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Capìtulo 1. Ecosistema

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CAPÍTULO #1
Ecosistema
“No es la más fuerte de las especies la que sobrevive y
tampoco la más inteligente. Sobrevive aquella que más
se adapta al cambio”
―Charles Darwin
Contenido
ECOSISTEMA ........................................................................................................................ 2
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 2
FLUJOS DE ENERGÍA ENTRE LOS NIVELES TRÓFICOS ................................................................. 3
FOTOSÍNTESIS Y RESPIRACIÓN CELULAR .................................................................................. 5
NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS .................................................................... 8
TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA ................................................................................. 11
TEORÍAS DE LA EVOLUCIÓN DE LAS ESPECIES ........................................................................ 15
TALLER................................................................................................................................. 19
EJERCICIOS PROPUESTOS ............................................................................................. 23
RESPUESTA DE LOS EJERCICIOS PROPUESTOS .................................................... 25
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Ecosistema
Los factores abióticos son los componentes no vivos
del ecosistema y dependen de las características del
medio inerte. Algunos son limitantes y condicionan la
adaptación de los organismos al medio. Los organismos
poseen límites de tolerancia a estos factores; si se
superan estos límites, su supervivencia se puede ver
afectada. Entre estos factores podemos mencionar los
siguientes:
 La luz
 El agua
 La salinidad
 La temperatura
 El aire
 El suelo
Introducción
Los ecosistemas son sistemas naturales formados por el
conjunto de organismos vivos y factores abióticos; cada
ecosistema tiene propiedades diferentes, pero cada uno
brinda equilibrio al medio.
¿Qué importancia tiene el recurso que presenta la
imagen para los ecosistemas?
El ecosistema y sus componentes
Un ecosistema es el conjunto de seres vivos que habita
un espacio, junto con los factores físicos y químicos con
los que los organismos interactúan. El ecosistema tiene
límites definidos y diferentes tamaños, desde la totalidad
del planeta hasta un pequeño charco. Los elementos que
componen un ecosistema se interconectan para formar
una compleja red de relaciones; cualquier cambio en
alguno de ellos, como la temperatura o el número de
organismos, afecta a los otros. Un ejemplo es el caso
predador-presa: al aumentar el número de predadores
disminuye la cantidad de presas.
La ecología toma el ecosistema como unidad y para
analizarlo combina campos de la ciencia, por ejemplo, la
química, la física y la biología. En la Tierra existen
ecosistemas terrestres y acuáticos, cada uno compuesto
por factores bióticos y abióticos.
Los factores bióticos son los componentes vivos del
ecosistema. Estos incluyen a los organismos integrantes
de una comunidad y sus relaciones; entre los organismos
se establecen relaciones que son intraespecíficas si se
producen entre individuos de la misma especie, o
interespecíficas si suceden entre especies diferentes.
La ubicación respecto a la línea del ecuador determina la
temperatura y la cantidad de luz.
Diferentes tipos de suelo presentan diversas texturas y
grados de porosidad, constituidos por varias capas
llamadas horizontes. Generalmente, el horizonte más
superficial es el que tiene más materia orgánica y, por lo
tanto, más nutrientes, lo que favorece el crecimiento de
las plantas; se reconoce fácilmente por su color oscuro.
Los factores bióticos interaccionan con los abióticos, por ejemplo,
toman la energía y la transforman.
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El suelo es una mezcla de minerales, agua, aire, materia orgánica
y seres vivos.
otros ecosistemas. De esta manera, el ecosistema logra
mantener estable su estructura y adaptarse a medida que
transcurre el tiempo. El gran número y la diversidad de
interacciones le posibilitan estar en equilibrio dinámico,
lo que significa que puede cambiar para adaptarse a las
nuevas condiciones. En esta gran red de interacciones
existen organismos de diferentes tipos y cada uno
cumple con una función específica en su ecosistema y
ocupa un espacio en él. Esta función o rol se denomina
nicho ecológico y el lugar donde se encuentra el
organismo que la realiza se llama hábitat.
Flujos de energía entre los niveles tróficos
¿Cómo se dan las interacciones dentro de un
ecosistema?
Los ecosistemas están conformados por el conjunto de
los componentes bióticos y abióticos. La principal
característica de estos sistemas se basa en las relaciones
que surgen entre los seres vivos y los factores abióticos
que los rodean. Estas relaciones se entrelazan y, como
resultado, se presenta una compleja red de interacciones
que hace que los factores bióticos dependan de los
factores abióticos.
Las interacciones entre los factores bióticos y abióticos
permiten al ecosistema funcionar como una unidad. Este
hecho le da propiedades específicas, por ejemplo, la
diversidad de especies y la capacidad de intercambiar
materia y energía entre sus propios componentes y con
El nicho ecológico de una abeja es ser un polinizador que lleva el
polen de flor en flor, y cumplir con sus funciones como abeja
obrera, zángano o reina de la colmena.
Niveles tróficos
En las cadenas tróficas pueden existir diferentes tipos de
organismos
en
cada
nivel.
3
Omnívoro: Son aquellos animales que se alimentan
tanto de otros animales, como de plantas.
Relaciones tróficas
Las relaciones tróficas en los ecosistemas son
complejas, un herbívoro se alimenta de diversas fuentes
y este a su vez es alimento de distintos predadores. De
este modo se conectan las cadenas tróficas que adoptan
una estructura llamada red trófica. Las redes tróficas
tienen un equilibrio muy delicado que se ve alterado por
la variación en la cantidad de individuos, la
modificación de hábitos alimentarios o el ingreso de una
nueva especie.
Pirámides ecológicas
Una pirámide ecológica representa cómo varían los
niveles tróficos en los ecosistemas.
Para construirla se tienen en cuenta la energía
almacenada, el número de individuos y la biomasa de
cada nivel. La biomasa es la cantidad de materia
orgánica que tiene un individuo, un nivel trófico o el
ecosistema, y generalmente se mide con el peso de la
materia seca. En la base de la pirámide siempre se
ubican los organismos productores.
Tipos de pirámides ecológicas
La energía asimilada por los organismos fotosintéticos
se transfiere de un organismo a otro en las cadenas y
redes tróficas; parte de la energía capturada es asimilada
y la otra está disponible. La cantidad de energía
disponible en el ecosistema puede representarse a través
de esquemas como las pirámides ecológicas.
En estas pirámides, cada nivel trófico se representa por
un rectángulo. El rectángulo que forma la base de la
pirámide corresponde a los productores y sobre él se
disponen los otros niveles tróficos. La longitud de la
base de cada rectángulo es proporcional al valor de la
característica que se mide. Las pirámides ecológicas
pueden ser energéticas, numéricas y de biomasa, como
se presenta a continuación.
Flujo de materia y energía en los ecosistemas
La materia y la energía fluyen en las cadenas tróficas:
los productores capturan energía lumínica, la
transforman en energía química y la almacenan en
compuestos orgánicos, luego los herbívoros y los
carnívoros se alimentan, parte de la materia se almacena
en forma de grasas y proteínas y otra parte se desecha.
Al tiempo, la energía se usa para producir compuestos,
crecer y reproducirse, y se libera una fracción en la
respiración o pasa al medio en forma de calor. Por
último, los descomponedores se benefician de la materia
orgánica muerta y un segmento de esta es transformado
en compuestos inorgánicos que son devueltos al medio.
En resumen, la materia captada por las plantas vuelve al
medio gracias a los descomponedores y es reutilizada
por ellas mismas. Con la energía no ocurre lo mismo: la
cantidad de energía transferida a la cadena es cada vez
menor porque al subir en los niveles tróficos, más
energía se libera al medio y no es devuelta a los seres
vivos.
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Pirámides energéticas
El sol nos entrega día a día energía en forma de luz y calor
Pirámides numéricas
Usamos energía para jugar, estudiar y bailar
La respiración celular es una parte del metabolismo,
pues se da precisamente en la fase catabólica
(desdoblamiento de sustancias), en la cual la energía
presente en diferentes biomoléculas es liberada de
manera controlada. Durante la respiración, una parte de
esa energía es empleada para producir ATP, que a su
vez es utilizado en el mantenimiento y desarrollo del
organismo (anabolismo o fase de construcción y
ensamblaje de sustancias).
Pirámides de biomasa
Otros nutrientes como proteínas y grasas también
pueden entrar al proceso de respiración celular una vez
que se degradan y se convierten en moléculas de glucosa
u otros componentes de las reacciones químicas. Como
resultado, el carbono existente en estos nutrientes se
oxida, es decir, se transforma en dióxido de carbono que
es eliminado a la atmósfera a través de la respiración.
Fotosíntesis y respiración celular
Los organismos vivos requieren de un consumo
constante de energía, la cual es utilizada por las células
en forma de energía química. La respiración celular,
proceso empleado por la mayoría de células animales y
vegetales, es la degradación de la molécula de glucosa
para producir la liberación de energía que el organismo
necesita para cumplir con sus funciones vitales.
Esto significa que la respiración es un proceso vital que
se lleva a cabo constantemente en cada una de las
células de todos los seres vivos en el planeta.
Metabolismo. Suma de cambios físicos y químicos que
experimentan los alimentos al ser transformados,
desintegrados y reorganizados en el interior de un ser
vivo.
5
Levaduras utilizadas en procesos de fermentación
Para que se produzca la respiración celular, es necesaria
la presencia de oxígeno (respiración aeróbica). Los
animales toman el oxígeno del aire a través de órganos
específicos, los pulmones y las branquias. Los vegetales
lo hacen por medio de los estomas ubicados en la hojas.
Este proceso se da durante las 24 horas del día, de forma
permanente y se lleva a cabo dentro de las mitocondrias,
que son pequeños organelos situados en el citoplasma de
las células eucariotas. Las células que realizan más
trabajo contienen un mayor número de mitocondrias en
su citoplasma. Las células del hígado, del tejido
muscular y cardíaco son ejemplos de células con trabajo
permanente.
Bacterias que realizan el proceso de respiración celular anaeróbico
La reacción química de la fermentación alcohólica se
puede expresar de la siguiente manera:
La reacción química de la fermentación del ácido láctico
corresponde a:
La respiración celular, en función de la presencia o no
de oxígeno, se divide en dos tipos.
Como vemos en los dos tipos de reacciones químicas, el
producto final es energía más otros compuestos
químicos.
La fermentación del ácido láctico también ocurre en
organismos aerobios cuando se realiza ejercicio extremo
y el músculo se fatiga. En ese momento se presenta una
disminución de oxígeno, generando una acumulación de
ácido láctico en los músculos que produce dolor
temporal.
Si comparamos los dos procesos de respiración celular,
encontraremos que la respiración aeróbica es más
eficiente que la fermentación, pues de la misma
molécula de glucosa en la primera se obtiene más
energía que en la segunda. Esto se debe a la utilización
de oxígeno en el proceso.
Respiración celular aeróbica: como ya mencionamos, es
la degradación de la glucosa en presencia de oxígeno. Es
la forma más extendida de respiración y es propia de los
organismos eucariotas. Por esto, los organismos que
requieren oxígeno se denominan aerobios.
En la respiración aeróbica, la degradación de glucosa
abarca una serie de reacciones. Sin embargo, la reacción
general se puede representar en la siguiente ecuación:
Como observas en la fórmula de la respiración aeróbica,
la glucosa se rompe en dióxido de carbono y agua.
Respiración celular anaeróbica: se da si la degradación
de la glucosa ocurre en ausencia de oxígeno. Es propia
de los organismos procariotas, generalmente habitantes
de suelos y sedimentos. A los organismos que no
requieren oxígeno se los conoce como anaerobios.
Fotosíntesis
El proceso por el cual las plantas y algunos
microorganismos pueden atrapar la energía lumínica y
combinarla con agua y dióxido de carbono para
convertirla en moléculas de glucosa, se conoce como
fotosíntesis.
La energía que alcanzan los autótrofos se mueve a través
de todos los organismos vivos, ya que algunos
heterótrofos como las vacas se alimentan de plantas,
mientras que otros heterótrofos se nutren de los que
comen plantas.
Esta respiración anaeróbica también se llama
fermentación, proceso utilizado en la producción de
vino y yogur. El producto de este procedimiento es el
alcohol etílico y ácido láctico respectivamente.
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se rompe la molécula de agua (fotólisis) que genera
iones de hidrógeno y libera oxígeno al ambiente.
Las reacciones suceden en los tilacoides, que son sacos
aplanados que forman parte de la estructura de la
membrana interna del cloroplasto.
La fase oscura: tiene lugar cuando los cloroplastos usan
el hidrógeno y el dióxido de carbono con el fin de
elaborar azúcares para la planta. Las reacciones oscuras
suceden en el día y en la noche, con la condición de que
la fuente de energía (ATP), y otras sustancias formadas
en la luz se encuentren presentes. Las reacciones de
oscuridad se efectúan en el estroma.
La fotosíntesis
Fotosíntesis y respiración celular
La respiración celular es un proceso completamente
diferente a la fotosíntesis. Veamos en el siguiente
cuadro las diferencias que se dan entre estos dos
procesos.
La fotosíntesis es un proceso anabólico complejo.
La reacción general se puede resumir de la siguiente
manera:
En las hojas de las plantas están los cloroplastos que son
las estructuras celulares donde se da la fotosíntesis.
Existen aproximadamente 100 cloroplastos en el
citoplasma de las células vegetales. Su organización es
más compleja que el de una mitocondria, porque su
función vital es producir moléculas de glucosa y liberar
oxígeno al ambiente.
El proceso de la fotosíntesis se realiza en dos fases.
La fase lumínica: ocurre cuando la planta requiere de la
luz del sol para transformar la energía lumínica en
energía química. La clorofila absorbe la luz y los
electrones se mueven en una cadena de transporte que
produce energía en forma de ATP. Durante el proceso,
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átomo y el más grande la biosfera. Entre ellos se
encuentran las moléculas, los organelos, las células, los
tejidos, los órganos, los sistemas, los individuos, las
poblaciones, las comunidades y los ecosistemas. Esta
organización tiene las siguientes características.
• Cada nivel está formado por unidades del nivel inferior
anterior. Por ejemplo, los organismos pluricelulares
están compuestos por infinidad de células.
• No todas las propiedades de un nivel se deducen de las
propiedades de las partes que lo componen. Por
ejemplo, la temperatura del cuerpo humano está entre
36° y 37°C, pero esta propiedad no se conoce por el
estudio de sus células. Las nuevas características en un
nivel se conocen como propiedades emergentes y surgen
por la interacción entre las partes que componen un
nivel inferior.
Niveles de organización de los seres vivos
Los seres vivos se organizan en niveles de acuerdo con
su complejidad estructural; el nivel más pequeño es el
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capacidad de división y así se asegura el crecimiento
del organismo y la renovación celular.
Niveles de organización abiótica
Los átomos y las moléculas se encuentran en este nivel
de organización; se presentan en seres vivos y no vivos.
 El átomo. Es la unidad estructural de la
materia; está conformado por electrones,
protones y neutrones.
 Las moléculas. Cuando se unen dos o más
átomos de un mismo elemento o de
elementos diferentes forman moléculas. Un
ejemplo es la hemoglobina, la proteína que
se encuentra en los glóbulos rojos y que se
encarga de transportar el oxígeno y el
dióxido de carbono en la sangre.
Micrografía del estómago en la que se observan sus diferentes
tejidos.
Niveles de organización biológica
La organización interna de los seres vivos corresponde a
células, tejidos, órganos y sistemas. Los individuos, las
poblaciones, las comunidades, los ecosistemas y la
biosfera son niveles exclusivos para los seres vivos.
 La célula. Es la unidad básica de los seres
vivos. Cada célula realiza funciones de
nutrición, relación y reproducción. Los
seres vivos son formas de organización que
varían según el grado de evolución que
tengan.
En muchos casos, la célula es capaz de unirse a otras y
forma tejidos que cumplen tareas específicas y
especializadas. Tanto en las plantas como en los
animales se encuentra gran variedad de tejidos que se
encargan de funciones especiales dentro de los
organismos; por ejemplo, en las plantas hay tejidos
fundamentales
que
cumplen
funciones
de
almacenamiento de nutrientes y sostén, como el
parénquima; en los animales, el tejido epitelial se
encarga del revestimiento de conductos, cavidades y
forma la epidermis.
En un organismo pluricelular, una célula se divide y
origina dos células hijas. Una de ellas se especializa
para hacer un trabajo particular y pierde la
capacidad de dividirse; la otra mantiene su
9

Los tejidos y los órganos. Los tejidos se
agrupan para formar órganos que cumplen
funciones dentro del cuerpo. Por ejemplo,
en los animales, el estómago consta de
diferentes tejidos, y es un órgano donde
ocurre parte de la digestión; en las plantas,
el tallo está conformado por tejidos
dérmico, fundamental y vascular, y se
encarga de conducir los nutrientes a todas
las estructuras del organismo.

Los órganos y los sistemas. Varios órganos
se agrupan en sistemas para realizar una
tarea coordinada. Por ejemplo, órganos
como la boca, el esófago, el estómago, el
hígado, el páncreas, el intestino delgado y el
intestino grueso se asocian para realizar la
digestión. Otros ejemplos de sistemas en el
ser humano son el sistema circulatorio, el
sistema respiratorio y el sistema excretor,
entre otros. El trabajo coordinado de las
partes de un ser vivo constituye un
organismo.
Son seres únicos que se caracterizan por la
particularidad de su información genética.
Con base en la forma de organización celular, los
individuos se clasifican en unicelulares o pluricelulares.
Los organismos unicelulares están constituidos por una
sola célula que realiza todas las funciones vitales: capta
lo que ocurre a su alrededor, se mueve hábilmente en
busca de alimento, expulsa agua y desechos, escapa de
los depredadores y mantiene el equilibrio interno. Las
bacterias, el paramecio y la ameba son ejemplos de
organismos unicelulares.
Los organismos pluricelulares están formados por
muchas células. Tienen mayor tamaño que los seres
unicelulares, aumentan su tiempo de vida como
consecuencia del reemplazo de las células deterioradas
por otras, incrementan su equilibrio interno y tienen más
probabilidades de defenderse de los depredadores.
Algunos organismos pluricelulares son los animales y
las plantas.
La vorticella es un organismo unicelular que vive en aguas dulces.
Las plantas crecen y desarrollan diferentes órganos gracias al
reemplazo de células.
Las poblaciones
Agrupan a los individuos de una misma especie que
ocupan un área más o menos definida por barreras
físicas como ríos y montañas, y comparten el mismo
tiempo; además, los organismos de una población
pueden reproducirse entre sí, lo que asegura que la
especie no desaparezca.
Los sistemas del cuerpo humano están relacionados;
cuando un órgano o un tejido funcionan mal se altera
todo el cuerpo.
Niveles de organización ecológica
Los individuos se organizan y forman poblaciones,
comunidades y ecosistemas que están inmersos en la
biosfera de nuestro planeta.
Población de pingüinos emperador.
Los individuos
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Las comunidades
Son grupos de seres vivos de diferentes especies que se
relacionan entre sí porque habitan conjuntamente en un
lugar y en un tiempo determinado. Por ejemplo, la
comunidad de un bosque incluye poblaciones de aves,
lombrices, reptiles, mamíferos, plantas, hongos y
microorganismos que interactúan en ese ambiente. La
estructura y la estabilidad de las comunidades se pueden
alterar por la actividad humana, el fuego, las
inundaciones y la sobrepoblación, entre otros factores.
La biosfera está conformada por capas como la atmósfera, la
hidrosfera y la litosfera.
Teorías sobre el origen de la vida
Recordemos que el enfriamiento del planeta permitió
que el agua lluvia se acumulara en las zonas profundas
de la corteza, formando los mares y los océanos. A su
vez, los cambios en la corteza de la Tierra dieron lugar a
la formación de montañas, ríos y lagos.
Las variaciones en la atmósfera permitieron que ciertos
compuestos químicos ya existentes en la Tierra
primitiva, como el dióxido de carbono, el amoníaco, el
agua y el metano, reaccionaran y originaran nuevos
compuestos, capaces de replicarse independientemente.
Así, gracias a las condiciones atmosféricas reinantes
surgieron los compuestos químicos que se encuentran en
todos los seres vivos.
Las condiciones de la Tierra fueron distintas al principio
de lo que son ahora. La superficie del planeta fue lo
bastante caliente como para hervir el agua y la atmósfera
estaba constituida básicamente de gases venenosos, por
lo que las condiciones iniciales no eran las más aptas
para que se desarrolle la vida. Sin embargo, bajo estas
circunstancias, se piensa que la vida se originó
aproximadamente hace 3 000 millones de años.
En el bosque, todas las comunidades están relacionadas.
Los ecosistemas
Están conformados por seres vivos que habitan un
medio específico y se relacionan entre sí y con los
factores abióticos del lugar.
Entre los seres vivos y el medio hay un continuo
intercambio de materia y energía a través de las cadenas
alimenticias y de las redes tróficas, que mantiene la
estabilidad de los ecosistemas.
En un ambiente marino es posible diferenciar los integrantes del
ecosistema.
La biosfera
Está conformada por la atmósfera, la litosfera y la
hidrosfera. Es el nivel más complejo de organización y
agrupa a todos los ecosistemas de nuestro planeta.
Etapas de formación de la tierra
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Mares y océanos primitivos: las moléculas se organizan en
macromoléculas que forman proteínas.
Durante la historia de la humanidad, nos hemos
preguntado ¿cómo se originó la vida en la Tierra? Desde
los griegos hasta hoy se han formulado varias hipótesis
que tratan de explicar esta pregunta.
Algunas de estas hipótesis que explican el origen de la
vida son:
permitieron el desarrollo de más microorganismos. Para
Pasteur, todos los organismos debían tener “padres”. ÉL
creía que el aire estaba lleno de microorganismos que
llegaban a todos los lugares y se reproducían.
A pesar de que no hay un consenso y claridad de cómo
surgió la vida en el planeta, existen indicios que dan una
idea sobre su origen.
Generación espontánea
En el siglo XVII, el italiano Francesco Redi realizó un
experimento con el que buscaba demostrar que la
generación espontánea o abiogénesis no explicaba de
forma adecuada el origen de la vida. Ideó un
experimento concluyente que consistió en meter trozos
de carne en frascos cerrados y otros en frascos abiertos.
Observó que la carne de los frascos cerrados no
desarrollaban larvas, en tanto que en los frascos abiertos
la carne sí producía larvas.
Con este experimento el científico Redi demostró que
las larvas no aparecían por generación espontánea, y que
su presencia estaba relacionada con la posibilidad que
tenían las moscas de llegar a la carne. A pesar de los
resultados convincentes de este ensayo, el postulado de
la generación espontánea continúo sin ser rechazado y
despertó más bien fuerte aceptación en la época.
La teoría de la Generación Espontánea continuó vigente
por varios cientos de años microorganismo se
originaban a partir de otros microorganismos.
Como observamos en el experimento, aquellos frascos
en los que pudieron ingresar los microorganismos
En el proyecto búsqueda de inteligencia extraterrestre, las
condiciones para el desarrollo de la vida se han podido dar en otros
lugares.
Teoría de Oparin o de la Evolución Química
En 1924, Alexandre Ivánovich, bioquímico soviético,
pionero en el desarrollo de las teorías bioquímicas sobre
el origen de la vida, expone la teoría más aceptada hasta
la actualidad: la hipótesis del origen físico-químico de la
vida.
12
Oparin insistió en el hecho de que en los primeros
momentos de la historia de la Tierra la atmósfera no
contenía oxígeno, este elemento fue generado después
gracias a la fotosíntesis vegetal. Según el científico,
antes de la aparición de la vida podían haber existido
sustancias orgánicas simples en una especie de sopa
primitiva. Añadió que los primeros organismos fueron,
probablemente, heterótrofos, esto es, que utilizaban
como alimento sustancias orgánicas y no poseían la
capacidad, como los autótrofos actuales, de nutrirse de
sustancias inorgánicas.
Para Oparin, la característica clave del origen de la vida
es la capacidad de organización e integración de los
primeros organismos. En el siguiente cuadro
encontramos la explicación de dónde procede la materia
orgánica, según este científico:
Experimento de Urey y Miller
Como vemos en el gráfico, Urey-Miller simularon las
condiciones ambientales de la Tierra hace 3500 millones
de años. Introdujeron en el aparato una mezcla de gases
que creían debían formar parte de la atmósfera
primitiva: dióxido de carbono, metano y amoníaco.
Previamente eliminaron todo el oxígeno del interior.
Luego, hicieron circular vapor de agua y produjeron
descargas eléctricas. Después de un tiempo, aparecieron
algunas de las sustancias orgánicas que forman las
proteínas y los ácidos nucleicos. Para evitar la posible
destrucción de las moléculas orgánicas, el experimento
contó con una fase de aislamiento de los compuestos
nuevos para que no fueran destruidos con la energía
generadora de la reacción de formación. La teoría del
origen físico-químico de Oparin fue objeto de algunos
cuestionamientos. Algunos de ellos son:
Como podemos ver en el cuadro, el resultado final de
estas reacciones químicas son los coacervados o
protocélula que constituyen el primer sistema físicoquímico estable y autorreplicable, que pudo bien ser el
origen de todas las células.
En 1950, la teoría de Oparin fue comprobada por Urey y
Miller, científicos que simularon las condiciones
ambientales de la Tierra primitiva y los procesos que
pudieron dar origen a las primeras moléculas orgánicas
–biomoléculas– necesarias para mantener la vida.
13
espacio o por que las células no podrían estar en un
estado latente durante millones de años. Además, el
agua, un factor limitante en el espacio, es considerada
una substancia determinante para la vida ya que es
utilizada en las reacciones químicas de las células. Se
conoce también que las condiciones para atravesar la
atmósfera e ingresar a la Tierra son muy adversas por lo
tanto los microorganismos tendrían mucha dificultad
para hacerlo, sufriendo un proceso de esterilización.
Los científicos se encuentran aun estudiando está
hipótesis para establecer evidencias que justifiquen estos
postulados.
Probable estructura de un coacervado, primeros precursores de los
seres vivos
Aunque muchos de los detalles de la teoría de Oparin ya
no tienen vigencia, el concepto fundamental del origen
de los compuestos orgánicos se sigue sosteniendo, pues
para algunos científicos la formación de biomoléculas es
una prueba sólida de la presencia de vida.
La teoría de la panspermia es una hipótesis que
considera que la vida se originó en el espacio y que viaja
entre los diferentes planetas o incluso entre los
diferentes sistemas solares. Anaxágoras, un filósofo
griego (siglo VI a.C.), mencionó el origen cósmico
como responsable del origen de la vida. Análisis
realizados a meteoritos donde se encontraron materia
orgánica como aminoácidos, ácidos nucleicos, ácidos
grasos e hidrocarburos fueron algunas de las evidencias
que justificaban esta hipótesis.
Fragmentos del meteorito Murchison, que cayó sobre Australia en
1969 cerca de la ciudad del mismo nombre. Su estudio permite
identificar la presencia de un componente importante del material
genético.
En 1970, estudios científicos realizados por
radioastrónomos revelaron que muchos materiales
básicos de la vida en la Tierra aparecían en el espacio.
Comenzaron
una
búsqueda
sistemática
de
composiciones químicas en las gigantescas nubes de
polvo interestelar, encontrando por lo menos 30
composiciones orgánicas en nuestra Vía Láctea, las
cuales se comprobó que se trataban de moléculas bien
conocidas por los bioquímicos.
Entre los compuestos orgánicos encontrados está, por
ejemplo, una sustancia cuya unión produce un
aminoácido que se presenta frecuentemente como base
de la proteína albúmina. Aún más asombroso, moléculas
de azúcar que forman parte de la molécula hereditaria
conocida como ARN, que se encuentra sin excepción en
toda la enorme diversidad de seres vivos que habitan la
Tierra y cuya función es recoger las instrucciones del
código genético del ADN y llevar el mensaje para la
formación de proteínas.
Origen cósmico
Una nueva visión del origen de la vida propone que la
vida puede tener su inicio en cualquier parte del
universo y no proceder directa o exclusivamente de la
Tierra. Esta nueva visión se conoce como panspermia
que significa semillas en todas partes.
La vida llegó a nuestro planeta utilizando los meteoritos y los
asteroides.
Hace algunas décadas se consideraba que no podía
existir vida en otros planetas debido a que los
microorganismos no resisten las radiaciones en el
14
Múltiples procesos de adaptación debieron darse para
que los organismos puedan seguir viviendo en su
hábitat, es decir, el espacio que reúne las condiciones
adecuadas para que las especies se adapten y se
reproduzcan.
Veamos las explicaciones que algunos científicos dan,
intentando explicar la gran riqueza de la biodiversidad
en la Tierra.
La teoría de la panspermia defiende lla idea de que la vida provino
del espacio.
Apoyándose en los grandes descubrimientos de estos
compuestos químicos, el célebre astrónomo británico
Fred Hoyle, junto con su colega Chandre
Wickramasinghe, platean, en 1978, la hipótesis de que
los primeros organismos con capacidad de reduplicarse
no se habrían formado en nuestro planeta, sino muy
probablemente en la cabeza de los cometas y que estos
al fragmentarse tarde o temprano, pudieron haber
llegado a la Tierra incrustados en meteoros pétreos.
Algo así como una especie de siembra cósmica o
panspermia.
Atmósfera reductora. Donde el hidrógeno está
presente pero falta el oxígeno.
Atmósfera no reductora. Contiene moléculas con
oxígeno como ingrediente predominante.
Teorías de la evolución de las especies
La idea de que el mundo no es estático sino que está en
continuo cambio, fue introducida por Jean Baptiste
Lamarck en 1809. Él postuló que los caracteres
adquiridos durante la vida de los individuos pasaban a la
descendencia. Un ejemplo claro es la evolución del
cuello de la jirafa: las primeras jirafas al estirar
continuamente su cuello por la forma de conseguir el
alimento
llegaban
a
alargarlo,
engendrando
posteriormente descendientes con el cuello un poco más
largo.
Como observamos en el gráfico de las jirafas, para
Lamarck:
La biodiversidad de la Tierra
Nuestro planeta, desde su origen hasta nuestros días, ha
experimentado diversos cambios que han dado origen a
una amplia variedad de especies. Algunos de estos
cambios son: variaciones climáticas, transformaciones
de relieve y alteraciones en la actividad volcánica.
Producto de estas modificaciones ocurridas en el planeta
Tierra, los seres vivos han ido evolucionando
continuamente, formándose nuevas especies a la vez que
otras iban extinguiéndose.
Recordemos que especie es un grupo de organismos
diferentes de cualquier otro grupo y que son capaces de
reproducirse y de tener descendencia fértil.
Por consiguiente, los cambios en las características
morfológicas obedecían a las necesidades de los
individuos.
La evolución de las especies según Darwin y Wallace
A diferencia de Lamarck, Charles Darwin y Alfred
Wallace propusieron la selección natural como
principal mecanismo de evolución. Los dos científicos
15
Los pinzones de Darwin solo habitan en las islas Galápagos y en la
isla Cocos de Costa Rica.
viajaron por el mundo separadamente estudiando
diferentes especies y por las observaciones que
realizaron, comenzaron a intuir el proceso de evolución.
Darwin, a su paso por las islas Galápagos en 1835,
estudió los pinzones. Al observar la gran diferencia en la
forma y tamaño de los picos de estas aves, pensó que
cada una de las especies tenía un ancestro diferente.
Sin embargo, luego de descubrir la sorprendente
graduación en el tamaño de los picos, empezó a
sospechar que habían evolucionado a partir de una sola
especie, de un solo ancestro.
Gradualmente comprendió el significado de la
interrelación entre la variación natural, el aislamiento y
el tiempo ilimitado.
Pinzones estudiados por Darwin
Algunas de las aves más estudiadas para los procesos de
adaptación son los pinzones que habitan en las islas
Galápagos. Estas son aves famosas en el mundo de la
biología porque constituyen un ejemplo de lo que
algunos científicos llaman radiación adaptativa. Una
especie da origen a varias porque al aislarse unos grupos
de otros se adaptan a un medio específico.
Este fenómeno de la radiación adaptativa se observa,
sobre todo, en islas separadas del continente. Tal es el
caso del Archipiélago de
Galápagos, sitio de experimentación natural de gran
importancia en donde se dan procesos de evolución en
períodos cortos de tiempo.
Estos cambios adaptativos pueden ser observados en
nuestras islas en años y no en millones de años, como se
supone que ocurren normalmente en la evolución. La
prueba es la modificación del tamaño del pico de los
pinzones en tan solo tres décadas.
Pinzones de Darwin
Las especies de pinzones estudiadas por Darwin
correspondían a doce tipos diferentes y recibieron sus
nombres de acuerdo con el tipo de hábitat y/o del
alimento que consumían.
Todas estas especies, aunque diferentes en su forma,
provenían de una misma especie ancestral que se
alimentaba originalmente de granos y que, en el proceso
de colonización de las islas, se había adaptado para
establecerse en diversos nichos que aún no habían sido
ocupados por otros organismos. Esta variación en la
forma y tamaño de los picos de los pinzones se conoce
como adaptación.
Una adaptación es toda aquella característica de un ser
vivo que mejora sus posibilidades de mantenerse y
reproducirse para conservar su especie a lo largo del
tiempo. Estas adaptaciones pueden ser:
Hábitat. Sitio en el que vive una población de
organismos.
Nicho. Rol que desempeña una especie en ese hábitat.
Resumiendo
16
La Teoría Evolutiva de Darwin y Wallace se basan en
los siguientes principios:
1. Todos los organismos tienen una gran capacidad
reproductiva. Si una sola pareja se reproduce y
su descendencia cuenta con suficiente alimento
y carece de enemigos y enfermedades, en un
número relativamente corto de generaciones, su
progenie llega a ser muy abundante.
2. Al crecer en número una población, la
competencia por espacio y alimento entre sus
individuos se torna en una verdadera lucha por
la supervivencia.
3. En una población de una misma especie es usual
encontrar diferencias entre los individuos, las
cuales pueden ser trasmitidas por herencia a sus
hijos.
4. Algunas de las diferencias entre los individuos
de una especie pueden favorecer a algunos y
desfavorecer a otros por la supervivencia.
5. En una población prevalecen los mejor
adaptados sobre los demás. Ellos, a su vez,
tendrán mayores posibilidades de reproducirse y
que sus hijos hereden las características que los
hacen estar más dotados. Este mecanismo se
conoce como selección natural.
Al analizar el gráfico de las jirafas de Darwin, se puede
establecer que:
XX, estos caracteres se identifican con los genes
presentes en la estructura del ácido nucleico.
Según Charles Darwin, las jirafas de cuello más largo
son las que consiguen sobrevivir al poder alcanzar mejor
el alimento. Las de cuello más corto, con el tiempo,
desaparecen por selección natural.
Los aportes de Theodosius Dobzhanzky, quien plantea
la síntesis evolutiva moderna, aborda la evolución como
un cambio en la composición genética de las
poblaciones.
Por consiguiente, la teoría de la síntesis evolutiva
moderna reconoce que existe la selección natural, que
hay diferencias entre individuos de la misma especie y
estas diferencias pueden favorecer a unos y no a otros.
Los organismos favorecidos se mantendrán y
reproducirán, con lo cual aseguran la permanencia de la
especie.
Un claro ejemplo de esta teoría es el de las bacterias
expuestas a un antibiótico. Aquellas resistentes en forma
natural sobreviven y se reproducen. Además de la
acción de la selección natural, si los individuos quedan
aislados y no se cruzan entres sí, se originan las nuevas
especies, proceso que se conoce con el nombre de
especiación.
La Teoría Actual o Síntesis Evolutiva
La comunidad científica actual acepta la evolución de
las especies como un hecho histórico. Existen
suficientes pruebas científicas para afirmar que en la
historia del planeta hay una transformación de las
especies que ha dado lugar a la diversidad que
conocemos a partir de las primeras formas de vida.
Actualmente, la evolución se contempla desde el punto
de vista genético. Las ideas e Gregory Mendel, no
conocidas por Darwin proveen evidencias que apoyan la
teoría de la Evolución.
La Genética de Mendel sustenta la base de la teoría de
la Evolución, con el aporte de que los organismos
heredan de sus progenitores ciertos caracteres y los
transmiten a su vez a su prole. Los organismos que
tienen diferentes caracteres poseen también la
posibilidad de sobrevivencia y reproducción. En el siglo
17
a) Los restos fósiles de las especies animales y
vegetales que habitaron la Tierra en diferentes
eras geológicas.
b) Los fósiles son restos de un ser vivo que habitó
en el pasado o evidencias de su existencia que
ha llegado hasta nuestra época, gracias a su
mineralización o conservación en algunas rocas.
c) Los brazos de los seres humanos y las alas de
los pájaros tienen la misma distribución ósea.
d) Los embriones de los peces, reptiles y
mamíferos son similares en las primeras etapas
de desarrollo embrionario.
e) La fauna del continente americano es distinta a
la que existe en África, aunque las condiciones
climáticas sean parecidas.
Ejemplo donde se aplica la Genética Mendeliana
La investigación actual en las ciencias biológicas sigue
aportando datos y conocimientos que refuerzan las
primigenias ideas de Darwin como, por ejemplo, la
primatología o la paleoantropología. Estas nos dejan
constancia de la existencia de un antepasado común
entre los simios y el ser humano moderno, consecuencia
de una historia evolutiva común y paralela.
Los conocimientos construidos en las diferentes ciencias
han establecido los mecanismos que explican la
evolución de los seres vivos. Aportes que se engloban
bajo una sola teoría conocida como Neodarwinismo que
conjuga las afirmaciones del Darwinismo con los
descubrimientos de la Genética, la Paleontología y otras
ramas de la Biología.
Anatomía comparada. Órganos homólogos: tienen el mismo origen
embrionario y evolutivo y diferentes funciones.
Mylodonte, fósil Pleistocénico de Ecuador hallado en el casco
colonial de la ciudad de Quito, entre fines de 2007 e inicios del
2008, por el biólogo paleontólogo José Luis Román Carrión.
Aprendamos algunas evidencias de la evolución de
los seres vivos
Los científicos han tratado de explicar la evolución por
medio de una serie de evidencias o pruebas estudiadas
por algunas ciencias.
Veamos algunos ejemplos de estas evidencias:
18
Taller
1. Observa la imagen e identifica los componentes de este ecosistema.
2. Nombra una especie para la que las bajas temperaturas son un factor limitante y otra para la que no lo son.
3. Dibuja un ecosistema propio del Ecuador, y coloca todos los componentes bióticos y abióticos de este.
Investiga y coloca 5 animales y 5 plantas propias de este ecosistema, así como 5 factores abióticos. Debajo
del dibujo coloca una lista de los componentes del ecosistema elegido.
4. Investiga qué es la lombricultura e indica qué usos le da el ser humano.
5. Las cadenas tróficas y los flujos de materia y energía se deben mantener en equilibrio para que el
ecosistema se conserve; las intervenciones humanas rompen con la dinámica natural de estos hábitats.
¿Qué estrategias implementarías para conservar en equilibrio los ecosistemas que te rodean?
6. Escoge dos respuestas. ¿Por qué no es una buena idea introducir especies nuevas en un ecosistema?
a. Porque no se sentirían cómodas.
b. Porque competirían por el alimento con las especies que naturalmente viven allí.
c. Porque se cruzarían con otras especies y producirían mutantes.
d. Porque no tendrían depredadores que controlaran el número de individuos.
19
7. La fotosíntesis acumula energía y la respiración la libera. Compara los procesos y relaciona las columnas.
8. Completa el esquema. Para hacerlo, indica los gases que salen y entran a la hoja de una planta durante los
procesos de fotosíntesis y respiración.
9. ¿Cuáles son las ventajas de que las células se hayan unido en organismos pluricelulares?
10. ¿Qué caracteriza a un tejido? Menciona ejemplos de tres seres vivos que tengan tejidos.
11. Escribe, en forma breve, cuál es la función principal de las siguientes partes de la célula.
a. Núcleo
b. Membrana celular
c. Citoplasma
20
12. Identifica si las células de las imágenes son eucariotas o procariotas, y escribe una característica de cada
una.
13. A qué nivel de organización de los seres vivos pertenecen los siguientes componentes.
a. Especie A + especie B + especie C, que viven en el mismo lugar
b. Comunidad + medio natural.
c. Grupo de animales de la especie A que viven en un mismo punto.
d. Conjunto de todos los ecosistemas de la Tierra.
14. Contesta las siguientes preguntas con base en la imagen que encuentras a continuación.
a.
b.
c.
d.
¿A qué nivel de organización corresponde el bosque?
¿A qué nivel de organización corresponde la persona que está observando?
¿Cuál es el nivel de organización más grande que incluye a todos los representantes de la imagen?
¿Cuál es el nivel de organización más pequeño representado en la imagen?
15. Durante la historia de la humanidad, el hombre ha dado diversas explicaciones al origen de las nuevas
especies. Verifica los conocimientos sobre este tema, relacionando los conceptos de las dos columnas.
21
16. Utiliza los siguientes términos para construir una frase que tenga sentido verdadero:
17. Mira el dibujo y haz una lista con los seres vivos que aparecen clasificándolos según su nivel trófico:
18. Mira de nuevo el dibujo y haz un informe detallado de los distintos factores abióticos de ese ecosistema:
a. Geográficos y topográficos.
b. Climáticos.
22
c. Edáficos.
d. Químicos.
19.









Indica de entre las siguientes biomoléculas las que son exclusivas de la materia viva:
Calcio
Aminoácidos
Fosfolípidos
Glucosa
Cloruro de sodio
Potasio
Hierro
Agua
ADN
Ejercicios propuestos
1) En la siguiente cadena trófica se produce una transferencia de biomasa de un nivel a otro. Elige la pirámide
trófica que representará mejor esa transferencia. *En la base del gráfico se representan a los productores y
en escalones superiores a los consumidores de diversos órdenes.
Cadena trófica: hierbas, mariquitas o escarabajos, ranas, serpientes y águilas
2) Las Leyes de la Herencia sólo se pueden aplicar a los seres superiores, animales y plantas.
A. Falso
B. Verdadero
3) De acuerdo a las características que se observan en los seres vivos, determine cuál es el proceso que le
permite a estos captar la energía y transformarla para usarla en la elaboración o degradación de
sustancias químicas, con lo cual desarrollan sus procesos de alimentación y respiración.
A. Adaptación
B. Homeostasis
C. Irritabilidad
D. Metabolismo
4) Para que los seres vivos llegaran a la etapa actual de su evolución tuvieron que sufrir una serie de
transformaciones a través de millones de años, adecuándose a las condiciones cambiantes de su medio. ¿Esa
capacidad de adecuación se llama?
A. Metabolismo
B. Homeostasis
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C. Irritabilidad
D. Adaptación
5) La Homeóstasis consiste en………
A. La reproducción, heredan sus características a sus descendientes, de manera que se logra perpetuar la especie.
B. La capacidad que tienen los seres vivos de mantener sus condiciones internas constantes y en un estado óptimo, a
pesar de los cambios en las condiciones ambientales
C. La consecuencia de los procesos metabólicos los organismos, proceso que consisten en un incremento gradual de
su tamaño
D. El proceso en que participan la nutrición y respiración, captan la energía solar y realizan la fotosíntesis
6) ¿A qué escala de organización de los seres vivos pertenece la siguiente afirmación?
“Un grupo de seres vivos que comparten las mismas características genéticas (una especie), viven, crecen y
se reproducen en una misma área geográfica.”
A. Población
B. Biosfera
C. Adaptación
D. Comunidad
7) ¿Qué científico utilizando el microscopia simple observo por primera vez las células utilizando el tejido del
corcho?
A. Teodor Schawnn
B. Robert Hooke
C. Gregol Mendel
D. Robert Koch
8) Los Bioelementos secundarios S, P, Mg, Ca, Na, K, C, los encontramos formando parte de todos los seres
vivos, y en una proporción del 4,5%. Indique donde el FOSFORO está formando parte de los seres vivos:
A. Catión abundante en el medio extracelular; necesario para la conducción nerviosa y la contracción muscular
B. Forma parte de la molécula de clorofila, y en forma iónica actúa como catalizador, junto con las enzimas en
muchas reacciones químicas del organismo.
C. Interviene en la fotolisis del agua, durante el proceso de fotosíntesis en las plantas.
D. Forma parte de los nucleótidos, compuestos que forman los ácidos nucleicos. Forman parte de coenzimas y otras
moléculas como lípidos, sustancias fundamentales de las membranas celulares.
9) Los bioelementos son los elementos químicos que constituyen a los seres vivos. De todos los elementos
químicos unos 70 se encuentran en los seres vivos ¿Cuál de los siguientes grupos de químicos son esenciales
en la formación de los seres vivos?
A. ZINC, CLORO, HIDROGENO, POTACIO FOSFORO,
B. POTASIO, FOSFORO, SODIO, AZUFRE
C. NITROGENO, HIERRO, CALCIO, MAGNECIO
D. CARBONO, NITROGENO, OXIGENO, HIDROGENO
10) Los oligoelementos son los elementos químicos que son indispensables para el organismo que no son ¿Cuál
de los siguientes grupos de químicos son los oligoelementos?
A. NITROGENO, HIERRO, CALCIO, MAGNECIO
B. POTASIO, FOSFORO, SODIO, AZUFRE
C. CARBONO, NITROGENO, OXIGENO, HIDROGENO
D. FLÚOR, IODO, BORO, SILICIO, VANADIO
24
11) La teoría del origen de la vida de Oparin, animo a otro investigador a realizar un experimento que dio
como resultado la producción de aminoácidos y carbohidratos necesarios para la vida ¿Quién realizo
estos ensayos?
A. Geoffroy Saint-Hilaire
B. Josepli Lister
C. Stanley Miller
12) El científico que postulo la teoría inorgánica de la vida fue:
A. Redí
B. Pasteur
C. Miller
D. Oparin
13) Los gases precursores de la vida son:
A. Dióxido de carbono, metano y agua
B. Metano, azufre, agua y hidrogeno
C. Metano, amoniaco, agua y hidrogeno
D. Metano, azufre, dióxido de carbono
14) Los científicos que postulan la imposibilidad de que se genere vida hoy en día es por:
A. La ausencia de abundante tormentas eléctricas
B. La ausencia de gases precursores de la vida
C. La ausencia de luz ultravioleta
D. Ninguna de las anteriores
15) La gente creyó hasta mediado del siglo XVII:
A. Que los organismos provenían de un ancestro en común
B. Que la vida se generaba espontáneamente
C. Que proveníamos de los homínidos
D. Todas las anteriores.
16) Luis Pasteur:
A. Demostró la teoría de Oparin
B. Reafirmo las ideas planteadas por Darwin Y Oparin
C. Comprobó el experimento de Miller
D. Todas las anteriores.
Respuesta de los ejercicios propuestos
1
2
3
4
5
6
A
A
D
D
B
A
7
8
9
10
11
12
B
D
D
D
C
D
25
13
14
15
16
17
18
C
D
B
D
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