Guapinol. Dentro de la sabana y ocupando el fondo de los valles de los principales ríos como el Tempisque, Bebedero, Cañas, Blanco Corobicí se desarrolla el Bosque de Galería. estos, alcanzan hasta 500 metros de ancho y 10 km de longitud. El ancho del bosque depende del fondo del valle del río, del buen aprovisionamiento de agua, de la presencia de suelos aluviales con buen drenaje y la existencia de pequeñas quebradas. Fisionómicamente el bosque de galería presenta árboles hasta de 35 metros de altura, florísticamente se encuentran tanto árboles de la sabana como el nance o el jícaro, como grandes del bosque: espavel, los higuerones (Ficus sp.), ojoche amarillo y guayabón, ceibo y jabillo. El 75% de sus especies mantienen las hojas durante la estación seca convirtiéndose el bosque de galería en largas y anchas franjas de color verde dentro del paisaje árido y amarillento de la sabana. Bosque húmedo semideciduo de baja altitud Se encuentra entre los 0 y 600 metros de altitud en la península de Nicoya, en el sector de Tárcoles a Jacó y en el Valle del General. La precipitación promedio anual está comprendida entre

1000 y 1700 mm, la temperatura promedio del año entre los 22 y 26 C con cuatro meses secos. El bosque es alto (25 a 30 metros) y abierto, con una cobertura del 65%. El 55% de las especies pierden sus hojas durante la estación seca, el 25% lo hacen parcialmente y el 20% mantiene las hojas o presenta hojas nuevas. El estrato inferior del bosque es muy denso y compuesto por una cobertura muy densa de palmeras, hierbas (como las del género Heliconia) y arbustos sempervirentes. Las principales especies del bosque son el guácimo, el guanacaste, el jobo, el laurel, las guabas, el ceibo, el ojoche y palmeras como el viscoyol y palma real.



Bosque muy húmedo sempervirente de baja altitud Se localiza en las llanuras de los Guatusos, San Carlos, Tortuguero, Santa Clara, Limón y Valle de la Estrella en el Caribe y en los Cerros de Turrubares, valle del Río Parrita, Península de Osa y valle de Coto- Colorado en el sector Pacífico, en altitudes desde los 0 hasta los 1 000 metros. El gran desarrollo y variedad de la flora tiene una relación estrecha con las condiciones climáticas de alta humedad. Se da precipitaciones anuales superiores a los 3 000 mm, con

temperaturas entre los 27 y 28 C, bajo las cuales el bosque es sempervirente, muy húmedo, denso y con varios estratos de vegetación. Los árboles del estrato superior tienen un tallo recto, ancho y ramificado a gran altura. Sus copas forman una cobertura continua entre los 40 y 60 metros de altura. Entre las especies para la Península de Osa encontramos: María, Cedro macho, gavilán, pilón, espavel, ceibo, higerón, manú, nazareno, Fruta dorada, cerillo, surá. En el Caribe además de las especies anteriores se encuentran Panamá, cedro amargo, cucaracho, almendro, Kativo y las palmeras Iriartea gigantea, chontadura y maquenque. Los suelos de este bosque se encuentran saturados de agua los doce meses del año, son ricos en materia orgánica húmica en la superficie, razón por la cual más del 90% de los árboles presentan raíces superficiales, en los primeros 20 cm de profundidad. Además el 67% de los árboles presentan raíces aéreas y gambas hasta 5 metros de altura. Vegetación herbácea hidromórfica Bajo este término agrupamos un conjunto de asociaciones vegetales que se desarrollan en los valles de inundaciones de los ríos y los sectores litorales. En el caribe los suelos son pantanosos producto de la precipitación y el desborde de los ríos, en el Pacífico, los suelos presentan condiciones bién contratadas: húmedos y pantanosos en la estación lluviosa, secos y con grietas en la estación seca. Esta comunidad vegetal se localiza en casi todos los valles de inundación de los ríos Frío, Sarapiquí y San Carlos en las llanuras del Norte; Tortuguero, Parismina, Banano y Matina en las llanuras del Caribe; Estrella en el valle del mismo nombre; Sixaola en el valle de Talamanca; Parrita y Térraba en las llanuras del Pacífico Sur. También se ubican en la cuenca del río Tempisque. Popularmente estas asociaciones reciben los nombres de pantanos herbáceos, bijaguales, patanillales y yolillales. Los pantanos herbáceos están constituidos por gramíneas y ciperáceas, entre las que sobresalen el gramalote (Paspalum fasciculatum) , pitilla (Sporobolus indicus), zacate honduras, así como ciperáceas. Uno de los pantanos herbáceos más extensos del país que alberga gran cantidad de aves es el refugio de Vida Silvestre Rafael Lucas Rodríguez en Palo Verde. Los llamados bijaguales están compuestos por bijagua, los platanillales por Heliconia sp y los yolillales por yolillo. Los bijaguales son tan comunes en Costa Rica que en la toponimia costarricense existen más de 25 pueblos con dicho apelativo, 5 de ellos en la cuenca del río Pirris o Parrita. En la sección interior de estas asociaciones cuando el suelo es menos saturado de agua se desarrollan pequeños bosques pantanosos de kativo, cuajada amarilla, pavilla, gavilán, jelinjoche, camibar, cerillo y gran cantidad de palmeras. Bosque de manglar Los manglares son comunidades neríticas , es decir desarrolladas sobre sedimentos marinos en la plataforma continental, características de las aguas salobres tropicales y subtropicales. En Costa Rica se encuentran manglares en ambas costas, aunque en mayor número del lado



pacífico. Aquí se localizan en las desembocaduras de los ríos Tempisque, Bebedero, Tárcoles, Parrita, Térraba y Sierpe, en los golfos de Papagayo, Nicoya y Dulce y en las bahías de Santa Elena, Salinas, Tamarindo y Herraduras. En el Caribe se localizan en los canales de Tortuguero (Parque Nacional Tortuguero), Mohín y Puerto Viejo. Los manglares son fisonómicamente muy uniformes y a menudo presentan un sólo estrato. Se ha encontrado una relación directa entre el grado de salinidad y la especie de mangle que se desarrolla. En la sección intermedia cuando la inundación de las mareas es menor aparecen especies arbóreas de Clerodendrum pittierii, Mora oleifera e Hibiscus tiliaceus. Por último, en las zonas más alejadas de la costa, pero dentro del ambiente de manglar con muy bajas cantidades de sal se desarrollan gramíneas, palmeras como viscoyol, yolillo y corozo y gran cantidad de arbustos y bejucos que dan una fisonomía muy enmarañada entre ellas: carboncillo. Bosque semi-deciduo estacional submontano Su límite altitudinal superior son los 1 000 metros con una precipitación promedio anual de 1

300 a 2 000 mm, la temperatura promedio anual de 23,5 C y presenta de dos a tres meses secos. Se ubica en una estrecha banda en la Vertiente Pacífica de la Cordillera de Guanacaste, Tilarán, el Valle Central y el Valle de los Santos, donde se localizan las poblaciones de San Ignacio de Acosta, San Marcos de Tarrazú, San Pablo de León Cortés y Santa María de Dota. El bosque alto es abierto, lo que favorece la formación de un denso estrato de palmeras. Florísticamente el 65% de las familias que forman parte de este piso altitudinal provienen del piso tropical seco de baja altitud. Entre las especies sobresalen el guácimo, guanacaste, higuerones, jobo, espaveles y guayabón. En la actualidad prácticamente todo el bosque ha sido transformado por el hombre en cultivos de café, caña de azúcar y pastos. Bosque húmedo sempervirente submontano Se encuentra entre los 500 y 1 500 metros, en una larga banda que atraviesa casi todo el país del lado Caribe y Pacífico. La precipitación está comprendida entre 2 000 y 3 000 mm al año y la

temperatura entre 18 y 23 C. Dentro de este bosque hay una serie diferencia remarcable en el grado de humedad entre la vertientes según la exposicíon a los vientos alisios del noreste o a los oestes ecuatoriales. El bosque del lado caribe alcanza hasta 48 metros de altura, con abundancia de musgos, briófitas, helechos y palmeras, mientras que la del pacífico alcanza 30 metros de altura, con la presencia de especies decíduas y una disminución de los musgos, briófitas y helechos. Aproximadamente el 80% de las especies conocidas se encuentra en este piso altitudinal, por lo que se le considera ser el más rico y variado de América en helechos, palmeras, musgos y briófitas. Esta riqueza se observa en los siguientes datos: en la Vertiente Pacífica y Valle Central Occidental existe de 80 a 100 especies por hectárea, en Tapantí 120 sp/ ha, en el sotobosque es posible encontrar más de 1 000 sp/ha si se incluyen las epífitas, pues existen unas 700 especies de orquídeas y 645 helechos. En el refugio de fauna silvestre de Tapantí los árboles más comunes son los robles, el jaúl, el chile muelo, el quizarrá, el ira rosa, el cocobolo de monte, el achiotillo y el limoncillo. A partir de este piso altitudinal y en los siguientes ( montano bajo y montano) es muy común encontrar en el sector



Caribe la especie conocida como sombrilla de pobre (Grunnera insignis)que con sus grandes hojas que alcanzan hasta 2,6 metros de diámetro constituyen las más grandes de la flora costarricense. Bosque muy húmedo sempervirente submontano Se localiza en toda la vertiente Caribe del eje montañoso Central, en la vertiente oeste de la región montañosa de Turrubares, Bustamante, y en la cuenca del Río Parrita sobre las filas Cangreja, Zancuaco y Agua Buena. Los límites tanto superiores como inferiores varían mucho según la forma del relieve, de la pendiente y la existencia de Valles que permitan la entrada de los alisios o de los vientos ecuatoriales. A grosso modo los límites pueden situarse entre los 800 y 1 700 metros de altitud.

La precipitación promedio es superior a los 3 500 mm, una temperatura de 17 a 20 C y no existen meses secos. Un elemento climático muy relevante es la humedad relativa (85 y 90%) y en especial la neblina es casi permanente a partir de los 1 500 metros de altitud. La mayoría de especies alcanzan de 25 a 30 metros de altura formando un estrato uniforme, sobre el cual emergen algunas palmeras. El 62,2% de las especies de este bosque pierden sus hojas durante noviembre, diciembre y enero, 17,3% lo hacen en marzo, abril y mayo y el 13,5% presentan defoliación no perceptible. El alto porcentaje de defoliación durante los meses de noviembre, diciembre y enero justamente los meses de mayor precipitación y nubosidad del lado del Caribe es causado por el exceso de agua en el suelo y en especial por un déficit de luz solar a causa de la alta nubosidad. Bosque pluvial sempervirente montano bajo Se encuentra entre los 1 500 y 2 500 m de altitud, sobre los volcanes de Rincón de la Vieja, Platanar, Poás, Barva, Irazú y Turrialba y en ambas vertientes de la Cordillera de Talamanca. La precipitación promedio está comprendida entre 4 000 y 6 000 mm, con una temperatura

entre 12 y 18 C. Es el llamada bosque de robles o robledales por el dominio de esta especie, se identifican dos estratos el superior de 30 a 35 metros con dominancia de los robles; otras especies son cucaracho, copey, azahar de monte, mata gente, cedrillo, yos, ciprés blanco, ciprecillo, papayillo. El estrato inferior está compuesto por robles jóvenes, entre otros. En la cuenca superior del Río Virilla sobre la cordillera Central y en la Cordillera de Talamanca pueden encontrarse con asociaciones con dominancia de jaúl, este es el principal componente arbóreo dentro del sistema silvopastoril. Algunos sectores de este piso altitudinal presentan una neblina o nubosidad permanente durante todo el día, a causa de la exposición a los alisios del noreste. Las briófitas son abundantes y tan desarrolladas que los árboles de 15 metros de altura presentan un extraño aspecto. Los líquenes de color grisáceo dan un aspecto sombrío al bosque. Esta comunidad es llamada "BOSQUE NUBOSO", aunque se prefiere usar el nombre de "BOSQUE HIDRÓFILO" por el alto grado de humedad en el aire. Este bosque se localiza en pasos o depresiones, en calderas o en valles, algunos sitios donde se encuentran son la Reserva Forestal de Monteverde, Bajo de la Hondura, los alrededores de Tilarán, El Empalme, San Ramón de Alajuela, Zarcero y Vara Blanca. Bosque muy húmedo sempervirente Montano Se desarrolla desde los 2 400 a 3 000 metros de altitud y se localiza en la cima de los volcanes Poás, Barva, Irazú y Turrialba, así como en la Cordillera de Talamanca, con una precipitación promedio



entre 1 000 y 2 000 mm y una temperatura de 12 a 8 C. El bosque es enmarañado, con tallos tortuosos, ramas duras y retorcidas y de copas pequeñas. El estrato superior alcanza los 27 metros con dominio de los robles otras especies son: magnolia, lorito, quiebra muelas. El estrato inferior está cubierto de arbustos como los arrayanes, todos cubiertos por una densa capa de musgos y briófitas. Los árboles crecen en este piso altitudinal hasta los 3 200 metros, que se considera el límite altitudinal de crecimiento, aunque una disminución en el número de árboles se produce desde los 3000 metros. Páramo Subalpino El páramo se localiza en la cimas más elevadas de la Cordillera Volcánica de Talamanca como los cerros Buena Vista, Chirripó y Kamuk. La precipitación promedio es de 1 200 a 2 000 mm y la

temperatura promedio es de 3 C, aunque las mínimas descienden hasta 0 C. La palabra páramo utilizada para describir las elevadas mesetas de Castilla España con dominio de la vegetación herbácea, fue aplicada por los conquistadores españoles para describir la vegetación de los Andes suramericanos. El páramo es una formación vegetal herbácea y arbustiva de altura, en ocasiones forma matorrales arbustivos densos compuestos por lorito, arrayá y la cañuela. En otras domina el estrato herbáceo compuesto por gramíneas cespitosas, así como musgos y líquenes. Bosque enano Esta formación vegetal ocupa áreas muy pequeñas sobre las cimas de las montañas o en las vertientes expuestas a fuertes vientos. Algunos lugares donde se encuentran son: la Reserva Forestal de Monteverde, Fila Volcán Muerto en la Reserva Forestal de San Ramón y Fila los Perdidos, todos estos sitios en la Cordillera Volcánica de Tilarán. Pueden encontrarse igualmente en el Cerro Caraigres en la Fila Costeña. Su localización sobre las crestas de los sistemas montañosos varía mucho en altitud, aunque predomina en una banda entre los 1 500 a los 2 000 metros, con una fuerte precipitación (5 300 mm)

y temperaturas de 18 C. Los lugares citados se encuentran frente a depresiones o en Valles por donde se canalizan fuertes vientos que aumentan su velocidad por el efecto de embudo. Este caso se encuentra en los ríos Peñas Blancas en Monteverde, San Lorenzo en la Fila Volcán Muerto y Agua Caliente, en la Fila Los Perdidos al sur del Volcán Arenal, influenciados por los alisios del noreste. El Cerro Caraigres es influenciado por los vientos del oeste que penetran por el valle de los ríos Parrita y Parritilla. Los vientos en estos sitios alcanzan velocidades de 70 y 80 km/hora y una humedad relativa del 90%. El bosque presenta sólo un estrato arbóreo. Los árboles de tronco tortuoso y copa inclinada a favor del viento alcanzan entre 10 y 12 metros de altura. Las especies más frecuentes son Alchornea latifolia, Quercus corrugata, Brunellia costarricensis, Eugenia sp, Miconia sp., Bocconia frutensis. El estrato inferior es muy denso y difícil de penetrar a causa de los abundantes bejucos y la gran cantidad de musgos, hepáticas y helechos y briófitas que cubren los troncos y ramas. ZONAS DE VIDA DE HOLDRIDGE Costa Rica por su ubicación geográfica, su origen geológico, su diversidad de suelos, la diversidad de temperaturas y precipitaciones en el territorio nacional tiene una condición privilegiada, de ahí que podamos encontrar variaciones considerables en unos cuantos kilómetros de distancia.



Esto parece ser el resultado de su condición de istmo que le produce variaciones considerables a otros territorios ubicados en la misma latitud. El sistema de zonas de vida de Holdridge presenta un alto grado de congruencia entre las predicciones teóricas y las comprobaciones de campo hechas en diferentes partes del mundo. Se utiliza además de la temperatura y la humedad, un factor fisiológico de las plantas llamado evapotraspiración. Esto se refiere a la pérdida de agua a través de las hojas y otros tejidos, producto del metabolismo de las plantas. Este proceso tiende a aumentar con la temperatura ambiente y disminuye al aumentar la humedad del aire. La consideración de estos tres factores en conjunto permite establecer un sistema de clasificación de los ecosistemas presentes en el planeta y considerar las variaciones de temperatura debidas tanto a la latitud como a la altitud. Por su pequeña extensión y por su ubicación geográfica, todo el territorio costarricense se halla ubicado en una misma zona latitudinal, la TROPICAL. Pero por razón de sus variaciones en altitud se definen cinco regiones basadas en la temperatura promedio anual: la BASAL (comúnmente

llamada tropical) con temperaturas mayores de 24 C, típicamente entre 0 y 500 m; la de

PREMONTANO, temperaturas promedio entre 17 y 24 C (1 700 m a 2 500 m); MONTANO, entre 6 y

12 C (2 500 a 3 500 m); SUBALPINO, temperaturas inferiores a 6 C y altitudes superiores de 3500 m. En lo que se refiere a humedad, Costa Rica cuenta con cuatro provincias: SECA, HÚMEDA, MUY HÚMEDA Y LLUVIOSA. Estas se determinan tomando en cuenta la precipitación y la evapotranspiración. De tal manera que Costa Rica cuenta con doce zonas de vida, lo que representa una impresionante diversidad, considerando su pequeña extensión territorial. Las zonas de vida que cubren mayor extensión geográfica son las de tipo tropical (tanto secas como húmedas y muy húmedas) y las lluviosas de Premontano y Montano Bajo. Al contrario las zonas correspondientes a Montano Bajo Muy Húmedo y Montano Lluvioso están restringidas a una franja muy angosta en las faldas de las Cordilleras Central y de Talamanca. Las formaciones más escasas y restringidas a pequeñas zonas son las de Montano Húmedo, Montano Muy Húmedo (ambas en el macizo del Irazú) y Sub alpino Lluvioso ( en los pico más altos de Talamanca). Las ciudades más grandes de Costa Rica se encuentran en la zona de Montano Bajo Húmedo. DESCRIPCIÓN DE LAS ZONAS PRINCIPALES EN COSTA RICA ZONA SUBALPINA La zona subalpina está representada por extensiones de páramo en los picos más altos de Talamanca, que son tierras de alta precipitación (muy húmedas o lluviosas) la vegetación dominante son las gramíneas, particularmente un bambú enano llamada chusquea y varios zacates. También muy característicos son los arbustos de hojas pequeñas y coriáceas, especialmente de la familia de las compuestas, ericáceas e hipericáceas. Entre los elementos menos conspicuos se hayan muchas hierbas, tanto monocotiledóneas como dicotiledóneas, algunas más emparentadas con especies de zonas templadas que con la flora tropical de zonas bajas. Adicionalmente, alguna vegetación típica del páramo aparece, mezclada con elementos de otras formaciones, en zonas del Cerro de la Muerte y en la cima del Irazú; sin embargo estos semipáramos pueden haberse establecido por perturbaciones causadas por el hombre, como la tala de arbustos, fuego y manipuleo del suelo. La zona de transición entre páramo y el bosque montano está claramente marcada por la asociación vegetal muy característica que aparece entre los 3 200 y 3 400 m de altitud. Está



compuesta por varias especies de arbustos, entre los que se destacan por su abundancia una ericácea conocida como "madroño", que llega a alcanzar hasta 5 m de alto. En general, este tipo de vegetación es llamada "arrayán" y, bajo ciertas condiciones, aparecen en algunas áreas dentro del páramo de gramíneas. El páramo más extenso es el del macizo de Chirripó; una zona con muestras claras de actividad glaciar durante el último período frío (hace unos 12 000 años). Se aprecian valles en forma de U y miles de cantos provenientes de rocas fracturadas por el movimiento de masas de hielo. Una característica muy llamativa, común a muchas plantas de altura, es la abundancia de pigmentos rojizos y violáceos en las hojas tiernas. Esta modificación puede interpretarse como una adaptación para proteger los tejidos jóvenes contra ondas luminosas penetrantes que podrían resultar perniciosas. Estos rayos, especialmente en el ámbito de los ultravioletas, son eficazmente filtrados por la atmósfera más densa de latitudes inferiores. La piel humana es sensible a estas ondas y en un lapso muy corto de exposición al Sol en tierras altas se puede producir molestas quemaduras, comparables a las sufridas en las tierras costeras después de un largo período de insolación. Se ha propuesto que el páramo del Chirripó es una comunidad ecológica cuya constitución presente podría ser debida a incendios ocasionales, durante los últimos 1 000 a 2 000 años. Los últimos incendios han arrasado cientos de hectáreas; sin embargo, muchas de las plantas produjeron retoños y la comunidad se ha repuesto lentamente, aunque ha sufrido enormes cambios en cuanto a su composición florística. Entre los animales residentes de los páramos tenemos dos especies de aves, dos lagartijas y una salamandra; no hay peces a pesar de la abundancia de lagos y riachuelos, Las aves y las lagartijas son activas durante el día, al igual que varias especies de insectos y arañas, pero ajustan la actividad a las fluctuaciones diarias de temperatura determinadas especialmente por las condiciones de nubosidad. Estos animales reducen el metabolismo durante la noche y entre en un estado de letargo o torpidez, hasta el punto de que algunos no pueden moverse mientras no caliente el sol, a la mañana siguiente. Sin embargo los mamíferos residentes, algunas especies de ratones y una de conejo de monte son nocturnos. Además, durante la noche es frecuente la visita de algunos mamíferos que proceden de los bosques vecinos de más abajo: cabros de monte, pumas y manigordos. La presión atmosférica (debida a la altitud) es una de las características climáticas más interesantes de Chirripó. Esta poca presión permite que el agua se evapore con mayor facilidad que en las tierras bajas y los visitantes de esta zona tienen a menudo la experiencia de secarse muy rápido después de un aguacero, o de sentir bastante frío el té hirviendo (el punto de ebullición es bajo por lo que el agua no se calienta como en altitudes inferiores). Otro de los factores climáticos más característicos de los páramos es el cambio brusco de temperaturas durante el día, se establecen

diferencias de 27 C y más entre la mínima y la máxima temperatura en un mismo día. Las plantas y los animales que allí habitan requieren modificaciones muy especiales para adaptarse a esas condiciones. Por este y otros factores adicionales las comunidades biológicas de los páramos tiene una cierta similitud con algunas comunidades de zonas templadas situadas a muchos cientos de kilómetros de distancia. ZONAS INTERMEDIAS: Las formaciones de Montano incluyen los bosques que crecen a mayor altitud en Costa Rica, en las faldas de la Cordillera de Talamanca y de los volcanes de la Cordillera Central. Los árboles dominantes son los robles o encinos del género Quercus, que alcanzan hasta 30 metros de altura y, a menudo, aparecen formaciones puras de una sola especie, muy al contrario de lo que ocurre en las tierras más bajas.



El término BOSQUE NUBLADO O NUBOSO no corresponde al sistema de Holdridge pues incluye los bosques de montano así como la mayoría de las formaciones de montano bajo. No obstante, este nombre resulta muy conveniente, pues incluye todas aquellas zonas que pasan mucho tiempo cubiertas de nubes o neblina (por la alta condensación). Muchas de las especies vegetales características de estas regiones tienen adaptaciones especiales (pelos, forma y textura de las hojas), para favorecer la condensación y la precipitación de las gotas de agua así formadas. Estos fenómenos dan como resultado bosques sumamente húmedos, aún en días claros y soleados. Los bosques capturadores del agua atmosférica contribuyen a la enorme riqueza hídrica de nuestro país, al filtrar al agua que condensan hacia numerosos riachuelos y ríos que descienden de las montañas. La tala de un bosque nuboso es un disparate ecológico y económico: no puede ser sustituido por ninguna especie utilizada actualmente en reforestación, y en la regeneración natural requiere de muchos años, quizás cientos, para producir otro bosque maduro y funcional. A pesar de que existen notables diferencias entre una zona geográfica y otra en lo referente a composición florística, se pueden hacer algunas observaciones generales: existe un buen número de árboles y arbustos araliáceas (cacho de venado), gutíferas (azahar de monte), magnoliáceas (magnolia), malváceas, euforbiáceas, papaveráceas y melastomáceas, entre otras, que le son características y propias. También los robles de altura y los encinos (Quercus) forman bosques bastante puros en las regiones más elevadas. La familia de las melastomáceas alcanza una abundancia y una variabilidad notables, con arbustos, hierbas y epífitas. El grupo de los helechos también presenta una variabilidad asombrosa. Sin embargo, la característica quizá más llamativa de estos bosques es la abundancia de plantas epífitas. Una de las plantas que más llaman la atención es la "higuera" o sombrilla de pobre (Gunnera sp), de hojas muy grandes, que crece en la orilla de las carreteras, caminos y algunas zonas erosionadas del bosque. Entre las hierbas de flores llamativas destacan las compuestas (margaritas, dalias) , muchas de cuyas especies florecen conjuntamente en los meses de noviembre y diciembre. BOSQUES DE PREMONTANO Son formaciones húmedas, muy húmedas o lluviosas presentes tanto en el Caribe como en el Pacífico. Tienen muy pocas especies endémicas, pero la composición del bosque (en términos de especies dominantes) es característica. Abundan los árboles de las meliáceas (cedros), lauráceas (aguacatillos) y euforbiáceas (targua). También están representadas dos familias típicas de las tierras bajas, leguminosas y bignoleáceas, aunque con muy poca diversidad. De la primera sólo abundan cuajiniquiles y guabas (Inga sp) y de la segunda se encuentra el vainillo. Entre las hierbas dominan las compuestas y las solanáceas (tomatillos, chiles, huevos de perro). Algunas orquídeas fueron muy comunes, aunque hoy están prácticamente extintas en la naturaleza: guaria morada, guaria de Turrialba, lluvias de oro y toritos. BOSQUES DE TIERRAS BAJAS Estos bosques constituyen los ecosistemas más complejos que existen en el planeta, en cuanto a número de especies, y a las relaciones entre ellas y con los elementos ambientales. En Costa Rica existe bosque tropical seco en la zona central de Guanacaste y Tropical muy húmedo en las llanuras del norte, parte del Caribe y la región alrededor del Golfo Dulce. También se encuentra el bosque tropical húmedo que representa una transición entre seco y muy húmedo, aunque no quiere decir que carezca de características propias. En la zona del Pacífico Seco existen varias asociaciones vegetales, muy diferentes unas de otras, determinadas especialmente por las características del suelo, incluyendo drenaje y contenido de humedad.



BOSQUE SECO DECIDUO Es la asociación más abundante y antes de la intensificación ganadera cubría la mayor parte del territorio. La familia de las leguninosas alcanza un éxito asombroso y algunas de sus especies son diagnósticas de esta formación: gallinaso, guanacaste, sangregado, guapinol, cornisuelo y muchas más. También son muy características las bignoleáceas (roble de sabana, corteza amarillo, corteza negra) las bombacáceas (pochote, ceiba), una palmera (el coyol), varias anonáceas y muchas más. Un buen número de las especies de árboles botan total o parcialmente las hojas a la entrada de la época seca, y florecen masivamente poco después. Con bastante frecuencia se ha relacionado esta caducidad foliar con la estación con la estación del otoño (caracterizado en latitudes altas por el mismo fenómeno). Sin embargo, en el segundo caso, las plantas botan las hojas para entrar en un período de inactividad, como defensa contra el crudo invierno, mientras que, en nuestro caso, se trata de un acontecimiento que antecede a un importante fenómeno, la floración. Esta floración masiva que presentan muchas especies durante su período de caducidad, está asociada a una enorme actividad por parte de los agentes animales que realizan la polinización. De esta manera, la ausencia de las hojas facilita la localización de los árboles florecidos a la distancia y el movimiento de los polinizadores entre una flor y otra. En latitudes templadas, las plantas florecen masiva y simultáneamente como respuesta a cambios de temperatura y a la longitud del día, mientras que los árboles tropicales parecen reaccionar, en cambio, a la disminución de la humedad. Nótese por ejemplo que los robles de sabana en las zonas más secas de Guanacaste florecen temprano en enero, mientras que en el Valle Central no lo hacen hasta abril o mayo. A diferencia de las especies decíduas, otros árboles y muchas hierbas y arbustos florecen durante la época lluviosa. De tal manera que, en estas zonas, hay flores abundantes durante todo el año. EL BOSQUE DE GALERIA Está formado por las especies que crecen a las orillas de los ríos y otras áreas húmedas. Es un bosque más alto, de unos 35 m, siempre verde, en donde son comunes los espabeles, los cenízaros, los papaturros, las palmas reales, los zotacaballos y otros. EL MANGLAR Es un bosque que crece en terrenos anegados por agua salobre, cerca de la costa. En nuestro país se hallan unas seis especies comunes de mangle a los que se encuentran asociadas especies de moluscos, crustáceos y otros animales marinos, formando una comunidad muy compleja. BOSQUE ESPINOSO Es una interesante asociación de plantas adaptadas a terrenos secos, muy bien drenados y poco fértiles. Aquí son frecuentes varias especies de cactos, los cornisuelos, las piñuelas, las palmeras espinosas (güiscoyol y uvitas, de fruto comestible) y otras plantas con adaptaciones similares. Son frecuentes en los peñones cerca de las costas y en varios otros lugares. En las áreas planas se establece la sabana o pampa, una formación ecológica favorecida por factores relacionados con la actividad humana, como el pastoreo y el fuego en suelos muy estériles. Algunos árboles bien conocidos son característicos de las sabanas, como jícaros, guácimos, nances. Otros también abundantes son la hoja chigua o raspa guacal, cuyas hojas se utilizan para restregar utensilios de cocina en las casas de las fincas, y malacahuite, con flores de aroma delicado.



Conocer nuestra ubicación, la influencia del sistema montañoso en la distribución de las aguas, el origen de los suelos de acuerdo a la vertiente, la influencia de los vientos y su variación a lo largo del año nos permite explicarnos el porqué de nuestra riqueza biológica, ya que al tener diferentes climas, tendremos a su vez diferentes tipos de vegetación y con ello la diversidad de especies animales. Una sugerencia para conocer mejor la ubicación de las zonas de vida es utilizando un mapa de Costa Rica, ubicar sus características de temperatura, humedad, precipitación promedio, altitud, entre otras y buscar relacionarlas con las características de cada zona de vida.

Vientos Alisios

Sistema montañoso

Resumen biología para bachi

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