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CIENCIAS NATURALES Unidad 3 Funciones vitales de los seres vivos Objetivos de la unidad Investigarás y representarás los tipos de tejidos y funciones vitales de los seres vivos, observando y explicando su estructura y funcionamiento para protegerlos y cuidarlos. Las funciones vitales de los seres vivos Vegetales son Animales Raíz, tallo, tropismos Sostén y locomoción Sistema músculoesquelético Hoja (fotosíntesis) Nutrición Sistema digestivo Hoja Respiración Sistema respiratorio Hojas, estomas, tallo Excreción Sistema excretor Flor, bulbo, rizomas, tubérculo Reproducción Sistema reproductor En esta tercera unidad profundizarás en el conocimiento que tienes de las funciones vitales de los animales y de las plantas. En el reino animal, estas funciones son el movimiento, la nutrición, la respiración y la excreción, sin olvidar el trabajo que realizan los sistemas nervioso y reproductor. En los vegetales, las funciones que los mantienen vivos son las de sostén, movimiento, fotosíntesis, excreción y reproducción. El desarrollo de la unidad te dará, entonces, un panorama completo de las funciones vitales de los seres vivos. Introducción al proyecto El ser humano utiliza la mayoría de las plantas en beneficio propio. Es por ello que debe buscar constantemente el conocimiento de las propiedades que las caracterizan y de las bondades que brindan estos seres vivos tan especiales de la naturaleza. El proyecto de esta unidad te permitirá un acercamiento al mundo vegetal al elaborar un herbario, así podrás conocer más sobre los diferentes aspectos de plantas y árboles del entorno. Además debes considerar la importancia de cuidar y proteger estos organismos vivos que tanto sirven al medio ambiente. 102 Ciencias Naturales - Octavo Grado Lección 1 Tercera Unidad Movimiento y nutrición en los animales Motivación C ¿ uántos organismos vivos encuentras en un bosque?. Menciona algunos. Cada uno de esos seres en el bosque está adaptado para vivir allí. Ellos tienen órganos adecuados para atrapar su alimento o fabricarlo, para digerir lo que comen y aprovecharlo; todos tienen una forma de movimiento según los órganos que poseen. ¿Por qué crees que nosotros tenemos brazos y piernas y las aves tienen alas? Los microorganismos, como los protozoos, ¿se desplazan o permanecen en el mismo sitio? ¿Cómo nos ayuda nuestro esqueleto en las actividades diarias? ¿Por qué los huesos son tan fuertes? Indicadores de logro: Investigarás y compararás con iniciativa los principales órganos y sistemas de órganos de los animales y las funciones que estos realizan. 1 Actividad Huesos flexibles Los astronautas que pasan semanas y meses en el espacio han descubierto que una vez que regresan a la Tierra están débiles y tienen dificultades para mantenerse de pie. ¿Cuál es el problema? Realiza la siguiente actividad para averiguarlo. Materiales a utilizar: Un hueso de pollo cocido (mejor si es una pierna) Un frasco de vidrio Vinagre blanco ¿cuánto? Analizarás y propondrás, responsablemente, condiciones para el funcionamiento adecuado del sistema digestivo. Agua Procedimiento: Quita la carne del hueso y límpialo. Trata de doblar el hueso, ¿puedes hacerlo? Pon el hueso en el frasco y agrega suficiente vinagre hasta que lo cubra. Deja el frasco sin tapar. Déjalo así durante 2 días. Pasadas 48 horas, quita el vinagre y reemplázalo por la misma cantidad de vinagre fresco. Continúa con la sustitución del vinagre cada dos días, hasta que se completen ocho días de tener el hueso de pollo en el vinagre. Octavo Grado - Ciencias Naturales 103 UNIDAD 3 Al finalizar ese período, desecha el vinagre, lava el hueso y obsérvalo. a) Intenta doblar el hueso, ¿puedes hacerlo? b) ¿Cuáles son tus conclusiones? Para saber lo que le pasó a los huesos del pollo y a los de los astronautas, acude al solucionario. Cada uno tiene lo que necesita Los tiburones son animales acuáticos y tienen aletas resistentes que les permiten desplazarse en el agua y nadar con gran agilidad. Las aves tienen alas cubiertas de plumas, que las hacen muy livianas y les permiten empujar el aire para poder volar. Tanto el mono, como el tiburón y las aves, al igual que miles de animales más, pueden desplazarse porque están formados por músculos y huesos, es decir, una armazón que sostiene todos sus órganos y les permite moverse. ¿Cómo se desplazan en el mundo microscópico? Los cilios y los flagelos son apéndices de locomoción que poseen los integrantes del reino Protista (protozoos y euglenas, entre otros). Los cilios son apéndices cortos y muy ramificados que se encuentran en la superficie de la célula. Un ejemplo lo constituye el protozoo Paramecio. Los monos en cambio son trepadores, por lo que sus extremidades son largas, con dedos, para que puedan subirse a los árboles, sostenerse y desplazarse a gran velocidad. El mono, el tiburón y el ave pertenecen al reino animal. Son pluricelulares y están formados por un esqueleto y por tejidos musculares. Asimismo, tienen extremidades que les permiten la locomoción. El desplazamiento de los animales es necesario para procurarse el alimento. Los flagelos son también apéndices de locomoción pero, a diferencia de los cilios son escasos y muy largos. Están constituidos por una proteína llamada tubulina que les da ese aspecto de látigo. Los protozoos flagelados, como el Tripanosoma cruzi y ciertas especies de bacterias poseen este tipo de flagelos, que nacen del cuerpo en un punto del citoplasma y atraviesan la membrana plasmática, o bien la pared celular en el caso de las bacterias. La forma del cuerpo de los tiburones les permite desplazarse en el agua y obtener alimento. Volar les facilita a las aves la búsqueda de alimento, así como huir de sus enemigos y proteger a sus crías. El mono tiene la capacidad de moverse rápidamente entre los árboles para conseguir hojas, frutas e insectos, que son los alimentos que necesita. 104 Ciencias Naturales - Octavo Grado UNIDAD 3 Punto de apoyo Los flagelos pueden eliminarse de la superficie celular sin afectar la vida del organismo, solo se vuelve temporalmente inmóvil, pero luego de un tiempo sintetiza nuevos flagelos. El cloranfenicol, antibiótico que bloquea la síntesis proteica, impide la regeneración de los flagelos. plasmática en forma de brazos que se expanden para atrapar a una presa alimenticia. Tal es el caso de las amebas que proyectan pseudópodos para atrapar su alimento, o como en el caso de los glóbulos blancos fagocíticos (neutrófilos y monocitos) que expanden prolongaciones de su membrana plasmática en forma de pseudópodos para atrapar y digerir los microbios que han ingresado al cuerpo. ¿Cómo funcionan los cilios y flagelos? Los cilios se mueven de forma sincronizada, es decir que todos los cilios están en la misma posición, esto implica la presencia de algún mecanismo regulador. En el caso de los flagelos, el movimiento puede ser helicoidal o como látigo. La capacidad de las bacterias de nadar por la acción de los flagelos provee el mecanismo para realizar movimientos dirigidos denominados taxias (movimientos en respuesta a atracciones o repulsiones respecto a factores ambientales). Algunas células de nuestro organismo también tienen cilios, por ejemplo las que forman la mucosa del tracto respiratorio o sus cilios actúan como escobas que barren el polvo atmosféricos otros tienen función digestiva, tales como las del intestino delgado. La imagen te muestra tejido epitelial ciliado, de la tráquea: Función de sostén en vertebrados e invertebrados Los vertebrados son todos los seres vivos que poseen una columna vertebral. La columna vertebral es una estructura que tiene una función de soporte. Constituye un excelente apoyo para la unión de los músculos y protege la médula espinal. En los vertebrados, la columna forma parte del endoesqueleto, a diferencia del exoesqueleto que cubre o envuelve el cuerpo de los insectos, por ejemplo. El exoesqueleto debe mudarse periódicamente. En cambio, el endoesqueleto de los vertebrados crece a medida que lo hace el resto del cuerpo. Punto de apoyo Los flagelos también se observan en los espermatozoides, para la locomoción y traslado en el momento de la fecundación. Los pseudópodos o falsos pies, otra forma de locomoción, son proyecciones de la membrana Exoesqueleto. Es el esqueleto externo que recubre el cuerpo de animales, como el camarón es un crustáceo, no es un insecto. Es la cubierta externa producida por la actividad secretora de las células epidérmicas y que recubre la superficie de animales como los artrópodos. Endoesqueleto. Es el esqueleto interno de los vertebrados, formado por huesos y cartílagos. Los peces, anfibios, reptiles, aves y mamíferos poseen endoesqueleto que les proporciona soporte. Los seres humanos poseen endoesqueleto, comúnmente llamado esqueleto, el cual en combinación con los músculos permite el movimiento del cuerpo. Octavo Grado - Ciencias Naturales 105 UNIDAD 3 Movimientos según el esqueleto Los invertebrados, esto es, los animales sin columna vertebral, como los gusanos y los insectos, tienen en general movimientos lentos. Los vertebrados, en cambio, tienen una estructura de soporte que les permite desarrollar cuerpos de mayor tamaño y de movimientos más rápidos que los invertebrados. Los vertebrados también poseen un sistema nervioso muy desarrollado que les permite reaccionar rápidamente a los cambios que se producen a su alrededor. Además, se caracterizan por poseer una caja o cubierta cerebral llamada cráneo que protege el encéfalo. En casi todos los vertebrados, el endoesqueleto está compuesto por hueso. El hueso es un tejido vivo que, además de soportar y proteger, también es el principal reservorio de calcio y fósforo. A diferencia de la concha de la ostra y de la cubierta corporal del escarabajo, el hueso tiene capacidad de remodelación después de alcanzar el tamaño definitivo, lo que permite su reparación en caso de fractura. Las vértebras que componen la columna están unidas por ligamentos de tejido conjuntivo, aunque entre una vértebra y la siguiente hay un grueso disco fibroso de cartílago, denominado disco intervertebral, que forma la articulación principal entre dos vértebras adyacentes. Estos discos intervertebrales permiten un cierto movimiento y, como resultado, la columna vertebral puede doblarse. El movimiento de la columna depende del número de vértebras que la componen y la forma que tienen. Las ranas, por ejemplo, solo tienen unas nueve vértebras y sus columnas vertebrales casi no pueden flexionarse. Los seres humanos tienen 33 vértebras, haciendo la columna mucho más flexible y algunas serpientes tienen más de 400 vértebras, lo que les permite enrollar totalmente su cuerpo. La forma típica del cuerpo de los vertebrados es alargada, con simetría bilateral, y con los órganos de los sentidos muy desarrollados y localizados en la cabeza. Casi todos tienen extremidades, pero la forma y uso de las mismas varía, debido a que algunos animales se adaptaron a hábitats que exigían gran especialización. Aunque los vertebrados no tienen esqueletos externos, a menudo poseen una serie de estructuras anatómicas que los protegen. La mayoría de los peces poseen el cuerpo cubierto de escamas, mientras que las aves y los mamíferos tienen los cuerpos cubiertos de plumas o pelo respectivamente. Los pelos y las plumas no son tan duros como las escamas, aunque tienen otras funciones además de la protección del cuerpo. Una de las más importantes es el aislamiento térmico. Esas estructuras protectoras permiten a las aves y a los mamíferos regular la temperatura interna de sus cuerpos, gracias a lo cual pueden permanecer activos en un amplio rango de temperaturas. Esqueleto en dos partes El esqueleto humano se estructura en dos partes: el esqueleto axial y el esqueleto apendicular. 1. 106 Ciencias Naturales - Octavo Grado El esqueleto axial conforma la parte central del cuerpo, su eje, y está compuesto por el cráneo, la columna vertebral, la caja torácica y las dos cinturas que enlazan el eje de la columna con el esqueleto apendicular, es decir, con las extremidades superiores e inferiores. UNIDAD 3 2. Al esqueleto apendicular lo conforman las cuatro extremidades del cuerpo humano: dos piernas y dos brazos. Se relaciona con las funciones de movimiento del cuerpo y con la manipulación de otros cuerpos. El esqueleto axial se encarga de la protección del sistema nervioso central: Cerebro y médula espinal y los órganos vitales ubicados en el tórax: pulmones y corazón. Cráneo Caja torácica Columna vertebral Húmero Actividad Ladrillos óseos Vas a averiguar por qué los huesos son tan fuertes. Materiales a utilizar: 2 rollos de papel higiénico 3 libros gruesos y pesados Procedimiento: Coloca uno de los rollos de papel higiénico de lado (acostado) sobre una mesa. Acomoda el libro sobre el rollo. ¿Qué sucede? Pon el segundo rollo sobre la mesa, pero esta vez colócalo parado. Sitúa el libro sobre el rollo. ¿Qué observas ahora? Deposita otro libro sobre el primero, ¿qué sucede? a) Sacro Fémur Rótula 2 ¿Cuántos libros puede sostener el rollo antes de doblarse o romperse? Compara el trabajo hecho por el rollo con el que realizan los huesos en tu cuerpo. ¿Qué hay en el interior de un hueso? Observa la siguiente ilustración y descúbrelo. b) Peroné Tibia Octavo Grado - Ciencias Naturales 107 UNIDAD 3 ¿Y para comer? La nutrición es el proceso por el cual el ser vivo toma la materia del medio y la utiliza para su propio beneficio, transformando esta materia y expulsando todo aquello que no aprovecha. Por medio de la nutrición, los animales incorporan materia orgánica e inorgánica a su organismo. Utilizan la materia orgánica para crear estructuras corporales (crecer), reparar otras ya formadas y para obtener energía. Una vez metabolizadas y degradadas las sustancias ingeridas son expulsadas al exterior en forma de residuos. A lo largo de la digestión el alimento se transforma en materia que el organismo es capaz de absorber. La digestión se realiza por procedimientos mecánicos y químicos. En el curso de este proceso digestivo se aparta la materia asimilable, como la glucosa, de la materia no asimilable, por ejemplo: pelos o uñas. El modelo más complejo de digestión se puede encontrar en los vertebrados superiores, tal es el caso de los mamíferos. En este proceso intervienen los sistemas digestivo, respiratorio, circulatorio y excretor. Existen tres tipos de digestión: 1. Digestión intracelular: consiste en digerir los nutrientes dentro de la célula, utilizando las enzimas digestivas de los lisosomas. Éste es el único sistema del que disponen los animales poco evolucionados, como la ameba, para digerir su alimento. 3. Digestión extracelular: la realizan todos los vertebrados y también algunos invertebrados. Se produce en el exterior de las células, dentro del tubo digestivo. El proceso de asimilación incluye una digestión mecánica (triturar el alimento, deshacerlo) y una digestión enzimática (el alimento fragmentado sufre el ataque de enzimas digestivas que producen moléculas más pequeñas, fácilmente asimilables). Fosa nasal derecha Cavidad oral Faringe Tráquea Esófago Hígado Vesícula biliar 2. Digestión mixta: comienza en la cavidad gastrovascular, que es una especie de bolsa con un solo orificio, que sirve de entrada del alimento y salida de los materiales que no se pudieron digerir. Las hidras, las medusas y los corales tienen este tipo de digestión. 108 Ciencias Naturales - Octavo Grado Estómago Recto UNIDAD 3 3 Actividad Diez sugerencias para una buena digestión Lee el siguiente cuadro y analiza cuáles, de las siguientes sugerencias, practicas. Luego te recomendamos que hagas un plan para apropiarte de cada una de ellas, como propósito en tu vida. 1. Mastica bien todos los alimentos. 2. Evita comer en exceso. 3. Bebe mucha agua durante el día. 4. No bebas mucho líquido durante las 5. Evita comer muchas grasas, café o alcohol. 7. Elige alimentos crudos cada vez que sea posible. 9. No omitas ninguna comida. comidas. 6. Incluye abundante fibra natural, que ayuda a prevenir el cáncer de colon y recto. 8. Evita hacer esfuerzos físicos o intelectuales intensos inmediatamente después de comer. 10. Después de cenar, espera al menos una hora para acostarte. Resumen Los seres vivos tienen formas y estructuras adaptadas al medio en el que viven. Muchos seres unicelulares se desplazan con la ayuda de cilios, flagelos o pseudópodos. Los seres pluricelulares tienen patas, piernas, alas y aletas para moverse de un lugar a otro u otra forma de locomoción, como los caracoles y las lombrices. Los vertebrados cuentan con un soporte que son los huesos y los músculos, que además protegen los órganos internos. El esqueleto humano comprende dos partes: el esqueleto axial (parte central del mismo) y el esqueleto apendicular (huesos de las cuatro extremidades). Los seres vivos tienen tres formas de digerir sus alimentos, de acuerdo a su grado de evolución: a) digestión intracelular en la que los nutrientes se digieren dentro de la célula; b) digestión mixta, propia de los animales que tienen una bolsa con una sola abertura para la entrada y salida de los alimentos y c)digestión extracelular, propia de los vertebrados, que tiene un tubo digestivo. Glosario Protozoos. también se llaman protozoarios. Son organismos microscópicos, unicelulares, eucarióticos, que viven en ambientes húmedos o medios acuáticos. Tripanosoma cruzi. es un protista, un parásito intracelular causante de la enfermedad de Chagas, que afecta a miles de personas y les provoca fiebre, aumento del tamaño del hígado y del bazo y dolencias del corazón, entre otras manifestaciones. Octavo Grado - Ciencias Naturales 109 UNIDAD 3 3 El nombre de la parte del esqueleto humano que protege al sistema nervioso central es: a) axial. b) neuronal. c) apendicular. d) mayor. 4 2) a. 3) c. 2 Las proyecciones que realiza el cuerpo de la ameba para desplazarse y atrapar su alimento se denominan: a) cilios. b) pseudópodos. c) flagelos. d) taxias. El tipo de digestión que se realiza fuera de la célula y dentro de un tubo digestivo, con una entrada para los alimentos y una salida para los residuos, se llama: a) intracelular. b) vertebral. c) extracelular. d) mixta. Los animales que poseen exoesqueleto, es decir, esqueleto externo, son: a) el caballo y el gusano. b) las esponjas y el tiburón. c) los pulpos y las ballenas. d) los cangrejos y las langostas. 1) b. 1 Soluciones Autocomprobación 4) d. LA GRAVEDAD ES BUENA Tu cuerpo trabaja contra la gravedad al pararte, caminar o correr. Por eso, tienes huesos fuertes y músculos tonificados. Pero cuando la gravedad no es un obstáculo, por ejemplo en las estaciones espaciales, los músculos se debilitan y los huesos pierden masa y calcio. Claro está que el cuerpo humano no permite que le eliminen todo el calcio, como sucedió con el hueso del pollo y el vinagre. Hace algún tiempo, cosmonautas rusos que pasaron meses en el espacio volvieron a nuestro planeta y les costaba trabajo mantenerse pie. Después de los exámenes médicos, la respuesta fue que sus huesos estaban débiles por la pérdida de calcio. 110 Ciencias Naturales - Octavo Grado Tercera Unidad Lección 2 Respiración y excreción en los animales Motivación El sistema respiratorio que tenemos está bien diseñado y funciona de forma tan eficaz que apenas notamos que en este mismo momento estamos aspirando aire. Las aves pueden volar a grandes alturas sin experimentar dificultad alguna al respirar. Y ciertos insectos, aunque dependen de la atmósfera para obtener oxígeno, pueden respirar bajo el agua, ¿sabes cómo lo hacen? ¿Tenemos todos los seres vivos las mismas estructuras respiratorias? ¿Por qué necesitamos respirar? A continuación haremos un recorrido detallado por los procesos de incorporación del oxígeno en los insectos, las aves, los peces, los anfibios y los mamíferos y descubriremos cómo respiran y respiramos. Indicador de logro: Compararás y describirás con objetividad diversas formas de incorporación del oxígeno en distintos grupos de animales, identificando estructuras que participan en el proceso. Conforme aumenta la complejidad de los organismos unicelulares a pluricelulares, las células internas quedan cada vez más lejos de la capa celular donde ocurre el intercambio gaseoso con el medio, lo que dificulta cada vez más la posibilidad de que éstas obtengan y eliminen gases por difusión. Es así como surgen, frente a este inconveniente, diversas estructuras respiratorias, como tráqueas, branquias y pulmones. Un sistema respiratorio eficaz La respiración en los insectos se realiza por un sistema de tubos internos muy ramificados que se denominan tráqueas, que llevan directamente el aire a las células del cuerpo. Las tráqueas, que están reforzadas con quitina, se ramifican para formar canales más pequeños denominados traqueolas, que penetran en los tejidos del cuerpo para permitir que todas las células se oxigenen. El aire llega a las tráqueas mediante aberturas laterales Octavo Grado - Ciencias Naturales 111 UNIDAD 3 en el abdomen del organismo que se denominan espiráculos. Estas estructuras presentan válvulas que permiten su apertura o cierre; en algunos insectos se observa, a veces, un mayor movimiento para que las tráqueas transporten más rápido el oxígeno. Los insectos son fábricas de energía. Por eso necesitan una cantidad muy grande de oxígeno. Pero los insectos no tienen pulmones. ¡Aún así es muy difícil encontrar un insecto que se haya quedado sin aliento! ¿Por qué? Porque tienen un aparato respiratorio diseñado para satisfacer una demanda ilimitada. Durante la etapa embrionaria, la piel del insecto se hunde en muchos lugares y forma tubos huecos, abiertos hacia la atmósfera. A medida que estos tubos penetran a mayor profundidad en el cuerpo del insecto, se ramifican muchas veces, y cada rama es sucesivamente más angosta. Finalmente, uno o más de estos tubos establece contacto con cada célula. Así, cada célula tiene un tubito en comunicación directa con la atmósfera, lo cual significa que tiene disponible oxígeno para uso inmediato sin que éste tenga que viajar por un sistema de circulación sanguínea La respiración en los peces En muchos organismos acuáticos como los peces, moluscos y algunos anfibios (en sus etapas larvarias) se presentan branquias o agallas como principales estructuras respiratorias. En los peces óseos la respiración se realiza por cuatro pares de branquias, sostenidas por cuatro arcos branquiales. Cada branquia tiene una hilera doble de filamentos branquiales, de color rojo debido a la presencia de muchos capilares. En los peces, las branquias están protegidas por una cubierta ósea denominada opérculo. Los peces mantienen una corriente continua de agua sobre sus branquias; el opérculo bombea el agua hacia la boca, circulándola hacia las branquias en donde se realiza el intercambio de gases. En las branquias del pez, la circulación está dispuesta en contracorriente al flujo de agua, lo que permite una mayor eficiencia para la captación del oxígeno. La regulación del flujo del agua y, por lo tanto, la captación del oxígeno se controla mediante la abertura de la boca del pez. ¿Cómo respiran los anfibios? La palabra anfibio designa a los animales que pueden vivir en la tierra o sumergidos en el agua, por ejemplo, las ranas y los sapos. Los anfibios representan la transición entre la respiración branquial y la pulmonar. En su etapa larvaria utilizan las branquias y en la etapa adulta utilizan pulmones. Sin embargo, en ranas y salamandras la piel húmeda actúa como una superficie respiratoria complementaria. 112 Ciencias Naturales - Octavo Grado UNIDAD 3 En los anfibios, reptiles y otros vertebrados aéreos, se observa la aparición de la tráquea separada por una válvula, la epiglotis, además de los orificios nasales que permiten al organismo respirar con la boca cerrada. En los sapos y ranas, el intercambio gaseoso se realiza por la piel, el pulmón y la boca. Tímpano Aorta Cerebro dorsal Cordón Riñón nervioso Pulmón En los reptiles que sobreviven en lugares secos, las escamas reducen la pérdida del agua a través de la piel, por lo que la difusión de gases a través de ella es menor, circunstancia que ha hecho que sus pulmones se desarrollen considerablemente. Orificio nasal Esófago Boca Lengua Uréter Ano Corazón Vejiga Testículo Bazo Intestino grueso Páncreas Vesícula biliar Hígado Estómago Intestino delgado La piel es el principal órgano respiratorio debido a su gran superficie. Los pulmones son pequeños y tienen forma de saco simple, por lo que no son eficientes. Las larvas de los anfibios, debido a su vida acuática, tienen tres pares de branquias que sobresalen del cuerpo. ¿Cómo respiran los reptiles? En todos los reptiles la respiración es pulmonar. Los pulmones están divididos en numerosos sacos aéreos interconectados. La superficie total de intercambio gaseoso está muy aumentada comparada con la de los anfibios. Algunos reptiles presentan modificaciones en las estructuras respiratorias. Las serpientes, por ejemplo, presentan diferentes grados de reducción del pulmón izquierdo, que en casos extremos puede desaparecer. Otro caso es el de las tortugas marinas que, además de la respiración pulmonar, presentan respiración cloacal, ya que por su cloaca vascularizada (es decir, que tiene vasos sanguíneos) toman el oxígeno disuelto en el agua. Punto de apoyo ¿Qué es la cloaca? Es una cavidad abierta al exterior, situada en la parte final del tubo digestivo, a la que llegan también los conductos finales de los sistemas urinario y reproductor. Está presente en todos los anfibios, reptiles y aves, así como en algunos peces y mamíferos. Las tortugas marinas también utilizan la cloaca como estructura respiratoria. Respiración de las aves El intercambio gaseoso se realiza mediante dos pequeños pero eficientes pulmones. El aire inhalado es llevado por la tráquea a los bronquios y de ahí pasa a los pulmones, donde se encuentran los parabronquios, con capilares para la hematosis, los cuales realizan el intercambio gaseoso en la inspiración y exhalación. Las Octavo Grado - Ciencias Naturales 113 UNIDAD 3 aves presentan sacos aéreos que actúan también como refrigerantes, disminuyendo el calor excesivo del cuerpo. En las aves se presentan como adaptaciones de los pulmones las bolsas de aire. Cuando el ave vuela, inhala: hace pasar aire por los pulmones, del que por un lado extrae oxígeno y por otro una porción de aire pasa a los sacos aéreos. Al exhalar, el aire oxigenado de las bolsas pasa nuevamente a los pulmones para extraer nuevamente oxígeno. De tal manera que al exhalar, el ave también puede captar oxígeno, lo que le permite sobrellevar los requerimientos energéticos, sobre todo a miles de metros de altitud donde escasea el oxígeno. ¿Cómo respiran los mamíferos? Todos los mamíferos presentan respiración pulmonar, hasta los acuáticos, como las ballenas. Los pulmones se alojan en el tórax, limitados por el diafragma, que es un músculo que interviene en la entrada y salida de gases. 114 Ciencias Naturales - Octavo Grado UNIDAD 3 Las estructuras de conducción son una serie de tubos (laringe, tráquea, bronquios, bronquiolos) en los que circula el aire hasta las regiones en las que se realizará el intercambio gaseoso (los alvéolos pulmonares), es decir, el cambio de oxígeno por bióxido de carbono y vapor de agua. El proceso de la respiración se realiza en dos etapas, la primera corresponde a la inhalación o inspiración, que consiste en la introducción del aire activamente a los pulmones. Y la segunda es la exhalación, que implica la expulsión del aire de los pulmones. El proceso respiratorio inicia cuando el aire ingresa por la nariz o por la boca y atraviesa, ya sea la cavidad nasal o la cavidad oral, hasta que llega a una cavidad común que es la faringe; de ahí el aire se transporta hacia la laringe que es una abertura que está protegida por la epiglotis. Durante el proceso de respiración normal, la epiglotis está posicionada hacia arriba, permitiendo que el aire fluya rápidamente hacia la laringe. Cuando se está realizando la deglución, la epiglotis se orienta hacia 1 abajo, llevando el alimento hacia el esófago. Por eso se recomienda no hablar al mismo tiempo que se come, porque parte del alimento podría llegar a las vías respiratorias. Luego de pasar por la laringe, el aire se dirige a la tráquea, que se divide en el tórax en dos ramas denominadas bronquios. Cada uno de estos se ramifica para formar tubos más pequeños denominados bronquiolos que llevan el aire a los alvéolos pulmonares, en donde se realiza el intercambio gaseoso. Los alvéolos están totalmente envueltos en capilares. Mientras tanto, la sangre que circula por los tejidos del organismo es llevada hacia los pulmones hasta los capilares de los alvéolos. Esta sangre lleva poco oxígeno y mucho dióxido de carbono. El CO2 por difusión sale de la sangre en donde está en mayor concentración y pasa al aire de los alvéolos. La sangre, que ha perdido el CO2 y ganado O2, regresa al corazón que la bombea hacia los tejidos del cuerpo al intercambio de gases. Actividad Cámara de aire ¿Cómo inhalas y exhalas si tus pulmones no tienen músculos? Si haces la siguiente actividad lo averiguarás. Materiales a utilizar: Dos globos (uno grande y uno pequeño) Dos bandas elásticas o hules Botella de gaseosa 2 litros (limpia y seca) Cinta adhesiva Plastilina o arcilla Arcilla o barro Tubo plástico Tijera Aguja Procedimiento: Corta la botella de gaseosa en dos, la parte superior de dos tercios del total y utiliza esta parte para la actividad. Perfora un agujero con la aguja en la tapa. El agujero debe ser del mismo diámetro que el tubo plástico. Corta el extremo del globo más grande cerca de la abertura. Pega el tubo en la abertura del globo más pequeño y sostenlo con una banda elástica. Coloca el globo con el tubo adentro de la parte superior de la botella, de manera que el tubo salga por la abertura. Pasa el extremo libre del tubo a través del agujero de la tapa y enróscala en su lugar. Sella la tapa con la plastilina o arcilla. Estira el globo grande en la parte inferior abierta. Usa la otra banda elástica para sostenerla en su lugar; luego usa cinta para pegarlo a la botella de gaseosa. Sostén el cuello de la botella en una mano y tira del globo que cubre la parte inferior con la otra. a) ¿Qué hace el globo del interior de la botella? b) ¿Cuáles son tus conclusiones? c) Compara tus respuestas con las dadas en el solucionario. Octavo Grado - Ciencias Naturales 115 UNIDAD 3 ¿Qué es la excreción? Los seres vivos poseen unos órganos que eliminan los residuos producidos por la actividad de las células. La función que cumplen se llama excreción. exterior del animal. Estos residuos pueden ser el bióxido de carbono o la urea, cuya acumulación resulta tóxica para el organismo. En los mamíferos, los órganos excretores principales son los riñones, los cuales filtran la sangre y eliminan el exceso de agua y de sales de la misma así como los residuos tóxicos en forma de orina. La excreción en los invertebrados Algunos invertebrados como los protozoos y las esponjas no tienen órganos excretores y sus células eliminan los residuos arrojándolos directamente al exterior. En otros, existen órganos excretores especializados que recogen las sustancias de desecho y las transportan al ¿Cómo es la excreción en los mamíferos? Los pulmones también participan en el proceso de la excreción, ya que expulsan el bióxido de carbono y el vapor de agua. El sudor se excreta a través de la piel. Al evaporarse regula la temperatura corporal. A continuación se presenta un cuadro resumen de las principales estructuras que intervienen en la excreción: Estructura Función ¿Quiénes la tienen? Pulmones de vertebrados y tráqueas de insectos Expulsan bióxido de carbono Vertebrados, insectos ¿Cómo es? Tráqueas de insecto Piel húmeda Expulsan bióxido de carbono Anfibios Corte de la piel de un anfibio Glándulas sudoríparas Eliminan sudor Mamíferos Corte de piel de mamíferos 116 Ciencias Naturales - Octavo Grado UNIDAD 3 Estructura Función ¿Quiénes la tienen? Branquias Expulsan bióxido de carbono y amoníaco. Peces, anfibios ¿Cómo es? Branquias de anfibio Nefridios (protonefridios y metanefridios) Son tubos que desembocan en orificios excretores y captan productos de excreción. Platelmintos y anélidos (gusanos, lombrices) Nefridio Tubos de Malpighi Riñones Tubos que están en contacto con la hemolinfa, de la que toman productos de desecho y los llevan al intestino La sangre pasa por los riñones que funcionan como filtro: retienen sustancias de desecho, pero evitan que se pierdan las sustancias útiles. Elaboran la orina Insectos Vertebrados Resumen A medida que los organismos se hacen más complejos, aparecen diferentes estructuras respiratorias. Los insectos, por ejemplo, tienen un sistema de tubos ramificados llamados tráqueas, para hacer llegar el oxígeno a todo su cuerpo. Los peces tienen branquias para capturar el oxígeno disuelto en el agua. Los anfibios disponen de branquias en su etapa larvaria y de pulmones cuando son adultos. Glosario Quitina Hidrato de carbono nitrogenado, blanco, insoluble en el agua. Se encuentra en el dermoesqueleto de los artrópodos, al cual da su dureza Los mamíferos respiran por medio de pulmones, al igual que las aves y los reptiles. La excreción es la función por medio de la cual los seres vivos eliminan los residuos producidos por su metabolismo. El sudor, la orina y el bióxido de carbono son productos de excreción. Para eliminarlos, los seres vivos utilizan los pulmones, la piel, los riñones las glándulas sudoríparas, entre otros. especial, en la piel de los nematelmintos (tipo de gusanos) y en las membranas celulares de muchos hongos y bacterias. Octavo Grado - Ciencias Naturales 117 UNIDAD 3 Las estructuras respiratorias de los peces reciben el nombre de: a) pulmones. b) espiráculos. c) branquias. d) tráqueas. 3 2 En los mamíferos, la tráquea se divide en dos ramas llamadas: a) bronquios. b) laringes. c) epiglotis. d) faringes. 4 2) a. 3) d. ¿Cuál de las siguientes estructuras no interviene en el proceso de excreción en los seres vivos? a) piel. b) pulmón. c) nefridio. d) hueso. En los vertebrados, el órgano en el cual se elabora la orina se llama: a) riñón. b) tráquea. c) tubo de Malpighi. d) nefridio. 1) c. 1 Soluciones Autocomprobación 4) a. ¿POR QUÉ ENTRENAR EN LAS ALTURAS? A gran altitud hay menos oxígeno en el aire que a nivel del mar y se tiene que respirar más rápido para compensar los niveles menores de oxígeno. Pero después de algunos días, el cuerpo encuentra otras formas de ayudarse a obtener más oxígeno: produce más glóbulos rojos. Es por eso que muchos corredores de distancia se entrenan en lugares a mucha altitud para aumentar la cantidad de glóbulos rojos. Su rendimiento mejora cuando corren a nivel del mar porque la cantidad incrementada de glóbulos rojos transporta más oxígeno a sus cuerpos. 118 Ciencias Naturales - Octavo Grado Lección 3 Tercera Unidad Sistemas reproductor y nervioso en los animales Motivación P ¿ or qué tenemos hijos? Esta pregunta puede tener múltiples respuestas, lo que sí es único es que el ser humano, al igual que otras muchas especies animales, tiene en su cuerpo órganos destinados a la reproducción, para asegurar la supervivencia de la especie. En esta lección aprenderás acerca de las formas de la reproducción sexual y asexual, además, conocerás como está estructurado y como funcionan los órganos de la reproducción humana. Además, se estudiará el sistema nervioso de los invertebrados y los vertebrados. Se comenzará con el estudio de la neurona para llegar a conocer cómo funcionan los órganos del sistema nervioso central. ¿Comenzamos? Indicador de logro: Compararás con respeto la estructura y funcionamiento del sistema reproductor masculino y femenino en el ser humano, mostrando actitud responsable con respecto a la procreación. Tipos de reproducción en los seres vivos Mediante esta función, los organismos vivientes forman nuevos individuos semejantes a ellos mismos. Entre los seres vivos, las distintas formas de reproducción son las siguientes: a) Reproducción asexual: es aquella en la que interviene un solo progenitor sin la participación de gametos. b) Reproducción sexual.: cuando los nuevos individuos resultan de la unión de dos células diferentes llamadas gametos. Reproducción asexual Las plantas y algunos animales sencillos, así como todos los organismos unicelulares, se reproducen directamente por reproducción mitótica de sus Octavo Grado - Ciencias Naturales 119 UNIDAD 3 progenitores, sin la intervención de gametos. En organismos unicelulares (bacterias, amebas, Paramecium y otros protozoarios y en ciertos hongos), la célula se divide originando dos o más células hijas. Puede ser de tres tipos: a) individuo, tal es el caso de la planaria, un gusano de agua dulce, que puede ser dividido en varios pedazos y cada fragmento forma un gusano completo. Por división binaria o bipartición Esta división es típica de las bacterias donde, por estrangulación en el plano medio, se obtienen dos nuevos organismos. b) Esporulación Consiste en una serie de divisiones del núcleo que se rodea de citoplasma, se forma la membrana de cada una y al romperse la membrana de la célula original, quedan en libertad numerosas células llamadas esporas. Este tipo de reproducción ocurre por ejemplo, en el Plasmodium. La partenogénesis, otra forma de reproducción, consiste en la segmentación del óvulo sin fecundar, como es el caso de las abejas, en las que los huevos no fertilizados producen, por partenogénesis, a las obreras porque por partenogínesis sólo se obtienen hembras (crommosomas xx). El desarrollo de los nuevos seres, al no participar espermatozoides, es provocado por la acción de factores químicos o físicos. c) Por gemación Se forman dos núcleos, uno de ellos se desplaza hacia la membrana y forma una especie de yema que se rodea de citoplasma, formándose dos células de diferentes tamaños, como en el caso de las levaduras. En los organismos pluricelulares se observa la reproducción por gemación, por regeneración y también por partenogénesis. En la gemación, una porción relativamente pequeña y poco diferenciada del progenitor crece y forma una yema , la que se transforma en un nuevo individuo, tal como sucede en la hidra y en las esponjas. Por regeneración, si el cuerpo del animal es dividido en dos o más partes, cada una se transforma en otro 120 Ciencias Naturales - Octavo Grado Reproducción sexual Los animales con reproducción sexual están provistos de un sistema reproductor que se diferencia, en cuanto a su forma y función, en masculino y femenino. Es decir, que requiere dos progenitores. Sin embargo existen organismos hermafroditas, que poseen órganos masculinos y femeninos en el mismo individuo. En estos organismos existe la autofecundación, como en las tenias, o también, los dos individuos hermafroditas se acoplan y mutuamente se fecundan como sucede en la lombriz de tierra. La conjugación es la forma más simple de reproducción sexual en unicelulares. Se produce cuando dos organismos similares se unen e intercambian material genético contenido en su núcleo. Una vez hecho el intercambio, se separan y cada uno se reproduce por división independiente. En la conjugación se obtienen organismos con características genéticas derivadas de dos células diferentes. UNIDAD 3 Célula conjuntiva (F+), consu pelo sexual, y otra no conjuntiva (F+) Contacto entre las dos células por medio del pelo sexual Contracción del pelo sexual y contacto célula-célula. Se forma un poro por donde pasa el ADN simple cadena desde la célula dadora a la receptora Síntesis de las cadenas de ADN conjugativo: continua en la célula dadora y discontinua en la receptora Sellado de los poros y separación de las células. Cada una de ellas contiene una copia del Factor F En la reproducción sexual de los animales, un organismo se origina a partir de la unión de dos gametos, que proceden de individuos de diferente sexo. Los gametos se forman en los órganos reproductores llamados gónadas. Las gónadas masculinas son los testículos y producen gametos llamados espermatozoides. Las gónadas femeninas son los ovarios y producen gametos denominados óvulos. Sistema reproductor humano masculino Uretra: es el conducto por el que pasa la orina desde la vejiga hasta el exterior del cuerpo durante la micción. También permite el paso del semen. Vesículas seminales: son glándulas que secretan el líquido seminal, denso y viscoso que contiene ciertos nutrientes. Esta secreción, además de los espermatozoides y de las secreciones menores de otras glándulas, constituye el semen. Otra de las glándulas, la próstata, secreta un líquido alcalino que neutraliza la acidez de la vagina y nutre a los espermatozoides. Está ubicada enfrente del recto, debajo y a la salida de la vejiga. Glándulas de Cowper: son dos glándulas que están debajo de la próstata, su secreción actúa como lubricante y proporciona un pH adecuado antes del paso del semen en la eyaculación. Este líquido puede contener espermatozoides. Pene: órgano copulador que alcanza su estado erecto al llenarse de sangre. El pene se forma por dos cuerpos cavernosos y un cuerpo esponjoso. El glande, muy sensible, es el final del cuerpo esponjoso y la parte más ancha del mismo. Está recubierto por un pliegue de piel suelta, llamado prepucio. Está formado por: Testículos: son dos órganos en forma de huevo que están localizados en el escroto donde producen los espermatozoides y la hormona masculina testosterona. Epidídimo: es un tubo estrecho y alargado, situado en la parte superior del testículo. Conecta los conductos deferentes al reverso de cada testículo. En el epidídimo se almacenan y desarrollan los espermatozoides. Tiene aproximadamente 5 centímetros de longitud por 12 milímetros de ancho. Conductos deferentes: son un par de tubos musculares, cada uno de 30 centímetros de largo, que conectan el epidídimo con los conductos eyaculadores. Conductos eyaculadores: son dos. Comienzan al final de los vasos deferentes y terminan en la uretra. Sistema reproductor humano femenino Está formado por las siguientes estructuras u órganos: Ovarios: tienen forma de huevos, ubicados en la parte superior derecha e izquierda del útero. Producen, almacenan y liberan óvulos en las trompas de Falopio, en un proceso que se llama ovulación. Cada ovario mide, más o menos, de 4 a 5 centímetros. Octavo Grado - Ciencias Naturales 121 UNIDAD 3 Las hormonas producidas por el ovario son los estrógenos y la progesterona, para su desprendimiento en la mestruación. Trompas de Falopio: son dos. Cada una está unida a lado del útero. Miden, aproximadamente, diez centímetros de largo y son tan anchas como un fideo. En ellas se efectúa la fecundación. Conectan el útero con los ovarios. Útero: es el órgano de la gestación. Tiene forma de pera invertida, con un recubrimiento grueso y paredes musculares. Cuando una mujer no está embarazada, el útero mide tan solo 7.5 centímetros de largo y 5 centímetros de ancho. Vagina: es un tubo muscular hueco que se extiende desde la abertura vaginal hasta el útero. La vagina conecta con el útero, o matriz, a través del cuello uterino. La vagina es el camino por el cual bebé sale del cuerpo de la madre durante el parto. Es el llamado canal del parto. La abertura de la vagina está cubierta por un delgado tejido, con uno o más orificios, denominado himen. Genitales externos o vulva, que significa cubierta, cubren la abertura de la vagina. La reproducción humana es un hecho biológico que parece un milagro. Pero también es casi milagroso el que ese nuevo ser pueda subsistir en esta sociedad tan compleja y competitiva, en especial cuando se observa el alto número de adolescentes embarazadas. La paternidad responsable es la conducta madura con la que la pareja enfrenta la procreación, la crianza y la educación de los hijos. Sistema nervioso Los seres vivos deben estar en equilibrio constante con el medio interno y el externo. Esta función de coordinación la lleva a cabo el sistema nervioso. Las funciones de este sistema de coordinación son: Captación de la información por medio de los receptores (sentidos, piel). Conducción y análisis de la información recibida. Capacidad de respuesta a esta información a través de los efectores. Para efectuar en forma eficaz las funciones anteriores, el sistema nervioso cuenta con estructuras complejas, de las cuales la neurona es la unidad funcional y estructural. Ella produce y transmite el impulso nervioso. Tipos de neuronas : Neurona sensitiva o aferente: La que conduce los impulsos sólo hacia el cerebro o la médula. Neurona motora o eferente: La que conduce los 1 Actividad Compara los dos sistemas reproductores humanos de las ilustraciones, en cuanto a los órganos que los constituyen y sus funciones. a) ¿Qué diferencias observas entre ellos? b) ¿Tienen las mismas funciones? 122 Ciencias Naturales - Octavo Grado UNIDAD 3 impulsos en sentido opuesto; esto es, del cerebro o la médula espinal hacia los músculos o glándulas. Sinapsis: es el proceso de transmisión del impulso en la zona de “contacto” neurona-neurona, receptorneurona o neurona-efector. Puede ser de dos tipos según su propagación: Química: si intervienen sustancias químicas (neurotransmisores), como la acetilcolina y la adrenalina. Eléctrica: si el espacio intersináptico es muy estrecho y el potencial de acción es alto, es posible provocar el potencial de acción en la membrana postsináptica directamente. Es frecuente en invertebrados, aunque también ocurre en algunas células del cerebro humano. El sistema nervioso es parecido en todos los seres vivos; la única variación es la complejidad de los circuitos que los forman en unos y otros. Sistema nervioso en invertebrados Seres unicelulares: su única célula recibe los estímulos y emite la respuesta. Seres pluricelulares. Su sistema es más complejo, por ejemplo: a) Anélidos: sistema ganglionar en el que están los ganglios ramificados en dos cordones ventrales en forma de escalera de cuerda. b) Moluscos: presentan tres o cinco pares de ganglios distribuidos por todo el organismo. c) Artrópodos: poseen una cadena ganglionar simple y ventral. En insectos, el ganglio cerebroide está muy desarrollado. Sistema nervioso en vertebrados Las aves, mamíferos y reptiles tienen doce pares de nervios craneales, mientras que en anfibios y peces hay diez. Poseen receptores vertebrados que pueden ser: externorreceptores. (informan de los cambios en el medio externo), propiorreceptores (si informan del estado del propio organismo) y viscerorreceptores (cuando se ocupan de detectar los cambios en el funcionamiento de las vísceras). Sistema nervioso humano Se divide en: Sistema nervioso central: Sistema nervioso periférico: Sistema nervioso central Formado por el encéfalo y la médula espinal, situados en el cráneo y la columna vertebral, respectivamente. Están protegidos por las meninges, que forman una triple capa protectora de membranas para evitar su contacto con el hueso que los contiene. Encéfalo: es la parte del sistema nervioso protegida por el cráneo. Lo forman el cerebro, el cerebelo y el bulbo raquídeo. Médula espinal: se encuentra dentro del canal espinal formado por las vértebras, Está organizada en una región central, compuesta por sustancia gris (cuerpos celulares) y rodeada de sustancia blanca (constituida por fibras nerviosas mielinizadas). Es un centro de actividades reflejas y vía de paso a los centros superiores, y de respuesta hacia los efectores. Médula espinal Octavo Grado - Ciencias Naturales 123 UNIDAD 3 Sistema nervioso periférico De las estructuras anteriores salen unas prolongaciones llamadas nervios. Pueden ser: sensitivos, motores o mixtos, según su función. Y la clasificación según donde nacen es: nervios craneales (salen del encéfalo) y nervios raquídeos (los que nacen en la médula espinal). El sistema nervioso periférico está integrado por el sistema nervioso somático o voluntario y el sistema nervioso autónomo. a) Sistema nervioso autónomo: es independiente de la voluntad. Controla actividades como la contracción muscular, la presión sanguínea, la temperatura corporal, etc. Sus fibras parten de los centros nerviosos junto con las raíces motoras de los nervios raquídeos y craneales, pero se diferencian de éstas en que inciden solo en vísceras de actividad involuntaria. Este sistema tiene dos subdivisiones: b) Sistema nervioso simpático: está formado por pequeñas masas celulares de sustancia gris (que son los ganglios simpáticos) colocadas a lo largo de la columna vertebral y unidas verticalmente por cordones, dando lugar a la cadena simpática. Por estas diferentes conexiones circulan los impulsos nerviosos que dan lugar a la estimulación simpática de los órganos. Se lo considera un sistema de estimulación. c) Sistema nervioso parasimpático: tiene sus centros neuronales dentro del sistema nervioso central, salen del bulbo raquídeo y de la zona sacra medular, y se distribuyen por todas las vísceras. Es el sistema inhibidor. Sistema Parasimpático Contrae la pupila Estimula la salivación Reduce el latido cardíaco Sistema Simpático Dilata la pupila Inhibe la salivación Relaja los bronquios Aceleran el impulso cardíaco Contrae los bronquios Estimula la actividad digestiva Estimula la vesícula biliar Contrae la vejiga Relaja el recto 124 Ciencias Naturales - Octavo Grado Inhibe la actividad digestiva Estimula la liberación de glucosa por el hígado Secreción de adrenalina y norepinefrina por el riñón Relaja la vejiga Contrae el recto UNIDAD 3 2 Actividad Frío y caliente Todos usamos el sentido del tacto para saberlo. Pero, ¿podemos confiar en ese sentido? Realiza el siguiente experimento para averiguarlo. Materiales a utilizar: Cocina 3 recipientes (huacales pequeños) Olla pequeña Agua caliente Agua fría Cronómetro Procedimiento: En la olla pequeña, calienta un poco de agua en la cocina. Llena los tres recipientes, uno con el agua caliente (pero no demasiado caliente), uno con agua fría y uno con agua tibia. Alinea los recipientes, el del agua caliente y el del agua fría a cada lado y el del agua tibia en el centro. Coloca una mano en el recipiente con agua caliente y la otra en el que tiene agua fría. Déjalas allí durante un minuto. Advierte cómo cada mano siente el agua como caliente o fría. Pon ambas manos en el recipiente con el agua tibia. Advierte cómo cada una siente esta agua como caliente o fría. a) ¿Cuáles son tus conclusiones? Resumen La reproducción es la función por la cual cada especie asegura su supervivencia. La bipartición, la gemación y la esporulación constituyen los tres tipos de reproducción asexual. La reproducción sexual se realiza por medio de los órganos masculinos y femeninos que producen gametos, los cuales, al unirse, forman el cigoto, inicio de un nuevo ser. Por su parte, el sistema nervioso es el encargado de relacionar a cada ser con su propio organismo y con el medio que lo rodea. La neurona es la unidad funcional y estructural del sistema nervioso. En los invertebrados, el sistema nervioso es más sencillo que en los vertebrados. En el ser humano, el sistema nervioso se divide en central y periférico. Octavo Grado - Ciencias Naturales 125 UNIDAD 3 1 El tipo de reproducción asexual en el que se forman dos células hijas del mismo tamaño, a partir de una célula madre se denomina: a) gemación. b) esporulación. c) bipartición. d) meiosis. 3 De los siguientes términos, ¿cuál no pertenece al sistema nervioso? a) neurona. b) encéfalo. c) epidídimo. d) médula espinal. 2 ¿Cuál de las siguientes estructuras o procesos no está relacionado con la reproducción sexual de los organismos pluricelulares? 4 El órgano del sistema nervioso que es el centro de actividades reflejas y vía de paso a los centros superiores: a) gemación. a) médula espinal b) vértebras b) cigoto. c) encéfalo c) fecundación. d) nervio craneal d) embrión. 1) c. 2) a. 3) c. Soluciones Autocomprobación 4) a. CURIOSIDADES DEL SISTEMA NERVIOSO En el ser humano y en otros mamíferos, el impulso nervioso se propaga a una velocidad de 90 metros por segundo en un nervio con capa de mielina y de 7 a 15 metros por segundo en los nervios con solo una capa delgada. El sistema nervioso humano está compuesto por diez mil millones de neuronas. Todas las fibras de la médula espinal se cruzan de un lado a otro del cuerpo; por lo tanto, el lado derecho del cerebro controla la mitad izquierda del cuerpo y recibe las impresiones de los órganos sensoriales del lado izquierdo y viceversa. 126 Ciencias Naturales - Octavo Grado Lección 4 Tercera Unidad El cuerpo de un vegetal Motivación A lberto, un estudiante de octavo grado, estudia cómo las plantas transportan agua dentro de ellas y a qué se debe el color verde de los vegetales. Se hace preguntas como las siguientes: ¿Qué sucede dentro de los árboles cuando el sol brilla? ¿Son realmente importantes los vegetales para el ambiente? ¿Qué pasaría si desaparecieran todas las plantas? Estamos tan acostumbrados a ver ese color verde a nuestro alrededor que no reparamos en lo que hacen las plantas por nosotros, ¿lo sabes tú? Indicador de logro: Identificarás y explicarás con objetividad los principales órganos y sistemas de órganos de los vegetales y las funciones que éstos realizan. Anatomía de una planta Cuando ves una planta o un árbol, notarás que están compuestos de partes muy distintas que son sus órganos. De éstos, unos sirven para la nutrición, otros para la reproducción, y otros de sostén. Veamos cada uno de ellos a continuación: los pelos absorbentes y la cofia, que es como un dedal duro situado en el extremo de la raíz. Raíz Es el órgano del vegetal que penetra generalmente en la tierra para fijarlo a ella y absorber el agua y las sustancias necesarias para su nutrición. La raíz está formada por las siguientes partes: el cuello o unión de la raíz con el tallo el cuerpo o raíz principal las raicillas o raíces secundarias (zona de ramificación) Octavo Grado - Ciencias Naturales 127 UNIDAD 3 Tallo Es el ógano que crece en sentido inverso a la raíz y sostiene las hojas, las flores y los frutos. Las partes más notables de una hoja son las nervaduras, el parénquima y la epidermis. Los tallos presentan unos pequeños abultamientos llamados yemas, que son el origen de las ramificaciones de los mismos. El tallo es el órgano de sostén de las plantas. Presenta para ello dos tipos de tejidos: a) Colénquima Es un tejido de sostén presente en órganos de crecimiento o en órganos maduros de plantas herbáceas. Está formado por células vivas con cloroplastos. b) Esclerénquima Sus fibras presentan las paredes celulares totalmente engrosadas y el interior hueco, sin citoplasma. Son células muertas. El transporte en las plantas está a cargo de dos tipos de vasos de conducción que se encuentran en todas las partes de la planta. Son de dos tipos: a) Xilema o vaso de conducción ascendente o leñoso: presentan células alargadas y huecas con paredes engrosadas. El xilema transporta agua y sales minerales desde la raíz hasta las hojas. b) Floema: constituido por células cilíndricas de menor tamaño. Son células vivas de paredes engrosadas. Su función es la de disminuir la velocidad del descenso de las sustancias. A estos vasos se les llama vasos cribosos y llevan el alimento que se elaboró durante la fotosíntesis desde las hojas al resto de la planta para su nutrición. Hoja Es un órgano que nace en los nudos del tallo o en sus ramificaciones. La porción plana de la hoja se llama limbo, y el rabillo que la une al tallo se llama pecíolo. El pecíolo termina en un ensanchamiento llamado vaina. 128 Ciencias Naturales - Octavo Grado Las nervaduras salen del pecíolo y se ramifican en el limbo. Forman como el esqueleto de la hoja. Se llama parénquima el tejido que llena los espacios comprendidos entre las nervaduras.Las células que lo componen tienen una sustancia de color verde, muy importante, llamada clorofila. En la superficie de la epidermis, principalmente en el envés, hay un gran número de pequeñas aberturas llamadas estomas, que son los órganos de la respiración y transpiración de las plantas. Las principales funciones de las hojas son la fotosíntesis, la respiración y la transpiración. UNIDAD 3 Respiración en los vegetales Consiste en la absorción de oxígeno del aire y en el desprendimiento del CO2 resultante de los fenómenos químicos que se producen en los tejidos. Esta función se realiza las veinticuatro horas del día y en toda la superficie del vegetal, pero de un modo especial por los estomas de las hojas. Sin embargo, solo se manifiesta durante la noche, pues de día es superada por la función clorofílica. Cloroplasto Estoma La transpiración es el fenómeno por el cual las plantas eliminan por los estomas de las hojas el exceso de vapor de agua que contienen. La actividad de esta función varía según la temperatura y el estado de humedad del aire: es tanto más activa cuanto más fuerte es el calor y más seco el aire. Flor Es la parte de la planta que contiene los órganos de reproducción. Aunque su forma y color son las características más notorias, hay otros rasgos útiles para identificarla. Por ejemplo: Una flor completa consta de cinco partes que son pedúnculo, cáliz, corola, estambres y pistilo, tal como los observas en la siguiente ilustración Los órganos esenciales son los estambres y el pistilo. Estambres Forman el órgano masculino de la flores, están situados en el interior de las dos primeras envolturas florales y protegidos por ellas. Contiene el polen, que es el polvillo fecundante de la flor. Cada estambre se compone de filamento o parte larga que sostiene a la antera. La antera es la parte superior, formada por dos sacos o tecas. Octavo Grado - Ciencias Naturales 129 UNIDAD 3 Pistilo Fruto Constituye el órgano femenino de las flores. También se llama gineceo. Está formado por hojas modificadas llamadas carpelos Es el ovario (parte del pistilo) desarrollado y maduro. Se compone de dos partes: el pericarpio y la semilla. Consta de tres partes: ovario (en su interior están los óvulos), estilo (es la prolongación del ovario) y estigma (funciona como una superficie receptora en la cual cae el polen). 1 Las semillas resultan del desarrollo de los óvulos fecundados. En condiciones favorables producen, por la germinación, plantas semejantes a aquellas de las que provienen. Actividad ¡A oscuras! Descubre qué sucede si cambias los patrones de luz que tiene una planta. Sin suficiente luz solar, las plantas no pueden usar a la fotosíntesis para producir alimentos. Materiales a utilizar: Un arbusto, un árbol pequeño o una planta doméstica. Cartones o papel aluminio Tijeras Clips o sujetapapeles Procedimiento: Selecciona un arbusto, un árbol o una planta de tu casa que puedas usar en la actividad. Usa el cartón o el papel aluminio para cortar figuras geométricas, tales como círculos, cuadrados o triángulos. Asegúrate de que tengan un tamaño lo suficientemente grande como para cubrir aproximadamente la mitad de la hoja. Con la ayuda de los clips, sujeta cada forma geométrica a una hoja diferente. Si usas una planta de tu casa, colócala cerca de una ventana, de manera que le llegue suficiente luz solar. Escribe notas diarias que incluyan el estado del tiempo, así como cualquier observación que hagas. Después de cuatro días, quita los parches geométricos de la planta y observa cada una de las hojas que estaba parcialmente cubierta. 130 Ciencias Naturales - Octavo Grado Compara las áreas cubiertas con la otra parte de la hoja (la que sí recibió luz solar). a) ¿Qué le ha sucedido a las hojas? Describe los efectos de la carencia de luz sobre las hojas, ¿qué tienen diferente las hojas? b) ¿Cuál crees que es el mejor ambiente para las plantas en una casa? ¿Por qué? c) ¿Has visto este mismo efecto en la naturaleza? UNIDAD 3 ¿Cómo preparan su alimento las plantas verdes? De todos los organismos de la naturaleza, las plantas verdes son las únicas que pueden elaborar su propio alimento. Este proceso recibe el nombre de fotosíntesis y comienza cuando la luz solar llega a las hojas de la planta. La hoja tiene organelos llamados cloroplastos que contienen un pigmento verde, la clorofila, el cual reacciona con la luz solar para romper la molécula de agua en sus dos componentes: hidrógeno y oxígeno. El bióxido de carbono (CO2), que está en el aire, penetra a la hoja a través de los agujeros llamados estomas y se combina con la energía que está en los cloroplastos. Esta es una reacción química que produce un azúcar simple. El proceso de fotosíntesis se resume en la siguiente ecuación: 6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2 El azúcar, entonces, viaja a través de tubos que se encuentran en la hoja y se dirige a las raíces, tallos y frutos de la planta. El vegetal usa inmediatamente parte de ese alimento, el azúcar, para tener energía al realizar todas sus funciones; otra cantidad se almacena como almidón y otra parte se usa para fabricar sustancias más complejas, como los tejidos vegetales o la celulosa. nosotros obtenemos esta energía directamente al comer alguna parte de la planta, del árbol o del arbusto o sus productos, como zanahorias, arroz o papas. La fotosíntesis es el primer paso en la cadena alimenticia, esa red que conecta a todos los seres vivos. En realidad, cada criatura sobre la Tierra depende, en alguna medida, de las plantas verdes. El oxígeno que se libera en el proceso de la fotosíntesis es esencial para todos los seres vivos. A los bosques se les llama los “pulmones de la Tierra”, porque los animales inhalan oxígeno y exhalan bióxido de carbono en el proceso de la respiración, mientras que las plantas toman el bióxido de carbono y proporcionan oxígeno, todo ello en el marco de la función clorofílica o fotosíntesis. Cada año, cientos de kilómetros de bosques tropicales se cortan y queman para obtener más terreno para la agricultura o la ganadería. A la deforestación también se la culpa por el ‘efecto invernadero’, que es la consecuencia del aumento del bióxido de carbono y otros gases en la atmósfera. Gases dañinos que atraparían los vegetales, si los conserváramos. Cloroplastos Son los organelos encargados de la fotosíntesis. Entre sí mediante membranas y una sustancia llamada estroma. Las membranas de los tilacoides contienen sustancias como la clorofila y los carotenoides. Afortunadamente para el ser humano, los vegetales con frecuencia producen más alimento del que necesitan, el cual almacenan en tallos, raíces, semillas o frutos. Y Octavo Grado - Ciencias Naturales 131 UNIDAD 3 Etapas de la fotosíntesis Etapa luminosa o fotoquímica Etapa oscura o no fotoquímica Ocurre en los tilacoides de los cloroplastos. Sucede en el estroma de los cloroplastos. La luz excita la molécula de clorofila y los electrones pasan a un Se realizan una serie de reacciones cíclicas mediante las cuales nivel de mayor energía. Son sustituidos por moléculas de agua el CO2 se fija en los carbohidratos durante las reacciones fotosintéticas independiente de la luz. Se forma glucosa y otros que, al ocurrir la fotólisis, expulsan oxígeno. compuestos orgánicos. La energía luminosa se transforma en energía química. La energía química se utiliza para la síntesis de la glucosa. 2 Actividad ¿La necesitan? Descubre si las plantas necesitan tierra para efectuar la fotosíntesis. Pon a crecer una papa solo en agua Material a utilizar: Papa Vaso transparente y pequeño con agua Palillos de dientes (10) Procedimiento: Coloca un extremo de la papa (una tercera parte) en el vaso con agua. Mantén el resto de la papa fuera del agua, auxíliate de los palillos de dientes que insertarás en la papa y se sostendrán en el borde del vaso. Agrega agua cada dos o tres días para mantenerla al mismo nivel en el vaso. Asegúrate de que la papa recibe suficiente luz. a) Observa la papa atentamente cada día. b) Escribe tus observaciones. La respuesta de las plantas En los seres vivos existen dos tipos de respuesta frente a estímulos ambientales: respuestas rápidas (mediadas por el sistema nervioso) y respuestas lentas (mediadas por el sistema hormonal). En el caso de las plantas no existe un sistema nervioso y sus respuestas frente a los cambios ambientales 132 Ciencias Naturales - Octavo Grado son determinadas por hormonas vegetales. A estas respuestas se las conoce como tropismos. Tropismos son las respuestas específicas que dan las plantas a los cambios o estímulos que se producen debidos a algún factor del ambiente. Los tropismos, por lo general, consisten en movimientos de crecimiento de algunas partes del vegetal, como los tallos, hojas y raíces. Son respuestas irreversibles y lentas. Tipos de tropismos Los estímulos que determinan respuestas de los vegetales pueden ser: físicos, químicos o de contacto. Atendiendo al estímulo que los produce, los tropismos se denominan: fototropismos, hidrotropismos, tigmotropismos y gravitropismos. Llamamos tropismos positivos a aquellos que provocan una respuesta de acercamiento al estímulo y tropismos negativos a aquellos movimientos de alejamiento. Fototropismo es la respuesta que da el vegetal cuando el estímulo es una variación en la cantidad de luz. UNIDAD 3 Hidrotropismo es la respuesta frente a un estímulo cuyo origen es el agua. Tigmotropismo es la respuesta a estímulos provenientes del tacto. la luz no lo hace porque “le conviene”, ya que no es consciente de ello, sino por el efecto de una hormona que determina que la planta se curve en esa dirección. Esta respuesta al estímulo es vital para la planta, porque de esta forma obtiene la energía luminosa para realizar fotosíntesis. Pero debe quedar claro que esta respuesta es involuntaria y se debe a la producción de una sustancia química específica. Nastia Es una respuesta que produce un movimiento pasajero en alguna parte del vegetal respondiendo a estímulos táctiles, lumínicos, etc. Gravitropismo es la respuesta a estímulos de origen gravitatorio. Antiguamente, a este último ejemplo se lo denominaba geotropismo, pero los científicos prefirieron cambiarlo, ya que, si se analiza el nombre antiguo, éste sugiere la respuesta de un vegetal al estímulo “tierra” (geo = tierra). Las plantas responden en forma diferente a un mismo estímulo, dependiendo de la parte del vegetal que está recibiendo el estímulo. Así, el tallo posee fototropismo positivo, mientras que la raíz posee fototropismo negativo. Frente a la fuerza de gravedad, el tallo presenta gravitropismo negativo, ya que éste crece hacia arriba, en dirección opuesta a la fuerza de gravedad. La raíz, en cambio, tiene gravitropismo positivo porque crece en la misma dirección que el estímulo. Algunas plantas, como las parras, presentan tigmotactismo positivo. Esto significa que se acercan a objetos que estén en su proximidad, de forma que se apoyan sobre ellos para seguir creciendo. Las plantas responden a los estímulos gracias a la producción de ciertas sustancias químicas conocidas como hormonas. La importancia de las hormonas se debe a que las plantas no poseen un sistema nervioso, como los animales; un vegetal que se acerca hacia Esta respuesta no corresponde a movimientos de acercamiento o alejamiento ante el estímulo, y tampoco está controlada por la acción de hormonas, como ocurre en el caso de los tropismos. Ejemplo de nastia es el movimiento de las plantas carnívoras cuando las roza un insecto; otro ejemplo es el de la mimosa o “dormilona”, que se cierra cuando se la toca. Resumen El vegetal, a diferencia del animal, no se traslada de un lugar a otro para obtener alimento, porque no lo necesita. Su organismo está adaptado para crecer y sobrevivir en el lugar en el que está. La raíz le proporciona agua y sustancias minerales para fabricar sus alimentos y, además, la fija a la tierra. La hoja es importante porque allí se aglomeran los cloroplastos que contienen la clorofila, necesaria para elaborar su alimento. En la hoja también se efectúa gran parte de la respiración y de la transpiración. La flor contiene los órganos de reproducción, que son los estambres y el pistilo. Tropismos son los movimientos de los vegetales que están determinados por ciertos estímulos del ambiente. Octavo Grado - Ciencias Naturales 133 UNIDAD 3 El pecíolo y el limbo forman parte de : a) la hoja. b) la raíz. c) el tallo. d) la flor. 3 La respuesta que da el vegetal ante estímulos provenientes del tacto se denomina: a) fototropismos. b) hidrotropismos. c) tigmotropismos. d) transpiración. El nombre de los organelos vegetales que contienen la clorofila es: a) estomas. 4 b) cloroplastos. c) cuellos. d) cofias. El nombre del fenómeno por el cual las plantas eliminan por los estomas el exceso de vapor de agua es: a) transpiración. b) respiración. c) fotosíntesis. d) absorción. 2 3) c. 2) b. 1) a. 1 Soluciones Autocomprobación 4) a. CLOROFILA, FUENTE DE VIDA Si observas fijamente hacia los lugares donde predominan muchos árboles, notarás que el color que más predomina en esos paisajes es el verde. Esto se debe a la gran cantidad de clorofila que hay en los árboles, pues es la sustancia que les permite a las plantas realizar la fotosíntesis y así, fabricar sus propios alimentos. Los científicos estiman que los primeros organismos que tuvieron esa capacidad de autoalimentarse, fueron las algas microscópicas que existieron hace unos 3,600 millones de años. Gracias a la clorofila hay alimento disponible para las demás especies del planeta, sean estas herbívoras, carnívoras u omnívoras. 134 Ciencias Naturales - Octavo Grado Lección 5 Tercera Unidad Descendencia vegetal Motivación Todos los seres vivos nacen, crecen, se reproducen y mueren. A esta serie de sucesos en la vida de los organismos es lo que se le llama ciclo vital. Al pensar en todo lo que se puede observar en la vida de una planta, podemos llegar a preguntarnos: ¿Qué es una planta? ¿Cómo es el ciclo de vida? ¿Qué es una semilla? ¿Cómo se forma y se desarrolla una semilla? ¿Qué necesita una semilla para germinar? ¿Cómo se originan las mazorcas, las guayabas, los mangos? Al igual que nosotros, muchos científicos también se han hecho estas y otras preguntas interesantes, con el fin de conocer de mejor manera a las plantas. Ahora bien, si todos nos hemos hecho las preguntas anteriores, podemos pensar,¿cuántas respuestas conocemos? Esta lección te ayudará a contestarlas. Indicadores de logro: Caracterizarás con interés las estructuras que permiten la eliminación de sustancias de desecho en las plantas. Ciclo de vida o ciclo biológico Es el círculo imaginario que traza un organismo (animal o vegetal) a lo largo de su vida, desde las estructuras reproductivas que lo originaron hasta el momento en que alcanza su propia madurez para formar estructuras reproductivas semejantes a las primeras. Una de las etapas más importantes de la vida de un vegetal es la reproducción. Explicarás con claridad las etapas principales del ciclo de vida de plantas y animales considerando la reproducción como parte del ciclo vital de los seres vivos. Reproducción La reproducción vegetal es el proceso por el cual las plantas producen nuevos organismos a partir de células más o menos diferenciadas para asegurar la conservación de la especie. En los vegetales, la reproducción puede ser sexual, asexual o vegetativa. Octavo Grado - Ciencias Naturales 135 UNIDAD 3 La forma más común es la de tipo sexual que se produce en las flores de las plantas, ya que ellas contienen los órganos sexuales. La fecundación se realiza por medio del traslado de los granos de polen desde los estambres hasta el estigma de la misma flor o de otra, mediante un proceso llamado polinización. En el ovario, el polen fecunda el óvulo. Cuando la flor se marchita, el ovario se transforma en fruto. El fruto contiene en su interior al óvulo fecundado que se ha convertido en semilla, lista para germinar y desarrollar una nueva planta. Las plantas sin flores se reproducen en forma asexual. Por ejemplo: a partir de gajos, bulbos y tubérculos. En la reproducción asexual, entonces, se produce una multiplicación de los individuos por otros mecanismos; a veces por células vegetativas, por fragmentación y división, y en otros por células o cuerpos germinales especiales. Podemos decir que para que el ciclo de vida se desenvuelva en la forma correcta, se necesitan procesos de reproducción que perpetúen la especie. Estos procesos pueden ser: El de las plantas con flores y semillas. El de las plantas sin flores y con esporas. La flor Es el órgano reproductor de ciertas plantas que producen los frutos que, a su vez, encierran las semillas. No todas las plantas que forman las semillas tienen flores. Por ejemplo, las coníferas tienen las semillas en las escamas de las estructuras llamadas conos o piñas. Angiospermas es el nombre que reciben los vegetales que tienen flores. Además de flores también cuentan con raíz, tallo, hojas, frutas y semillas. Las flores representan el órgano reproductor porque allí se forman los gametos, que son las células reproductoras. En un vegetal pueden encontrarse flores tanto masculinas como femeninas; pero también hay flores que tienen dos sexos, por eso se les llama hermafroditas. ¿Cómo está formada la flor? Está constituida por hojas modificadas, así: Los sépalos, que forman el cáliz, envuelven el capullo y son las piezas más externas. Los pétalos. con su color y olor segregado por ciertas glándulas atraen a los polinizadores. Los estambres se encuentran en el interior de la flor, después de la corola. Son los órganos de reproducción masculinos y están arreglados en uno o dos círculos. Son filamentos delgados que contienen el polen en unos saquitos 136 Ciencias Naturales - Octavo Grado UNIDAD 3 llamados anteras. Los pistilos son las estructuras más internas. Constituyen el órgano reproductor femenino. El pistilo se estructura en estigma, estilo ovario, que es el ensanchamiento en su base. En este se encuentra el óvulo. El pistilo es el filamento más grueso. El carpelo recibe los granos de polen y, si se produce la fecundación, se inicia la formación del fruto. La polinización Fecundación Comienza cuando el polen llega hasta el estigma del pistilo. Desde el grano del polen se forma un tubo polínico, el cual llega hasta el ovario. Por él descienden dos anterozoides, gametos masculinos, uno de ellos fecunda (se une) a la oosfera (gameto femenino) y el otro fecunda al núcleo secundario, formándose el endosperma que corresponde a una sustancia nutritiva. Es el traslado del polen desde los estambres hasta el pistilo, de la misma flor o de otra distinta. Cuando el traslado es en la misma flor se le denomina autopolinización o autogamia. Si es en flores diferentes, se habla de polinización cruzada o alogamia. ¿Y cómo se efectúa ese paso del polen de los estambres al pistilo? Se realiza con la ayuda de los llamados agentes polinizadores como el viento, el ser humano, el agua, los insectos y algunas aves. La imagen resume los diferentes tipos de polinización. Es importante el color de la corola para atraer insectos. El propósito de la fecundación es la formación de la semilla, que está formada por el embrión y el endosperma. La semilla queda contenida en el ovario, el cual gradualmente transforma sus paredes, crece, se desarrolla y madura, hasta que se forma el fruto. Punto de apoyo Polinización por el viento y por insectos Punto de apoyo Nectarios es el nombre que reciben las glándulas que producen néctar en las flores. Semilla La polinización anemófila es la realizada por el viento. Si es realizada por los insectos se llama entomófila. Es el embrión de la planta. Tiene tejidos nutritivos como reserva y está protegida por una cubierta o testa. Las semillas de las angiospermas o plantas con flores Octavo Grado - Ciencias Naturales 137 UNIDAD 3 se distinguen de las gimnospermas (que son las que no tienen flores), entre las que están las coníferas, en que las semillas están encerradas en el interior de un ovario que se transforma en fruto al madurar. Hay semillas que se pueden dividir en dos mitades, como los frijoles y el aguacate. Cada mitad se llama cotiledón, y tiene como función alimentar al vegetal cuando inicia la germinación. Otras semillas no se pueden separar en dos mitades y tienen un solo cotiledón. A ello se debe que se clasifiquen de la siguiente manera: Monocotiledóneas, que tienen un solo cotiledón, por ejemplo, trigo, maíz y arroz. Dicotiledóneas, con dos cotiledones, como los frijoles, el maní y las almendras. Semilla monocotiledónea de “Maíz” 1 Semillas dicotiledónea de “frijol y aguacate” Actividad Las partes de una semilla Materiales a utilizar: Una semilla de frijol Procedimiento: Observa cuidadosamente la semilla. Si lo prefieres, usa una lupa. Punto de Apoyo Las plantas con semilla se llaman espermafitas. Germinación Dentro de cada semilla hay una planta embrionaria y reservas de nutrientes. La semilla absorbe el agua, se hincha, se ablandan sus tejidos y luego ocurre la germinación, al salir la raíz. La primera parte que emerge de la semilla es la radícula (o raíz en la planta adulta). La raíz primaria comienza a ramificarse y se van formando las raíces secundarias. 138 Ciencias Naturales - Octavo Grado a) ¿De qué color es? Remueve cuidadosamente la cubierta de la semilla. b) ¿Qué observas? Abre cuidadosamente la semilla. c) ¿Cómo es por dentro? d) Haz un esquema de tus observaciones en el cuaderno de ciencias. En la punta de las raíces están los pelos radiculares, que forma una zona activa de absorción y crecimiento. El tegumento de la semilla se rompe y permite que asomen los cotiledones, que dan paso a la plúmula o gémula, que origina el primer par de hojas. Hasta que las hojas comiencen a efectuar la fotosíntesis, los cotiledones proporcionan sustento a la plántula. Luego aparece el tallo, del cual salen las hojas. Las hojas son una de las partes más importantes de los vegetales, porque como ya sabes, se encargan de la fotosíntesis y de la respiración. UNIDAD 3 Reproducción asexual En una planta con este tipo de reproducción, se generan nuevos individuos a partir de sus órganos vegetativos, por eso también se llama multiplicación vegetativa. La reproducción asexual tiene como ventaja la rápida propagación de las plantas, porque se forman muchos organismos en poco tiempo, pero todos ellos son iguales, así que si ocurre algún cambio en el ambiente, todos podrían verse afectados. 2 Las modalidades más frecuentes de reproducción asexual son: Actividad Lo que necesita la semilla Material a utilizar: Tres platos soperos Una jarra de agua Un tazón con agua Semillas de hortalizas (las puedes encontrar en un agroservicio) Servilletas de papel Procedimiento: Pon las semillas en remojo toda la noche. Escúrrelas. Coloca varias servilletas de papel en cada uno de los tres platos. En el primer plato, derrama agua suficiente para humedecer las servilletas. Deposita varias semillas sobre el papel de los tres platos. Llena de agua el segundo plato hasta cubrir las semillas por completo. El tercer plato no tiene agua. Deja los recipientes en un lugar caliente durante cinco días. Los tres grupos de semillas se verán muy diferentes. Las semillas necesitan agua para germinar y las plantas la necesitan para vivir. La regeneración, en la que a partir de un pequeño fragmento de la planta se reproduce el vegetal completo. Esos fragmentos se llaman propágalos, como los tubérculos, los rizomas, los estolones y los bulbos. Los tubérculos, como la papa, comprenden porciones de tallo subterráneo ricos en material nutritivo, que toman una forma más o menos esférica. Las yemas se desarrollan en su superficie y son las que originan las nuevas plantas. Octavo Grado - Ciencias Naturales 139 UNIDAD 3 Los rizomas son tallos subterráneos, no raíces propiamente dichas que, al fragmentarse, producen nuevas plantas. El lirio y el jengibre se reproducen por rizomas. Los estolones son ramas que crecen mucho y llegan a tocar el suelo, se enraízan y generan una nueva planta. Los bulbos son tallos cortos, que tienen una yema terminal rodeada de hojas que almacenan la reserva alimenticia. En las axilas de las hojas se forman bulbos de renuevo, los cuales se desprenden para formar nuevas plantas. 140 Ciencias Naturales - Octavo Grado UNIDAD 3 Excreción Para la actividad excretora de los vegetales no se formó ningún órgano especializado. En realidad no tienen sistema excretor porque aprovechan la mayoría de nutrientes y desechos. La excreción vegetal la realizan células esparcidas en sus cuerpos, grupos de células o estructuras que pertenecen a diversos tejidos entre ellos, las estructuras que secretan el néctar, el nectario, tienen un papel importante en la atracción de los insectos que realizan la polinización. En ellos se junta un líquido que contiene azúcar, uno de los principales alimentos de los insectos que frecuentan las flores. El jugo azucarado excretado se origina en los elementos vasculares del floema. Los nectarios se desarrollan en diversas partes de las flores, adoptando formas muy variadas. Otra forma de excreción vegetal tiene lugar cuando numerosos productos metabólicos son secretados por las células en forma de cristales. Es el caso, por ejemplo, de la secreción de cristales de oxalato de calcio de las células de la cebolla o de la vainilla. Hay también algunos vegetales que secretan líquidos. Es el caso, por ejemplo, de los aceites excretados por la gruesa cáscara del fruto del naranjo o del limón o la savia excretada por el árbol del caucho, la resina (que sirve para proteger al árbol de insectos), el látex, que es la materia prima natural de la goma. Las plantas pueden emplear los desechos nitrogenados en la síntesis de nuevas proteínas, lo cual reduce su necesidad de excreción. En las especies herbáceas, los desechos permanecen en las células hasta que las hojas caen. En las plantas perennes, los desechos se depositan en el duramen no vivo del tallo o son eliminados al producirse la caída de las hojas. Como no hay órganos excretores especializados, los productos de la respiración se eliminan a través de Glosario Carpelo: es la parte femenina reproductora de la flor. Duramen: zona interna de la madera en rollo que en el árbol en pie contiene células muertas y generalmente impregnadas con sustancias de diversa naturaleza. Lenticela: protuberancia que aparece en la superficie de las ramas de estomas, pelos radicales y lenticelas; otros desechos se almacenan en el cuerpo de la planta. Resumen El ciclo biológico o ciclo de vida es la ruta que sigue un vegetal, desde que una semilla germina hasta el momento en que alcanza su propia madurez para tener descendencia. Nacer, crecer, madurar, reproducirse y morir son las etapas de este ciclo de vida. La reproducción en los vegetales puede ser sexual o asexual. La flor es el órgano que protege los elementos reproductores de la planta, ya que contiene los estambres, que guardan el polen (gameto masculino) y el pistilo (que protege los ovarios). El polen se traslada hasta el pistilo para que ocurra la fecundación. Cuando la semilla se abre, estamos en presencia de la germinación. En realidad, la semilla ya contiene una pequeña planta que, al salir, comienza a crecer. Los vegetales eliminan desechos por las hojas, flores, raíz y tallos, al no tener un sistema específicamente excretor. Los vegetales segregan materias viscosas (ceras, gomas, resinas), aceites y líquidos. los vegetales leñosos y permite el intercambio gaseoso entre la planta y el exterior. Oosfera: sinónimo de óvulo o célula sexual femenina en plantas, algas, protozoos y hongos. Tegumento: es un revestimiento que cubre las superficies externas, protegiéndolas del medio externo. Octavo Grado - Ciencias Naturales 141 UNIDAD 3 Las estructuras del estambre que guardan el polen se llaman: a) conos. b) sépalos. c) filamentos. d) anteras. 3 Los vegetales no tienen un sistema excretor específico porque: a) tienen riñones. b) expulsan oxígeno por la raíz. c) son verdes. d) aprovechan la mayoría de nutrientes y desechos. ¿Cuál de los siguientes términos no corresponde a un tipo de reproducción asexual en los vegetales? 4 a) pistilo b) rizomas ¿Qué nombre reciben las plantas, como el maíz, cuya semilla solo tiene un cotiledón? a) Monocotiledóneas b) Plúmulas c) tubérculos c) Dicotiledóneas d) bulbos d) Gimnospermas 2 3) d. 2) a. 1) d. 1 Soluciones Autocomprobación 4) a. EL CHICLE ES VIEJO ¿Sabías que en la antigua Grecia y en Egipto ya masticaban resinas de árboles y plantas con propiedades medicinales? En América también lo hacían. Es más, el chicle moderno nació en las selvas centroamericanas, allí donde floreció la cultura maya. Ellos recogían la savia del chicozapote, uno de los árboles más abundantes de la zona, haciendo incisiones en zig-zag sobre su corteza para que ésta fluyera hacia los recipientes colocados en la base del árbol. Tras un proceso de secado obtenían una goma masticable que los mayas usaban para limpiarse los dientes y la boca o para disimular el hambre. De esta manera, un producto de excreción vegetal es útil para el ser humano. 142 Ciencias Naturales - Octavo Grado Solucionario Lección 1 Actividad 1 El vinagre es un ácido, una sustancia que tiene sabor agrio y neutraliza las bases. En esta actividad, el vinagre reacciona químicamente con el calcio que se encuentra en el hueso del pollo. El calcio es un mineral importante del cuerpo. Hace que los huesos sean fuertes. El vinagre disuelve el calcio del hueso y por eso ya no es más fuerte y se puede doblar. Otra forma en que tus huesos también pueden perder calcio es por falta de ejercicio. Es lo que le pasó a los astronautas; sus huesos ni siquiera tenían que luchar contra la gravedad mientras estaban en el espacio, perdieron calcio y se debilitaron tanto que se les hacía difícil hasta estar de pie cuando se vieron sometidos de nuevo a la gravedad terrestre. Actividad 2 Ladrillos óseos Como observas al hacer la actividad, cuando el rollo de papel higiénico está de costado, el libro lo aplasta fácilmente. Pero cuando está apoyado sobre uno de sus extremos, sostiene el libro con facilidad y más de uno, como lo comprobaste. Muchos huesos no son sólidos, sino que son tubos huecos como el rollo de papel higiénico. Un tubo hueco es casi tan fuerte y pesa menos que un tubo sólido del mismo tamaño. Con frecuencia se usa esta estructura cuando se necesita soportar fuerzas que empujan en ambos lados, como los huesos de tus piernas. Sí, la gravedad empuja los dos extremos de los huesos de tus piernas. Para que esos tubos huecos sean fuertes, la parte exterior de un hueso es muy compacto. Los huesos se desarrollan a partir de tejidos fibrosos llamados cartílagos. Cuando el hueso crece y se desarrolla, minerales como el calcio y el fósforo se depositan en el cartílago. Estas son las sustancias químicas que le dan fuerza al hueso. Lección 2 Actividad 1 Cuando estiras el globo de la base, el globo del interior se infla. Cuando inhalas tu diafragma, una banda de músculos ubicada en la parte inferior de tu cavidad torácica se contrae. Cuando tu diafragma se contrae, se aplana y empuja hacia abajo. Cuando lo hace, el volumen de tu cavidad torácica aumenta y la presión interior disminuye. La presión del aire del exterior de tu cuerpo es mayor que la del interior de tu cavidad torácica, así que el aire entra por tu boca y por tu nariz. Esta actividad imita la contracción del diafragma (el globo inferior) y la entrada de aire en los pulmones (el globo del interior de la botella). Cuando exhalas, tu diafragma se distiende y regresa a su forma original, disminuyendo su volumen y aumentando la presión de aire en tu cavidad torácica. Esto hace salir el aire de tus pulmones. Octavo Grado - Ciencias Naturales 143 Solucionario Lección 3 Actividad 1 Los órganos de la reproducción del hombre y de la mujer coinciden en la misma región del cuerpo, pero sus estructuras anatómicas y fisiológicas son distintas. Sin embargo, se complementan uno a otro a fin de hacer posible la reproducción. Por ejemplo, mientras la función del ovario es la maduración del óvulo, la función del testículo es la producción de espermatozoides. Luego, durante la fecundación, estas células fusionarán sus núcleos para formar un nuevo ser. Actividad 2 Frío y caliente La mano que estaba en el agua caliente sentirá el agua tibia como fría, mientras que la mano que estaba en el agua fría sentirá el agua tibia como caliente. Es difícil juzgar exactamente qué tan caliente o frío está algo con solo tocarlo. Los nervios de la piel no pueden detectar la temperatura exacta de un objeto, pero pueden señalar cambios en la temperatura. Te alertan cuando sienten que algo está más caliente o frío de lo que estaba previamente. Cuando tu mano estaba en el agua caliente, tus nervios sensoriales se adaptaron a la temperatura caliente. Luego, cuando la colocaste en el agua tibia, detectaron la temperatura como más fría que el agua anterior y le indicaron a tu cerebro que el agua estaba fría. Del mismo modo, los nervios sensoriales de la mano que estaba en el agua fría se adaptaron a la temperatura fría. Cuando la colocaste en el agua tibia, detectaron que el agua estaba más caliente que lo que habían sentido antes y le indicaron a tu cerebro que el agua estaba caliente. Lección 4 Actividad 1 Las hojas, cuando son privadas de luz, se colorean de un tono diferente a las que sí recibieron la luz solar. Esto es por que dejan de producir oxígeno y dejan de realizar una parte de la fotosíntesis, específicamente la fase clara, pero siguen las etapas que no requieren de luz. Lección 5 Actividad 1 La semilla de frijol es dicotiledónea. Su cubierta es lisa. Cuando se abre se puede observar un embrión del cual se desarrollará una nueva planta cuando existan las condiciones de germinar. 144 Ciencias Naturales - Octavo Grado Proyecto Haz un herbario de hojas caídas Propósito El estudio de las plantas es un importante campo de la ciencia. Muchas de las medicinas que usamos, así como la mayoría de nuestros alimentos son vegetales. Como es muy difícil ir a tanto sitio para estudiar cada planta, en su lugar los científicos se auxilian del herbario, que es una especie de biblioteca vegetal. Esta biblioteca se forma con páginas en las que cada una contiene una planta, que se ha secado previamente y luego ha sido pegada al papel. Es preferible usar solo las hojas caídas para evitar dañar la flora. Límpialas antes de comenzar. 2. Coloca cada hoja entre páginas de periódico y en medio de un libro. Pon encima varios libros gruesos. Este proceso presionará a las plantas y las secará; puede tomar más de una semana. 3. Cuando el vegetal esté seco, quítalo con cuidado y pégalo a la hoja de 11 × 16 pulgadas. 4. Utiliza el papel bond para hacer rectángulos de 3x4 pulgadas y pega uno en la esquina inferior derecha de cada hoja de tu herbario. En cada rectángulo escribirás: Cada página tiene información sobre la planta que sostiene, de tal manera que las personas pueden estudiar a ese vegetal en el momento que lo quieran. El nombre del ejemplar vegetal, El nombre de la persona que lo recolectó (tu nombre), El lugar en el que fue recolectado, La fecha de la recolección, La utilidad o el beneficio que proporciona cada ejemplar. Este proyecto te permitirá crear tu propio herbario. Centro teórico Las diferentes actividades desarrolladas en esta unidad han puesto de manifiesto la necesidad de cuidar nuestro organismo, de respirar aire puro, y la importancia de los vegetales para la perpetuación de la vida en la Tierra. Entre más sepamos sobre plantas, más herramientas tendremos para vivir mejor y cuidar más de nuestros organismos. En ese sentido, el desarrollo de este proyecto te será de mucha utilidad. Desarrollo Materiales a utilizar: Hojas de cartulina de 11x16 pulgadas cada una. Hojas de papel bond Plumones delgados -Pegamento -Periódicos Libros gruesos Plantas, las que prefieras, pero que sean lo suficientemente pequeñas para que puedas colocarlas en las páginas de 11x16 pulgadas. Para completar la información, escribe a cada planta los nombres de sus partes. Cuando termines, tendrás un pedazo valioso de la ciencia. Haz todas las páginas que puedas. 5. Perfora cada una de las páginas, de manera que puedas unirlas y formar tu propio herbario. Cierre del proyecto El herbario te brindará mucha información a ti, a tu familia y amigos. Procedimiento 1. Colecciona los ejemplares vegetales de hojas caídas. Octavo Grado - Ciencias Naturales 145 Recursos Education/Research Systems, Inc. Project Learning Tree: Supplementary Activity Guide. The American Forest Council, Washington, DC, 1988. Leal, Mario: Ciencias Físicas y Naturales. Editorial Progreso, S. A. México, D. F. 1982 Villeé, C. A.: Biología. Ed. McGraw-Hill, México D.F. 1993 Enciclopedia libre Wikipedia: Aparato excretor http://www.arrakis.es/~lluengo/excretor.html 2009 Hiru.com: Reproducción vegetal http://www.hiru.com/es/biologia/biologia_02200.html Hiru.com: Reproducción animal http://www.hiru.com/biologia/biologia_02300.html 2009 Susan Hoefken: El esqueleto humano http://www.portalplanetasedna.com.ar/esqueleto.htm 2009 146 Ciencias Naturales - Octavo Grado