Profa. Nitza Oyola Ciencia 7mo – 9no 18 de junio de 2012.
Pre prueba
Reflexión
Presentación de Estándares y
Expectativas
Discusión de contenido y
Actividades de aplicación
Estándares y
Expectativas
Impactadas
El estudiante es capaz de definir lo que son las
estructuras, la composición y las propiedades de la materia; diferenciar entre viva y no viva y describir la interacción que ocurre entre los organismos vivos y el ambiente físico que las rodea através del intercambio de materia y energía. Además, descubre los niveles
EM 7.4 Analiza las interacciones que ocurren
entre los organismos vivos y el ambiente físico que los rodea.
El estudiante es capaz de conocer lo
que son los sistemas, sus
interacciones, sus funciones y los componentes de los mismos. Así
mismo, diseñará y construirá modelos y representará situaciones por medio de los modelos físicos, utilizando
SM9.1 Reconoce que el planeta Tierra
es un sistema compuesto de subsistemas
Especificidad
SM9.1.2 Infiere que el equilibrio del planeta depende del equilibrio de
Equilibrio del Planeta
Equilibrio de los
Subsistemas
Planeta en
Equilibrio
Energía El Universo Seres Vivos El InteriorSUBSISTEMAS
Físico
LA INTERACCIÓN DE LOS SUBSISTEMAS FORMAN UN ECOSISTEMA
PRINCIPIO BÁSICO #1: LA TIERRA ES UN SISTEMA VIVIENTE FINITO, EN EQUILIBRIO Y SUSTENTABLE TIENE UN ESPACIO FÍSICO Y RECURSOS NATURALES LIMITADOS
EN EL PLANETA HAY 1400 MILLONES DE Km
CUBICOS DE AGUA QUE CUBREN EL 70% DE LA SUPERFICIE
Un sistema está en equilibrio
termodinámico cuando no se
observa ningún cambio en sus
propiedades termodinámicas a lo
largo del tiempo.*
Este estado tiene dos atributos:
1. En un sistema en equilibrio ninguna de sus propiedades cambian con el tiempo.
2. Un sistema en equilibrio retornará a ese estado después de haber sido
perturbado, esto es, al cambiar
ligeramente uno o más parámetros éste regresará nuevamente a sus valores originales.
Cualquier sistema que tenga
gradientes de temperatura, presión o composición, volverá a cambiar hasta eliminar esos gradientes.
Ej. Una lava emplazada en la
superficie, no está en equilibrio con el aire que la rodea, y se enfriará.
Son aquellos que afectan a un sistema
termodinámico al cambiar de un estado
a otro (p. ej. una reacción química). La
trayectoria seguida en el cambio entre
estados no es materia de la
termodinámica, sino de la cinética.
Se reconocen dos tipos extremos e
ideales de proceso termodinámico:
reversible e irreversible. *
Proceso Termodinámico Reversible
Cambio de un estado inicial estable a un
estado final también estable, pasando por una secuencia continua de estados de
equilibrio. En la naturaleza no existen procesos perfectamente reversibles, se emplean sólo como modelos
Proceso Termodinámico Irreversible
Cambio de un estado metaestable a un
estado más estable de menor energía.
Ejemplo: Conversión de vidrio
metaestable a cristales bajo condiciones atmosféricas (desvitrificación). La
desvitrificación ocurre espontáneamente en la dirección de menor energía.
PRINCIPIO #2:
EL PLANETA ESTA CONFORMADO POR UN
SUBSISTEMA FÍSICO Y UN SUBSISTEMA BIOLÓGICO*
SUBSISTEMA FÍSICO
MATERIALES INORGÁNICOS PROCESOS ABIÓTICOS
(AGUA, SUELO, AIRE, LITOSFERA)
PROCESOS E INTRACCIÓNES ABIÓTICAS BIÓTICAS SUBSISTEMA BIOLÓGICO MATERIALES ORGÁNICOS PROCESOS BIÓTICOS (PRODUCTORES Y CONSUMIDORES, DESCOMPONEDORES)
EN ESTA ESTRUCTURA, EL FUNCIONAMIENTO DEL PLANETA Y DE CADA ECOSISTEMA SUCEDE A TRAVÉS DE INTERACCIONES ENTRE LOS DOS SUBSISTEMAS, QUE DETERMINAN LOS
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS, EL EQUILIBRIO ENERGÉTICO, LOS
MECANISMOS HOMEOSTÁTICOS, LAS DINÁMICAS ATMOSFÉRICAS Y OCEÁNICAS, ASI COMO LAS RELACIONES DE LOS SERES VIVOS Y EL AMBIENTE.
ATMOSFERA AIRE
BIOSFERA SERES VIVOS
HIDROSFERA
(AGUA) LITOSFERA (SUELO)
FUNCIÓN PROCESOS INTERACCIONES CICLOS BIOGEOQUÍMICOS EQUILIBRIO ENERGÉTICO FACTORES DETERMINANTES CLIMA PRECIPITACIÓN TEMPERATURA LATITUD TOPOGRAFÍA SUELO HÁBITO DE LAS ESPECIES TIEMPO ESPECIE HUMANA
PRINCIPIO #3:
UN FACTOR LIMITANTE
CONSIDERA QUE EL EXCESO O ESCASEZ DE CUALQUIER FACTOR ABIÓTICO INDISPENSABLE, IMPEDIRÁ O LIMITARÁ EL CRECIMIENTO DE UNA POBLACIÓN DE ESPECIES EN UN
ECOSISTEMA, AUNQUE LOS DEMÁS FACTORES ESTEN EN EL ÓPTIMO DE TOLERANCIA PARA ESTA ESPECIE.
PRINCIPIO #4:
DEFINE AL PLANETA COMO UN SISTEMA ABIERTO CON RESPECTO AL FLUJO DE ENERGÍA.*
FLUJO DE ENERGÍA SISTEMA ABIERTO BALANCE ENERGÉTICO
Una vez que la energía del Sol llega a la Tierra,
La energía puede dispersarse o puede ser
absorbida por aerosoles en la atmósfera. Los aerosoles son: polvo, hollín, sulfatos y
óxidos nítricos, y cuando absorben la energía de la atmósfera la calientan.
Cuando los aerosoles dispersan energía, la
atmósfera se enfría.
Las nubes pueden actuar para reflejar
energía hacia el espacio o absorber energía y atraparla en la atmósfera.
La tierra y el agua en la superficie
de la Tierra pueden actuar tanto para reflejar como para absorber energía. Las superficies de color
claro son más propensas a reflejar la luz del sol mientras que, por lo general, las superficies oscuras
absorben la energía y calientan al planeta.
PRINCIPIO #5:
EL PLANETA ES UN SISTEMA CERRADO CON
RESPECTO AL FLUJO DE MATERIA, DONDE ÉSTA SE RECICLA Y SE CONSERVA.*
PRINCIPIO #6:
LA FUNCIÓN DE LOS SERES VIVOS ES, INTERACTUAR EN SU MEDIO AMBIENTE, Y MANTIENER EL EQUILIBRIO EN EL PLANETA Y LAS CONDICIONES OPTIMAS PARA LA VIDA.*
Corteza Terrestre A Atmósfera actual •Rica en Oxigeno •Atmósfera Oxidante •Depósito de Oxigeno 1 Océano B A I 3
1. Fotosíntesis (proceso abiótico) 2. Fotosíntesis (plantas verdes) A. Intemperización
B. Respiración
I. Regulador Geofísico II. Regulador Bioquímico
2 Biosfera Organismos Aeróbicos 3 B II Evolución de la Biosfera 7. Org. Aeróbicos 6. Org. Anfibioaeróbicos
5. Org. Aeróbicos fotoautótofos 4. Org. Anaeróbicos fotoautótrofos 3. Org. Anaeróbicos quimioautótrofos 2. Org. Anaeróbicos quimioheterótrofos 1. Origen de la vida Biosfera Organismos anaeróbicos II Ph.D. Gustavo Martinez T.
PRINCIPIO #7:
COMPRENDE LA CAPACIDAD DE CARGA, DEFINE EL NÚMERO DE ESPECIES QUE PUEDEN SUSTENTAR IDEFINIDAMENTE EN UN ESPACIO DETERMINADO.
•Riqueza •Diversidad •Estructura trófica •Productividad primaria y secundaria •Patrón de movimiento de energía •Tasa de descomposición •Dinámica de poblaciones naturales Bióticos •Clima y variabilidad climática •Ciclo hidrológico •Ciclos biogeoquímicos •Erosión •Disturbios naturales •Actividades antrópicas Abióticos
Organización de la materia
Existen distintos niveles de organización de la materia de acuerdo al tamaño y a la función. Éste es un modo en que los científicos clasifican los patrones de la materia que se encuentran en la naturaleza: Universo Galaxias Sistemas solares Planetas Tierra Biósfera Ecosistemas Comunidades Poblaciones Organismos Sistemas de órganos Órganos Tejidos Células Protoplásma Moléculas Átomos Partículas subatómicas Poblaciones: conjunto de organismos de la misma especie que conviven en tiempo y espacio.
Organismo: unidad
funcional, con un genotipo distinto que le da propiedades y características distintas. Biósfera: Es el conjunto de organismos del planeta. El ecosistema gigante. Comunidades: grupos de poblaciones de distintas especies que coexisten o cohabitan en tiempo y espacio. .
Ecosistemas: sistema
funcional formado por una comunidad integrada en su medio. Ámbito de la
• Recordemos que los ecosistemas se
agrupan cuando son similares en clases mayores llamadas biomas y, que si
agrupamos todos los ecosistemas o biomas en uno solo, formamos la biosfera.*
Entonces reflexionemos
¿Hasta qué grado podemos afectar, trastornar o destruir un
ecosistema y no afectar a la biosfera?
¿Y en que medida es posible alterar parámetros globales como la
atmósfera o la temperatura antes de influir en todos los ecosistemas de la tierra ?
Hay 2 aspectos fundamentales en cualquier ecosistema:
LOS FACTORES AMBIENTALES ABIÓTICOS
LA ESTRUCTURA BIÓTICA*
3 categorías de organismo:
Productores: elaboran su propio
alimento. Principalmente plantas verdes. Son los que con la energía de la luz convierten las sustancias
inorgánicas en orgánicas.
Consumidores: se alimentan de los
productores o de otros consumidores.
Saprofitos y descomponedores: se
alimentan de materia orgánica muerta.
Basada en las relaciones de
alimentación
Principales:
Régimen de lluvias: monto y
distribución anual y humedad del suelo.
Temperatura: extremos de frio
y calor, promedio. Luz Viento Nutrientes químicos PH (acidez) Salinidad Incendios
Agentes físicos y químicos.
Pérdidas por calor en respiración Energía química (glucosa) 1% de energía luminosa Incremento biomasa aprovechable por herbívoros (10%) Energía luminosa Restos no aprovechables por el nivel trófico siguiente
10% 10% 10%
Flujo de materia: cerrado •••••• Flujo de energía: abierto
Pérdida de energía
Humus edáfico Na, K, Mg, Ca,
Sulfatos, nitratos, fosfatos
COMUNIDAD METAPOBLACIÓN POBLACIÓN POBLACIÓN POBLACIÓN INDIVIDUO FLUJO GENÉTICO ECOSISTEMA
¿Qué es un ecosistema?
Cualquier comunidad biótica más o menos delimitada
que vive en cierto ambiente.*
Es el conjunto formado por un sustrato físico (biotopo) y
una parte viva (biocenosis).
Son ejemplos de ecosistema un lago, un desierto, una zona litoral, un estuario, un área de bosque amazónico, etc.
Puesto que ningún organismo puede vivir
fuera de su ambiente o sin relacionarse con otras especies, es la unidad funcional de la
Los ecosistemas
Un ecosistema está formado por un lugar y los seres vivos que habitan en el mismo.
Las relaciones más importantes entre los seres vivos son las que se establecen por la alimentación.
Todos los seres vivos que se alimentan unos de otros, forman una cadena alimentaria, que empieza siempre con una planta, sigue con un herbívoro que se la come y continúa con un carnívoro que se come al herbívoro.
En un ecosistema podemos diferenciar dos tipos de elementos: los seres vivos y las condiciones físicas, que se influyen mutuamente.
LOS COMPONENTES DE UN ECOSISTEMA
Seres vivos Condiciones físicas
El ecosistema concebido como un flujo de materia y energía
Parte del flujo de materia y energía se plasma en las relaciones tróficas entre los niveles tróficos
PRODUCTORES
Autótrofos
fotosintéticos que utilizan luz como fuente de energía y CO2 como fuente de C HERBÍVOROS Heterótrofos que se nutren de la materia orgánica fabricada por los
Productores
CARNÍVOROS I
Heterótrofos - Se nutren de los herbívoros
CARNÍVOROS II Heterótrofos Se nutren de los carnívoros I DESCOMPONEDORES Heterótrofos – Se nutren de
detritos (hongos, bacterias)
PRODUCTORES HERBÍVOROS CARNÍVOROS I CARNÍVOROS II Consumidores primarios Consumidores secundarios Consumidores terciarios NIVELES TRÓFICOS
En las cadenas alimentarias, el representante del nivel trófico superior se come al representante del nivel trófico inferior, originando una relación lineal de la energía.
Las comunidades rara vez muestran cadenas
alimentarias con consumidores primarios secundarios y terciarios.
Normalmente forman redes o tramas alimentarias donde muchas cadenas se interrelacionan.
Muchas veces los animales que comen de todo y el hombre (omnívoro) actúa en diferentes momentos como consumidor primario, secundario o terciario.
Pérdidas por calor en respiración Energía química (glucosa) 1% de energía luminosa Incremento biomasa aprovechable por herbívoros (10%) Energía luminosa Restos no aprovechables por el nivel trófico siguiente
10% 10% 10%
Flujo de materia: cerrado •••••• Flujo de energía: abierto
Pérdida de energía
Humus edáfico Na, K, Mg, Ca,
Sulfatos, nitratos, fosfatos
Flujo de energía en la biocenosis. Tamaños de los recuadros, anchura de flechas y cifras de unidades de energía (u. e.) sugieren el modelo general de flujo energético.
Pérdida de energía por reflexión e ineficacia fotosintética
Pérdidas de energía por respiración
Pérdidas de energía y de materia hacia los descomponedores
¿Son todas las flechas del mismo
Pirámide Alimentaria
Animales herbívoros Animales carnívoros Animales depredadores
1. ¿Qué sucedería en el ecosistema si se suprimiera el grupo de los descomponedores?
2. ¿Qué sucedería si se destruyera el grupo de organismos productores?. Fundamenta tu respuesta.
3. La estabilidad de un ecosistema es mayor mientras más grande sea la complejidad de sus relaciones. ¿Te parece acertada esta afirmación? Fundamenta tu respuesta.
BIOMASA
Cantidad de materia orgánica que compone un ser vivo, una población, un nivel trófico o una
biocenosis
Expresable como kg/m2, t/ha, kj/m2, kcal/m2, g de C/L, etc. (1 j = 0,24 cal)
PRODUCCIÓN
Incremento de biomasa por unidad de tiempo en un ser vivo, una población,
un nivel trófico o una biocenosis
Expresable como kg/m2/año, kj/m2/año, kcal/m2/año, g de C/L/año
Producción Primaria Bruta (PPB): Incremento de biomasa (nuevas hojas,
más raíces, flores, etc.) en los productores debida a la fotosíntesis
Producción Primaria Neta (PPN): Incremento de biomasa en productores
en un determinado tiempo, resultante de restar a la PPB lo consumido por los propios productores en respiración (R) (parte de la glucosa sintetizada se consume): PPB – R = PPN
Producción Secundaria Neta (PSN): Incremento de biomasa en un
determinado tiempo en los diferentes niveles de consumidores. Resultante de restar a la biomasa ingerida (la disponible como PPN del nivel trófico anterior) la consumida por respiración (glucolisis u otros procesos) y la no aprovechada (desechos)
Producción neta de un ecosistema (PNE): Incremento de biomasa que ha
tenido lugar en un ecosistema en un determinado tiempo debida a la
fotosíntesis tras restarle todo lo consumido por la respiración de todos los niveles tróficos
Los ecosistemas naturales de mayor producción son los arrecifes de coral, los estuarios, las zonas costeras, los bosques ecuatoriales y las zonas
húmedas de los continentes. Los menos productivos son los
desiertos y las zonas centrales de los océanos.
Ciclo petrogenético
Plancton
Rhizobium
Ciclo del Nitrógeno Nitrógeno
Componente esencial de las proteínas y de la atmósfera
Estado gaseoso(N2)
Debe fijarse para su utilización
Acción química de
alta energía Biológico
Bacterias fijadoras de
nitrógeno
Radiación cósmica Relámpagos y rayos
Completamente sedimentario Reservorios en rocas y depósitos naturales de fosfatos Desconocido en la atmósfera
http://centradul4.blogspot.com/2010_03_01_ar chive.html http://video.google.com/videoplay?docid=-4681806895944018769&hl=es http://www.youtube.com/watch?v=JL82raPWj3Y &feature=player_embedded#! http://www2.epm.com.co/bibliotecaepm/biblio teca_virtual/actividades-pcbgq.htm
Willard, J. (1982). Medical Mycology. W.B. Saunders
Co. Philadelphia.
Biggs, A. y otros. (1998). Biology: The Dinamics of
Life. McGrow-Hill . NewYork.
Allen, K. y otros, (2008). Introducción a la Biología.
Holt, Rinehart and Winston. Orlando.
Todd, R. y otros. (2002). Ciencias de la Tierra. Holt,
Rinehart and Winston. Orlando.
Brum, G. y otros. (1993). Biology Exploring Life.
John Wiley & Son. Canada.
Departamento de Educación. (2004). Documento de