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  • 1. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes Generales sobre el Temario de BiologíaEtimológicamente el concepto biología se deriva del prefijo BIO que hace referencia a vida yal sufijo LOGOS, que significa saber, conocimiento, ciencia. Por ello entendemos la BIOLOGÍAcomo la ciencia que estudia los seres vivos, sus características, funciones y relaciones.Entendemos el concepto vida como la capacidad para realizar funciones vitales, o sea aquelgrupo de actividades que le permiten mantenerse con vida. Para efectos de estudio lasfunciones vitales las separamos en tres grupos, a saber:Nutrición, aquellas encargadas de la incorporación, transformación y utilización de la materiay la energía necesaria para vivir.Relación, como aquellas funciones que le permiten al ser vivo integrar respuestas ante losestímulos del medio en el que se desarrolla.Reproducción, son las funciones que le permiten perpetuarse como especie, además depropiciar en el ser vivo el crecimiento y la regeneración de tejidos.Debemos diferenciar entre ciclo de vida y funciones vitales, ya que la el primero es elconjunto de actividades realizadas por un ser vivo durante su existencia, iniciando al nacer yculminando al morir. La segunda por su parte se refiere a la acción para mantenerse vivo,parece obvio que el morir no es una función vital, sino la culminación del ciclo de existenciadel ser.LA CÉLULA Recordarás que de acuerdo a la teoría celular, se considera a la célula como “launidad anatómica, fisiológica y reproductiva de todo ser vivo”, y que por ello se dice quecompone todo ser vivo, realiza las funciones vitales y puede auto reproducirse. Antes deprofundizar este tema debemos recordar que existen dos tipos de células de acuerdo a sugrado de complejidad. Las células procarióticas; aquellas cuyo núcleo no se encuentradefinido o dicho de otra forma carece de membrana nuclear que le circunscriba, y laeucarióticas; aquellas que si poseen membrana nuclear y por ello el núcleo se encuentradelimitado y circunscrito en la región media de la célula.La palabra célula deriva del latín cella que significa celdilla o cámara pequeña. En Biología, eltérmino se refiere específicamente a las unidades de una estructura viva más que a losdepartamentos en que pueda ser definida. La definición más aceptada de célula se presenta como una unidad anatómica,funcional y reproductiva de todo ser vivo. Esta definición es basada en que aquella estructurasea capaz de manifestar vida, o sea realizar todas aquellas actividades propias de los seres
  • 2. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 2vivos, todo el conjunto de funciones, entre otras: reproducción, movimiento, irritabilidad,nutrición, excreción. Morfológicamente la célula posee variedad de acuerdo a la función que cumpladentro de un ser vivo multicelular, así podemos encontrar células globulares; en el caso delos glóbulos sanguíneos, alargados; en el caso de las fibras musculares, ciliadas; en lasmucosas intestinales y bucales, y otras. Formas de algunas células de acuerdo a su función En una célula típica eucariota se pueden identificar tres zonas básicas: el núcleo en laregión central, el citoplasma, en la región intermedia, y la membrana celular o plasmática, enla región de la periferia.MEMBRANA CELULAR O PLASMÁTICA: La membrana celular es la estructura que rodea a la célula permitiéndole la relaciónde ésta con el medio. Es una parte funcional e integral de la célula, que controla la entrada ysalida de nutrientes, secreciones y productos de desecho, así regula el contenido de la célula. Esta membrana es permeable para ciertas sustancias, no para otras, es capaz dellevar a cabo un trabajo de bombeo de ciertas sustancias introduciéndolas o extrayéndolasde las células. De esta propiedad de la célula de ser selectivamente permeable depende lasupervivencia de la célula, esta capacidad de seleccionar las sustancias que interactúan con lacélula se debe a la naturaleza bioquímica de la misma. Estructural y químicamente lamembrana se encuentra formada por dos capas de proteínas de aproximadamente 30angstrom (1 A = 10-10m) de espesor cada una y en el medio de ellas una capa fosfolípida de60 angstrom. la membrana no es una estructura infranqueable sino por el contrario en suestructura se encuentran poros por los que se mueven materiales, la estructura química delos compuestos, su estado molecular y sus cargas eléctricas determinan la velocidad a la quepodrá atravesar. El agua pasa casi libremente a través de la membrana. En el caso de moléculas cuya concentración es mayor en el interior de la célula ydeben ser ingresadas, como resulta con la molécula de iodo en algunos seres marinos quemantienen concentraciones de este elemento mucho mayores que el medio se realizan losmovimientos utilizando unas estructuras de la membrana llamadas enzimas de permeaciónque actúan específicamente sobre determinados sustratos ayudándolos al ingreso con un
  • 3. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 3gasto de energía por parte de la célula. Para poder comprender mejor la importancia y función de la membrana celulardebemos analizar brevemente los tipos de transporte de sustancias que se presentan y lascondiciones necesarias para que se realicen. TRANSPORTE PASIVO: Se le llama así al tipo de transporte donde la célula no invierte ningún gastoenergético para que se realice, este se presenta por diferentes grados de concentraciónentre las sustancias y el medio en el que se encuentra. Si la concentración del medio esmayor que la de la célula se dice que se encuentra en un medio hipertónico, si laconcentración del medio es inferior que la de la célula se llama hipotónico, pero si laconcentración del medio es de igual magnitud en el medio y la célula se le llama isotónico. Dentro del transporte pasivo de sustancias identificamos tres tipos, que son: a.- Difusión: Se le llama difusión al paso de sustancias de un medio másconcentrado a uno menos concentrado, por ejemplo de ello podemos considerar el caso dela sal en agua, esta se difunde hacia todos lados del agua hasta alcanzar igual concentraciónen toda la extensión de la muestra. De igual manera podemos observar el comportamientode los gases o los colorantes. b.- Ósmosis: Se le llama ósmosis al paso de sustancias de un medio deconcentración inferior a otro de concentración mayor a través de una membranasemipermeable, cabe aclarar que en este tipo de transporte se mueve el solvente y no así elsoluto. Este mecanismo nos ayuda a entender el proceso por medio del cual las plantasabsorben agua y la trasladan hasta los puntos más altos de ellas. Si colocamos una célula enun medio hipotónico, esta absolverá agua hasta quedar completamente llena, o sea en unestado llamado turgencia. Si por el contrario la célula la colocamos en un medio hipertónico,la célula perderá agua para concentrar su medio interno y lograr el equilibrio con el exterior,si la diferencia es muy marcada, se comenzarán a arrugar las paredes de la célula y arecogerse el volumen celular, a este estado de la célula se le llama plasmólisis, si una célulapermanece por períodos muy prolongados en este estado puede morir. c.- Diálisis: Se le llama diálisis al paso de sustancias de un medio de concentraciónalta a uno de concentración baja a través de una membrana semipermeable, pero en estecaso se mueve el soluto y no el solvente. Este proceso es sumamente importancia en lalimpieza de la sangre de los sólidos producidos por el metabolismo celular del organismo. TRANSPORTE ACTIVO: El transporte activo es el movimiento de las moléculas disueltas que se dirigende un medio a otro de concentración más alta, atravesando la membrana plasmática yutilizando energía química, esta energía la suministra el ATP (adenosín trifosfato) productode la respiración celular. En la naturaleza se presentan dos tipos de transporte activo a nivel demicroorganismos: Pinocitosis y Fagocitosis. La pinocitosis consiste en la formación de
  • 4. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 4vesículas mediante invaginaciones que se producen en la membrana plasmática, encerrandolíquidos del medio externo, y de esta manera se forma una vesícula, que al romperse en elinterior de la célula se incorporan a ella. Este proceso es estimulado por la presencia deproteínas en el medio. La fagocitosis consiste en ingerir partículas sólidas más o menosvoluminosas por algunas células, especialmente los protozoarios.FUNCIONES DE LA MEMBRANA CELULAR La membrana celular le permite a la célula mantenerse en contacto con el medio sinperder su individualidad, o sea le rodea y delimita permitiéndole intercambiar materia yenergía necesaria para su supervivencia. Proporciona adhesividad, brinda protección yfunciona en el transporte de metabolitos. En el caso de células vegetales sobre la membrana celular se encuentra unaestructura extra llamada Pared Celular o Cápsula de Secreción formada por celulosa. Estapared celular es una envoltura externa de la membrana plasmática, constituye el esqueletoexterno de la célula y le sirve como estructura de sostén. Como es porosa, permite el paso degases, sales minerales y moléculas orgánicas a través de ella para llegar o salir de la célula. EL CITOPLASMA El citoplasma, también llamado matriz citoplasmática o sustancia fundamental, ocupala región celular comprendida entre el núcleo y la membrana celular. Está formado por unsistema coloidal, constituido por una solución viscosa, en la que se encuentran suspendidasuna serie de sustancias orgánicas, macromoléculas y elementos químicos en estado iónico yuna red de sistemas de membranas que lo recorren en todas direcciones. El estado coloidaldel citoplasma aumenta considerablemente la superficie de sus componentes, condición quefavorece las reacciones enzimáticas que se llevan a cabo en la célula. La composiciónquímica del citoplasma es agua (85 a 90%), hidratos de carbono o carbohidratos, salesminerales disueltas, lípidos y proteínas. El citoplasma es de suma importancia porque es en él en donde flotan las organelas oestructuras intracelulares que realizan las funciones vitales de la célula y las estructurasalimenticias y de desecho de las actividades metabólicas. ORGANELAS CITOPLASMÁTICAS: Se le llama organela u orgánulo a aquella estructura intracelular que realizauna función vital dentro de la célula, entre ellas podemos citar: mitocondrias, ribosomas,lisosomas, complejo o aparato de Golgi, vacuolas, centrosomas, retículo endoplasmático,cloroplastos. Mitocondrias Son unas estructuras vesiculares provistas de una doble membrana. Lamembrana externa tiene menor superficie que la interna por lo que la membrana internatiende a plegarse sobre sí misma. Las mitocondrias son los "hornos" de la célula, ya que ahíse queman los azúcares, principalmente la glucosa para obtener energía. El proceso que sesigue se llama respiración celular aeróbica y consiste en la reacción de oxidación lente da lamolécula de glucosa para la liberación de la energía y la producción de agua y dióxido decarbono. Esta energía es almacenada como energía química en una molécula de adenosín
  • 5. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 5trifosfato o trifosfato de adenosina (ATP). El ATP sale de la mitocondria y es utilizado en todala célula para llevar a cabo las reacciones que requieren energía. Ribosomas Son estructuras compuestas de ARN y proteínas, se forman en el núcleo de lacélula y luego salen al citoplasma, específicamente a la estructura llamada RetículoEndoplasmático dándole una apariencia particular. Su función específica es la traducción delmensaje genético en la síntesis de proteínas. Retículo Endoplasmático Como su nombre lo indica, está constituido por una red o sistema decavidades distribuidas por el citoplasma más o menos uniformemente. El retículoendoplasmático está envuelto por una membrana, que es prolongación de la membrana másexterna del núcleo. El retículo realiza diversas funciones, algunas de las cuales no estántotalmente esclarecidas. Se le asigna la función de sintetizar la membrana nuclear yposiblemente la formación de otras membranas. Su constitución por canales estrechos ylargos que se comunican con el Aparato o Complejo de Golgi, con el exterior y con el núcleo,así como su distribución por todo el citoplasma, hacen suponer que interviene en eltransporte de sustancias de una parte a otra de la célula. En ciertas partes o zonas presentapequeños gránulos denominados ribosomas, dándole una apariencia granular y por lo querecibe el nombre de RETÍCULO RUGOSO. En el caso del RETÍCULO LISO, que no poseeribosomas adheridos, presenta otras sustancias como lípidos. Aparato de Golgi Está formado por un sistema de dobles membranas, vesículas y gránulos. Sufunción está asociada a ser el receptáculo donde las proteínas sintetizadas por los ribosomasse combinan con los carbohidratos para formar glicoproteínas, además se le asignan unafunción secretora. Lisosomas Estos orgánulos celulares son unos sacos membranosos que almacenan en suinterior una gran cantidad de enzimas, capaces de destruir a otras moléculas. La célula utilizaa estas enzimas para digerir o romper a la materia orgánica de que se alimenta. La célulanecesita tener estas enzimas confinadas en sacos, pues son tan peligrosas que puedenromper a muchas otras moléculas más. Cuando la célula muere estos sacos se rompen, lasenzimas se liberan y digieren a la célula muerta, destruyéndola. Un concepto que debemosrescatar es la especificidad de las enzimas, o sea que sólo actúan sobre un tipo de sustrato. Vacuolas El citoplasma de ciertas células, principalmente de animales inferiores, poseevacuolas, cavidades de líquido separadas del resto del citoplasma por una membranavacuolar. Algunos protozoarios disponen de vacuolas alimenticias en las cuales tiene lugar ladigestión. Las enzimas digestivas son secretadas por los lisosomas hacia el interior de lasvacuolas, allí es digerido el alimento y los productos de la digestión son absorbidos hacia el
  • 6. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 6citoplasma a través de la membrana vacuolar. Las vacuolas las podemos encontrar de dos tipos: digestivas y excretoras, de acuerdoa la función que cumplan en determinado momento. Pared Celular o Cápsula de Secreción Las células vegetales, a diferencia de las animales, presentan una pared célulaformada por celulosa. Esta Pared celular es una envoltura externa de la membranaplasmática. La pared constituye el esqueleto externo de la célula y le permite mantener unaforma definida, o sea confiere la función de ser estructura de sostén. Como es porosa,permite el paso de los gases, sales minerales y moléculas orgánicas a través de ella para saliro entrar a la célula. Plastidios Los plastidios son estructuras que sólo se presentan en las células vegetales,son de tres tipos: a.- Cloroplastos: de color verde por poseer clorofila. b.- Cromoplastos: pueden ser de dos colores diferentes, los Carotenos son de coloranaranjado y las Xantofilas son de color amarillo. c.- Amiloplastos: que son estructuras blancas que actúan como reservorios dealmidón. Los dos primeros son primeros son estructuras captadoras de energía lumínica y portanto son importantes dentro del proceso biológico de la fotosíntesis. Núcleo El núcleo, en las células eucarióticas, es una organela colocada centralmente yrecubierta por una membrana que presenta grandes poros por donde se comunica con elcitoplasma que lo rodea. En el interior del núcleo se encuentran los cromosomas, cuerposalargados que al compactarse, adoptan generalmente la forma de bastón. n los cromosomasse haya el ADN, que contiene la información genética de la célula. Dentro del núcleo existentambién uno o varios nucléolos en ellos e forman las estructura conocidas como ribosomas,las que posteriormente pasan al citoplasma. El núcleo es el que da las órdenes al resto de lacélula de cómo funcionar. Esta información está contenida en el ADN de los cromosomas.Como resultado de esta información tiene lugar la biosíntesis o formación de proteínas , lacual se realiza en el citoplasma. Así, la información del núcleo debe pasar al citoplasma paraque se formen las proteínas nuevas. Esto se consigue de la siguiente manera: la información contenida en el ADN es copiada en una molécula nueva, el ARNmensajero, esta la pasa a una molécula de ARN de transferencia que se encarga de llevar lainformación; dicha información se traduce fuera del núcleo en los ribosomas por la apariciónde un ARN llamada ribosomal, formando con ella una proteína nueva. Esta proteína ejecutala acción. Una célula eucariota posee en su núcleo algunas estructuras que la caracterizan,entre ellas tenemos la membrana nuclear que circunscribe al núcleo y le permite a la vezrelacionarse. La membrana nuclear rodea un espacio lleno de líquido llamada carioplasma o
  • 7. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 7nucleoplasma en donde flotan los cromosomas. Los cromosomas son estructuras muy importantes en la célula, pues comoanteriormente citábamos, mantiene la información de la célula en forma de ADN. Lainformación de la célula contenida en cromosomas, así como el número de éstos esconstante para cada especie. Son aparentes sólo durante la división celular ya que esemomento se recubren de nuevas nucleoproteínas que los hace aumentar y diferencias sutamaño. La forma del cromosoma está determinada por la llamada constricción primaria quese localiza en donde se unen los dos brazos del cromosoma, cuyos telómeros presentan lapropiedad de ser polares por lo que limitan la unión de nuevos fragmentos que alternen lainformación existente en la célula. Dentro de la constricción primaria hay una zona clara quecontiene un gránulo llamado centrómero que está íntimamente ligado a la orientación ymovimiento de los cromosomas durante la división celular. Dentro de la matriz cromosomalse encuentran los cromonemas que son filamentos helicoidales que recorren de extremo aextremo al cromosoma. Diferencias entre la célula Animal y Vegetal Las células de los vegetales tienen una organización fundamental igual a la de losanimales. Sin embargo difieren de éstas en algunas características, a saber: .- Ausencia de centriolos: Estructuras que le permiten la formación del husoacromático durante la división celular y la formación de los cuerpos basales para la formaciónde cilios y flagelos. .- Ausencia de plastidios en las células animales, lo que le impide metabolizar losalimentos a partir de sustancias simples bajas en energía. .- Existencia de una pared celular en las células vegetales que le brindan sostén. .- Presencia de vacuolas en células animales que le permiten realizar funciones denutrición. FUNCIONES VITALES El organismo vivo es un ser en constante relación con el medio que le rodea, de ahíque deba realizar una serie de funciones que le permitan mantenerse vivo y a la vezperpetuarse en el tiempo por medio de la descendencia. Para cubrir este objetivo hace usode una gran cantidad de funciones, entre ellas; Metabolismo, nutrición, respiración,irritabilidad, adaptaciones, autoperpetuación, entre otras. Las funciones metabólicas se refieren a todas las funciones que tienen que ver con elcambio de energía a través de la formación y destrucción de moléculas orgánicas. Cabe conesto definir el concepto de metabolismo como la suma de las funciones vitales realizadas porla célula y que la permiten mantenerse viva. Dentro de este concepto encontramos dos tiposde reacciones, las anabólicas y las catabólicas. Se le llama Anabolismo a la construcción desustancias a partir de simples por la acumulación de energía, fundamentalmente se asocia ala formación de macro moléculas (macro = grande). Se le llama Catabolismo al procesoinverso del anabolismo, o sea, la destrucción de sustancias complejas para la formación desimples, con la consecuente liberación de energía. Para clarificar mejor el tema podemos hacer referencia a dos procesos conocidos: la
  • 8. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 8respiración celular y la fotosíntesis, ambos conllevan el movimiento de energía. En el caso dela fotosíntesis nos ilustra un ejemplo claro de un proceso anabólico, pues en la célula, a partirde sustancias simples como el dióxido de carbono y el agua, se acumula la energíaproveniente de la luz solar en un compuesto altamente energético, como lo es la glucosa.Por su parte la respiración celular es un proceso catabólico pues la energía contenida en losalimentos es liberada y puesta a disposición del ser vivo para la realización de sus funcionesvitales.FUNCIONES DE NUTRICIÓN Mediante la nutrición, las células obtienen la materia y la energía necesarias parafabricar su propia materia celular y realizar sus actividades vitales. En los organismos sepresentan dos tipos de nutrición: AUTÓTROFA Y HETERÓTROFA.NUTRICIÓN AUTÓTROFA: Es la realizada por los organismos que producen su propio alimento con materiainorgánica y la adición de energía proveniente del medio. Existen dos tipos de organismos deacuerdo a la fuente energética utilizada, a saber tenemos: FOTOSINTÉTICOS yQUIMIOSINTÉTICOS. Los organismos fotosintéticos emplean la luz solar y sustancias inorgánicas paraelaborar sus alimentos; este proceso como recordará se llama fotosíntesis. Los organismos quimiosintéticos fabrican sus alimentos utilizando como fuenteenergética las reacciones exotérmicas (reacciones que liberan energía). Como ejemplo deeste tipo de organismos tenemos algunas bacterias como: Ferrobacillus, Thiobacillus yNitrobacter. Algunas bacterias que habitan los fondos marinos, específicamente cerca de laschimeneas volcánicas utilizan la energía calórica desprendida por las erupciones volcánicas yla gran cantidad de azufre (ácido sulfúrico).NUTRICIÓN HETERÓTROFA Las células heterótrofas toman del medio las sustancias que requieren, porque nopueden fabricarlas. La nutrición heterótrofa permite la transformación de los alimentos en lamateria celular propia. Algunas bacterias, los protozoos, las células de los hongos y losanimales, tienen nutrición heterótrofa. Las plantas se nutren con los alimentos que elaboran en la fotosíntesis. La nutriciónde los animales consiste en la obtención de materia orgánica y su transformación en energíay protoplasma y así mantener la vida en cada una de las células. Mediante la digestión, lassustancias de los alimentos se degradan a sustancias más sencillas, que luego son utilizadaspor las células. La digestión puede ser intracelular o extracelular. La digestión intracelular sucede cuando el alimento es llevado al interior de la célulapor fagocitosis, y una vez en el interior de la célula funcionan las enzimas digestivas sobre él. La digestión extracelular se produce cuando los alimentos son degradados porenzimas secretadas por las células, por ejemplo las células intestinales, pero dicho proceso seda fuera de la célula y luego se incorporan las sustancias nutritivas. Casi todos los animalestienen digestión extracelular, que comprende: la trituración mecánica del alimento; ladegradación química, por acción de las enzimas digestivas; la absorción a través de las
  • 9. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 9paredes del intestino, y la defecación o expulsión de los desechos. Mediante la respiración, los organismos pluricelulares captan el oxígeno del medio.El sistema respiratorio es el encargado de transportar ese gas hasta un tejido interno como lasangre, para que llegue a las células. Las funciones del aparato respiratorio presentan unaspecto mecánico y otro químico.Aspecto Mecánico: Son los movimientos respiratorios y tienen lugar por la acción de los músculos deltórax y del diafragma; esto hace posible la dilatación y contracción de los pulmones. La fasede dilatación de los pulmones es la inspiración y corresponde a la introducción del aire através de las fosas nasales. A continuación, sucede la expiración, que consiste en expulsar elaire de los pulmones, lo cual disminuye el volumen pulmonar. En la inspiración se contrae eldiafragma y en la expiración se relaja.Aspecto Químico: El aspecto químico de la función respiratoria radica en el intercambio gaseoso. Eloxígeno llega a los alvéolos pulmonares, atraviesa la membrana recubridora y se pone encontacto con la sangre que viene cargada de dióxido de carbono. La sangre, ya oxigenada,pasa a las arterias, que la transportan a las células, donde se efectúa la respiración celular. Eldióxido de carbono es transportado por la sangre venosa y es expulsado mediante laespiración. Este proceso de intercambio gaseoso recibe el nombre de HEMATOSIS. La circulación es la distribución de sustancias alimenticias y oxígeno a todas las célulasdel organismo y la recolección de productos de desecho. La circulación de las plantas es eltransporte de la savia bruta desde la raíz hasta las hojas, y la distribución de la saviaelaborada en todos los órganos de la planta. En los animales simples, como la esponja y lahidra, las sustancias alimenticias se difunden directamente del medio hacia el interior de lascélulas. En otros invertebrados se presentan sistemas circulatorios abiertos donde el líquidocirculante o hemolinfa se vierte en espacios que bañan las células corporales, sin existir todauna red completa de vasos sanguíneos. La circulación en los vertebrados es cerrada, lasangre sale del corazón por las arterias, y regresa a él por las venas. Cuando llega a losórganos y tejidos, las arterias se ramifican en los vasos capilares. La sangre es un tejido especializado, que permite la circulación de nutrientes ydesechos celulares dentro de un organismo. En el cuerpo humano, la sangre cumplemúltiples y complejas funciones. Las principales son las siguientes: .- Transporta oxígeno y nutrientes a las células y conduce los productos de desecho alos órganos encargados de excretarlos del cuerpo. .- Lleva las hormonas producidas por las glándulas endocrinas hasta las célulasestimuladas por las hormonas. .- Distribuye anticuerpos y glóbulos blancos, que ayudan a proteger al cuerpo contrainfecciones. .- Provee sustancias que forman coágulos sanguíneos en los vasos dañados. .- Distribuye el calor producido por el metabolismo celular.FUNCIONES DE RELACIÓN: Las funciones de relación permiten a los animales, conocer el medio interno y elambiente externo con el que se relacionan; integrar los estímulos del medio interno y
  • 10. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 10externo; emitir las respuestas adecuadas a los estímulos que se perciben. Para obtener información del medio los seres vivos deben ser capaces de detectar loscambios que se producen a su alrededor. Un cambio en el medio que cause la respuesta deun individuo se conoce con el nombre de estímulo. Para sobrevivir, los organismos deben ser capaces de detectar estímulos del mediopero a la vez también de responder adecuadamente a ellos. Esta capacidad de respuesta sele denomina IRRITABILIDAD. Ante un estímulo los organismos pueden responder de dos formas: orientándoloshacia el estímulo (respuesta positiva) o alejándose de él (respuesta negativa). En las plantasestas respuestas se denominan TROPISMOS: de acuerdo a la clase de estímuloidentificamos varios, entre ellos; FOTOTROPISMO: entendido como la respuesta ofrecidaante el estímulo de la luz. GEOTROPISMO; es la respuesta de las plantas a la acción de lagravedad. En los animales a estas respuestas se les denomina TACTISMOS. Los seres vivos no sólo son capaces de reaccionar ante los estímulos, sino quetambién controlan y regulan sus funciones vitales. Para esto poseen sistemas que lepermiten la coordinación entre la recepción de los estímulos, la interpretación de lainformación y la producción de las respuestas. Estos sistemas de coordinación son: ElSISTEMA NERVIOSO y el SISTEMA HORMONAL o ENDOCRINO. La coordinación nerviosa es propia de los animales. Las funciones de relación son de dos tipos: nerviosas y hormonales, y comprendentres mecanismos: percepción, coordinación y respuesta.PERCEPCIÓN: Es el registro de un estímulo o de la variación ambiental; se realiza por medio de lascélulas nerviosas, denominadas sensoriales o receptoras: los receptores pueden ser internos,si recogen estímulos del interior del cuerpo, o externos, si los perciben del exterior.COORDINACIÓN: Este proceso consiste en concentrar todos los estímulos captados, para emitir unaserie de respuestas adecuadas a cada uno de ellos.RESPUESTAS: Constituyen órdenes emitidas por el centro coordinador: Sistema Nervioso. Lasrespuestas pueden ser de dos tipos: movimiento o secreciones. Los movimientos son respuestas rápidas y breves realizadas por el sistema muscular;preparan el organismo para la acción. Las secreciones son realizadas por las glándulas y sus respuestas son lentas,sostenidas y duraderas.COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA MATERIA VIVA Si buscamos explicaciones del origen de la vida, encontramos una hipótesis(planteamiento de respuesta a una interrogante) llamada del Origen Quimiosintético, quenos dice del origen de la Tierra y de la evolución que presentó, la cual al principio de lostiempos manifestaba en su atmósfera grandes concentraciones de metano, dióxido decarbono, vapor de agua, compuestos nitrogenados y otros compuestos inorgánicos que
  • 11. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 11fueron precipitados a los grandes mares de la época, en ellos se descargaban corrienteseléctricas provenientes de los rayos formando las primeras moléculas orgánicas conocidas,los aminoácidos, que son constituyentes de las proteínas que conforman las estructurasvivas, de aquí en adelante se presentaron combinaciones al azar que dieron como fruto laaparición de las primeras células, las cuales eran muy simples e incapaces de fabricar sualimento por lo que su vida era efímera. Poco a poco se presentaron transformaciones de lascélulas logrando la capacidad de reproducirse y de fabricar su propio alimento. Si analizamosen detalle esta hipótesis tiene sentido que la composición de los seres vivos sea tan alta enlos bioelementos. Porcentualmente los elementos carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O),nitrógeno (N), fósforo (P),y azufre (S) cubren cerca del 92% del cuerpo del ser vivo. Tambiénexisten elementos en menor escala pero con una importancia grande por regular procesosimportantes, algunos microelementos son los siguientes: cloro (Cl), hierro (Fe), calcio (Ca),magnesio (Mg), cobalto (Co), cobre (Cu), zinc (Zn), sodio (Na), iodo (I), potasio (K). COMPUESTOS QUÍMICOS IMPORTANTES DEL SER VIVORecordemos que la materia se organiza en varios niveles: el nivel básico es el nivel atómicoque está formado por el conjunto de átomos. El segundo nivel es el molecular, formado porlas moléculas, o sea la estructura química formada por la unión química de dos o más átomosdiferentes. El primer nivel de la materia viva es el celular formado por la célula como laestructura básica, ya que como lo indicábamos anteriormente, es la estructura más simplecapaz de realizar las funciones vitales. La célula se puede organizar en otros nivelessuperiores, como lo son el tejido, el órgano, el sistema, o bien integrar un ser pluricelular,pero siempre manteniendo una dependencia entre las estructuras para mantenerse vivocomo organismo.Iniciaremos el estudio de los compuestos que integran a los seres vivos.De acuerdo a la composición de la materia los compuestos los podemos dividir en: orgánicose inorgánicos. Los compuestos inorgánicos se caracterizan por poseer muy poca o nulacantidad de átomos de carbono en su estructura lo que los hace simples y muy bajos enenergía. Los compuestos orgánicos por su parte poseen gran cantidad de átomos de carbonoy altos en energía. Es de rescatar que el elemento Carbono posee la propiedad de laHOMOCOMBINACIÓN, o sea forma enlaces químicos consigo mismo, lo que le permiteformar cadenas complejas, además cada enlace C-C almacena mucha energía.Compuestos Inorgánicos: Agua: El agua es con mucho el elemento más abundante en el protoplasma eindudablemente figura entre los más importantes. La porción amorfa de la célula, lo quepropiamente puede nombrarse como protoplasma es en principio una solución coloidal enagua. En nosotros los humanos el agua alcanza un valor promedio de 70% del peso corporaldel individuo. Dentro de las propiedades químicas que posee está su polaridad, que se
  • 12. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 12manifiesta en posee una zona de la molécula parcialmente positiva y otra zona parcialmentepositiva.El agua cumple grandes funciones en el ser vivo, entre ellas podemos citar: a.- Por su capacidad de dipolo puede funcionar como un magnífico disolvente desustancias de desecho y útiles circulando por el organismo a niveles aceptables. Entre lassustancias solutos podemos citar: el azúcar, glucosa, que sirve para mantener energíadisponible, también encontramos sales disueltas como el fosfato de creatina que es undesecho de la desintegración de la proteína en el organismo. b.- Transporte de sustancias, acuerpando la función anterior observamos que en elorganismo la mejor forma de distribución de sustancias es el medio líquido y por laabundancia de este en el ser vivo es obvia la función. c.- Termoregulación: el organismo vivo es enfrentado a los cambios constantemente,especialmente de temperatura del medio, en el caso de los animales homeotermos( aquellosque la temperatura corporal mantiene niveles estables y no dependen del medio) laregulación de la temperatura se realiza por el movimiento de agua en el organismo, en elcaso de frío se profundiza en el ser y por caso del calor se expone al ambiente para que seaevaporada (sudoración). Esta característica se presenta por ser el agua un compuesto queabsorbe y libera fácilmente el calor y porque su calor específico es muy alto, esto se debe a lapresencia de Puentes de Hidrógenos que unen entre sí a las moléculas. OrganismosPoikilotermos o heterotermos serán los que no son capaces de regular su temperatura por símismos sino que requieren la energía proveniente del medio, verbigracia, los reptiles. d.- Lubricante: todas las articulaciones se encuentran bañadas por líquidos ricos enagua, mucílagos, que protegen del desgaste prematuro. Un ejemplo claro lo encontramos enel momento del parto donde el feto fácilmente sale de la madre al encontrarse bañado por ellíquido amniótico. Ácidos, Sales y Bases Los ácidos sales y bases cumplen una función muy importante en el ser vivocuando se encuentran en disolución con agua ya que forman electrolitos, iones queconducen electricidad. Un ácido es un compuesto que se disocia en agua para formar ioneshidrógeno y un anión. El ión hidrógeno se une a los pares de electrones no compartidos de lamolécula de agua y se forma un ión hidrónio. Los ácidos son importantes ya que regulanprocesos como el de la digestión y el de la fermentación láctica por bacterias. Las bases son compuestos que se disocian en agua para formar iones hidroxilo y uncatión. Su importancia en la regulación del grado de acidez es muy grande. La sal es un compuesto que contiene un catión diferente al ión hidrógeno y un anióndiferente al ión hidroxilo. Cuando un ácido fuerte reacciona con una base fuerte se formauna sal y agua. La sal se ioniza y sus iones son importantes en varias actividades metabólicas.
  • 13. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 13Los contenidos de sales en los líquidos corporales tiene una concentración total de sales de1/5 la del mar pero igual composición, esto hace pensar que provenimos del mar. Laconcentración de sales en el organismo regula procesos, por ejemplo las sales de calcioregulan la contracción muscular mientras que las de sodio intervienen en la relajación. Lassales de potasio y de sodio intervienen en la transmisión de impulsos nerviosos a lo largo deuna célula nerviosa. El fosfato es importante en la transmisión de energía. Las sales que soninsolubles son importantes pues estas permiten la formación de estructuras de soporte yprotección, como son el esqueleto interno de los vertebrados, las conchas de bivalvos,caracoles entre otros. COMPUESTOS ORGÁNICOS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA Los compuestos orgánicos más importantes para el ser vivo son los siguientes: Carbohidratos o hidratos de carbono; Lípidos o grasas; Prótidos o proteínas; Ácidos nucléicos; y Esteroides. Carbohidratos Son las estructuras orgánicas más sencillas, formadas por los bioelementosCarbono (C), Hidrógeno (H), y Oxígeno (O) en relación 1:2:1. Son fuentes de energíafácilmente disponibles y actúan también como estructuras de sostén. Los carbohidratos lospodemos dividir en tres grandes grupos dependiendo del número de átomos de carbono queposean en la molécula. Los monosacáridos son los azúcares más sencillos, constituidos pormoléculas que tienen de 3 a 10 átomos de carbono, pero los más estudiados son los de 5 o 6carbonos. Los azúcares de 5 carbonos e les llaman pentosas, por ejemplo la ribosa y ladesoxiribosa presentes en el ADN y el ARN. Por su parte los de seis carbonos se les llamanhexosas, como en el caso de la glucosa y la fuctuosa. Los azúcares son las estructuras más sencillas, entre ellas tenemos la glucosa y lafructuosa, dos azúcares que difieren en su configuración estructural y la función quedesempeñan. La ribosa y la desoxirribosa son azúcares de cinco carbonos que intervienen enla formación del ácido ribonucléico y ácido desoxirribonucléico, respectivamente. Los almidones son estructuras de almacenamiento temporal en los vegetales, seforman por la acumulación de glucosa que forma largas cadenas de gran complejidad. En losanimales el "almidón" de reserva se llama glucógeno que se almacena en el hígado y los
  • 14. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 14músculos. La celulosa compuesta por centenares de moléculas de glucosa, forma parte de lapared celular de los vegetales. La glucosamina y la galactosamina, derivados nitrogenados delos azúcares glucosa y galactosa, son constituyentes importantes de estructuras de sosténcomo cartílagos. Otro carbohidrato estructural es la quitina que conforma la envolturaexterna de los insectos, llamada exoesqueleto.Funciones de los Carbohidratos. La función principal de los carbohidratos es ser fuente primaria de energía necesariapara la realización de las funciones vitales en el organismo. En el caso de las plantas, estasfijan la energía proveniente del Sol en una molécula de monosacáridos (glucosa) por mediodel proceso de la fotosíntesis, y luego por medio del proceso de la respiración celular, dichaenergía es liberada para ser utilizada por el ser vivo. Vale la pena recordar que para liberar laenergía todo ser vivo utiliza la función respiración celular. Otra función que cumplen los carbohidratos es la de formar parte de las estructuras,ya sean de sostén, o bien dentro de moléculas de mayor complejidad como los ácidosnucléicos. Lípidos o grasas Son compuestos solubles en éter, cloroformo, o benceno pero poco solublesen agua. Las grasas provienen, en el caso de las verdaderas, de la unión química de tresmoléculas de ácido graso y una molécula de glicerol con la liberación de tres moléculas deagua. Las grasas se diferencian en el ácido graso presente y en la cantidad de enlaces doblespresentes. Las grasas son importantes como combustibles ya que pueden desprender mayorcantidad de hidrógenos, además son importantes como constituyentes de la membranacelular. En los animales se deposita bajo la piel aislándolos del medio (importante enanimales de clima frío). En algunos animales se deposita en forma de aceite en el hígadocomo es el caso del tiburón, bacalao y la estrella de mar. Vale la pena recordar que las grasas pueden o no contener en su estructura enlacesdobles entre los átomos de carbono lo que le permite aceptar elementos de intercambio yademás posee consistencias específicas. Los ácidos grasos saturados tienen el doble deátomos de hidrógeno con respecto a los de carbono, con dos átomos de oxígeno. Estasgrasas saturadas contienen todos los hidrógenos posibles, siempre con la configuraciónCOOH, y los carbonos adyacentes están ligados por enlaces simples de valencias.Los ácidos grasos no saturados contienen menos del doble de átomos de hidrógeno conrespecto a los de carbono y uno o varios carbonos adyacentes están conectados convalencias dobles. Si esto ocurre en más de dos carbonos adyacentes se emplea el términopoliinsaturado. Una grasa neutra es un éster de tres moléculas de ácidos grasos (pueden ser delmismo ácido graso o de ácidos diferentes), reunidas por una molécula de glicerol. Si se usa la
  • 15. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 15fórmula R_COOH para todo ácido graso, una grasa, típica tiene la estructura siguiente:CH2-OOC-RCH2-OOC-R + 3 H2OCH2-OOC-R Algunas grasas tienen además del glicerol y del ácido graso, fósforo y nitrógeno,llamados fosfolípidos que son importantes a nivel de mitocondrias y microsomas. Las ceras son compuestos de ácido graso y un alcohol que no es el glicerol esimportante en el recubrimiento de la piel de algunos seres con lo cual impiden la desecación,por ejemplo la piña, y humedecerse, por ejemplo las plumas de las aves marinas. Esteroides Los esteroides son moléculas muy complejas con átomos de carbono dispuestos encuatro anillos: tres de seis carbonos y uno de cinco. Algunos autores clasifican los esteroidescomo una grasa por ser insolubles en agua y si serlo en solventes orgánicos, sin embargo sugrado de complejidad y estructura son diferentes a este grupo. como ejemplos tenemos lavitamina D, las hormonas sexuales, las hormonas corticosuprarenales, las sales biliares, y elcolesterol. El colesterol es un componente del tejido nervioso y la base química donde sesustituyen las hormonas. Las hormonas esteroides poseen enorme importancia en laregulación de procesos metabólicos. Proteínas Son las más grandes moléculas de la célula y comparte con los ácidos nucléicos lascaracterísticas más variadas y complejas. Poseen además del carbono, hidrógeno, y oxígeno,el Nitrógeno (N). Pueden contener también azufre (S), fósforo (P) y otros elementos. Por ejemplo la hemoglobina, importante en el proceso de respiración celular en losseres multicelulares tiene como fórmula C3032H4816O872N780S8Fe4 Las proteínas están formadas por largas cadenas de aminoácidos, que se unen pormedio de un enlace peptídico perdiendo agua en el proceso. Se conocen aproximadamentetreinta aminoácidos, de los cuales ocho son esenciales o sea deben ser suministrados en ladieta, esto en el caso de los animales, las plantas son capaces de sintetizar todos. La función de las proteínas es estructural y enzimática, pero pueden actuar comofuente de energía, en este caso el grupo amino es desaminado por enzimas. El esqueletoresidual es ingresado en iguales vías metabólicas que la glucosa y grasa para ser convertidoen CO2 y H2O. El grupo amino ( NH2 ) es excretado como urea, ácido úrico u otro compuesto
  • 16. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 16nitrogenado H2N - C - COOH | R = Cadena Carbonada R Grupo Amino Grupo Ácido Las proteínas pueden clasificarse en simples, conjugadas y derivadas: .- Las proteínas simples, por hidrólisis dan únicamente aminoácidos y su derivados;entre ellas podemos encontrar las albúminas, las globulinas, gluteínas, albuminoides,histonas y protaminas. .- Las proteínas conjugadas están formadas por una proteína simple con un radical noprotéico. como ejemplo de ellas tenemos las nucleoproteínas (proteínas y ácido nucléico),glucoproteína (proteína y un compuesto del grupo de los hidratos de carbono),fosfoproteínas (proteína y un compuesto que contiene fósforo), hemoglobinas (proteína yhematina), lecitoproteína (proteína y lecitina). .- Las proteínas derivadas son producto de desintegración de las proteínas naturales.En orden de complejidad creciente podemos mencionar derivados protéicos primitivos,metaloproteínas, proteínas conjugadas, derivados protéico secundarios, proteosas, peptonasy péptidos. Las enzimas son sustancias capaces de facilitar las reacciones químicas, favoreciendola velocidad de reacción y disminuyendo el gasto energético. Las enzimas son específicas,actuando sobre un único sustrato, por ejemplo, la amilasa actúa sobre los almidonestransformándolos en azúcares. Las enzimas son inestables químicamente ya que fácilmentepierden su poder de acción por la presencia de factores limitantes como la luz o el calor. Lasenzimas necesitan de coenzimas o grupos funcionales que acompañan a la enzima en elproceso sin participar directamente en él. Por su capacidad de disminuir el gasto energéticoen la reacción se les conoce como catalizadores orgánicos. Los factores limitantes de la acción enzimática son los siguientes: .- Concentración de sustratos y de enzimas; si la concentración de enzimas es muybaja la velocidad de acción es menor. .- Acidez del medio o pH; las enzimas son fácilmente destruidas por medios muyácidos o básicos, cada enzima requiere de una acidez específica. .- Factores ambientales; como la luz, temperatura y presión alteran la labor de lasenzimas. .- Presencia de inhibidores o grupos de sustancias que engañan a la enzimaadheriéndose a ella sin reaccionar o bien al sustrato impidiendo al grupo enzimático actuar. .- Ausencia de coenzimas y/o activadores. Ácidos Nucléicos Están compuestos por Carbono, Hidrógeno, Oxígeno, Nitrógeno y Fósforo. Son unconjunto de nucleótidos en cadenas de un orden establecido que le permite cumplir su
  • 17. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 17acción específica. Encontramos dos tipos fundamentales de ácidos nucléicos, a sabertenemos: el ADN o ácidos desoxirribonucléico y el ARN o ácido ribonucléico. Tanto el ADNcomo el ARN constan de varias unidades pequeñas (monómeros), reunidos para formarlargas cadenas. Cada monómero, llamado nucleótido, está formado por un fosfato, unazúcar y una base, de purina o de pirimida. Las purinas son grupos químicos cíclicos decuatro nitrógenos y cinco carbonos,las pirimidas son anillos hexagonales.En el momento de la formación de cadenas dobles se sigue un código establecido de lospares a formar entre las distintas bases nitrogenadas. La Adenina se une a la Timina en elADN y al Uracilo en el ARN ya que sólo puede formar dos puentes de hidrógeno. La Citocinay la Guanina, en los dos ácidos se unen por medio de tres puentes de hidrógeno. Cabe recordar que en el momento en que se lee la información del ARN en elribosoma se va haciendo en grupos de tres letras o bases llamados codón que en conjuntovan a dar el mensaje que se requiere para la formación de la proteína o bien para desarrollarla función que se necesita.Característica ARN ADNAzúcar Ribosa DesoxirribosaBase Nitrogenada Purina Adenina, Guanina Adenina, GuaninaBase Nitrogenada Pirimida Citocina, Uracilo Citocina, TiminaNúmero de Bandas Una DosUbicación en la célula Núcleo y ribosomas Núcleo, mitocondria y cloroplastoFunción Síntesis de sustancias Almacén de información sobre función, composición y ordenamiento del ser vivo.Disposición espacial Plana, lineal Elipsoidal.Tipos Ribosomal, transferencia y Un solo tipo. mensajero. MetabolismoLa compleja estructura celular y su funcionamiento sólo pueden mantenerse con el aportede materia y energía del medio externo. Sin ese aporte, las células no podrían vivir. Laprincipal fuente de energía y materia que tienen las células, la constituyen los nutrientesorgánicos (alimento). La materia y energía contenidas en estas moléculas son el punto departida de millares de reacciones químicas que tienen lugar dentro de la célula en unmomento dado. El conjunto de estas reacciones recibe el nombre de METABOLISMO (delgriego "metabole": cambio).Prácticamente en todas las reacciones químicas que ocurren en una célula participanenzimas específicas. Estas reacciones pueden agruparse en una serie de pasos que sedenominan vías. Cada vía cumple una función en la vida global de la célula. Además ciertasvías tienen muchos pasos en común.Muchas células tienen vías que les son exclusivas, como las células vegetales que dedicangran parte de su energía a construir sus paredes celulares, actividad que no realizan las
  • 18. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 18células animales. Pero, es sorprendente que en gran parte hasta el metabolismo de losmás distintos organismos es muy similar. Algunas vías como la glucólisis y la respiraciónson prácticamente universales y existen en casi todos los sistemas vivientes. Lasreacciones metabólicas pueden diferenciarse en dos tipos principales:ANABÓLICAS: son reacciones de síntesis de moléculas relativamente complejas (porejemplo: proteínas, polisacáridos, ácidos nucleicos) y de sus monómeros (aminoácidos,monosacáridos, nucleótidos), a partir de moléculas precursoras más sencillas.Las reacciones anabólicas requieren el aporte de energía.CATABÓLICAS: son reacciones de degradación de moléculas relativamente complejas (porejemplo: monosacáridos, lípidos, etc.), procedentes del medio extracelular o de susdepósitos de reserva propios; esas moléculas son transformadas en moléculas mássimples. Las reacciones catabólicas van acompañadas por la liberación de energía yproporcionan materias primas para los procesos anabólicos.La energía en los seres vivos se obtiene mediante una molécula llamada ATP (adenosíntrifosfato).Aunque son muy diversas las biomoléculas que contienen energía almacenada en susenlaces, es el ATP la molécula que interviene en todas las transacciones (intercambios) deenergía que se llevan a cabo en las células; por ella se la califica como "moneda universalde energía".El ATP está formado por adenina, ribosa y tres grupos fosfatos, contiene enlaces de altaenergía entre los grupos fosfato; al romperse dichos enlaces se libera la energíaalmacenada. En la mayoría de las reacciones celulares el ATP se hidroliza a ADP (adenosín difosfato), rompiéndose un solo enlace y quedando un grupo fosfato libre, que suele transferirse a otra molécula en lo que se conoce comofosforilación; sólo en algunos casos se rompen los dos enlaces resultando AMP (adenosínmonofosfato) + 2 grupos fosfato.El sistema ATP <—-> ADP es el sistema universal de intercambio de energía en las células.
  • 19. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 19Los procesos celulares que llevan a la obtención de energía (medida en moléculas de ATP)son la fotosíntesis y la respiración celular. SÍNTESIS CLOROFÍLICA o FOTOSÍNTESISDecíamos anteriormente que en los organismos vivos la energía es de fundamentalimportancia para la realización de las funciones vitales, ya que sin ella no se puede realizar.De acuerdo a la posibilidad o no de acumularla en compuestos complejos, los organismos seclasifican en Autótrofos y en Heterótrofos. Los autótrofos son los que son capaces de fabricarsu alimento a partir de síntesis de sustancias complejas usando sustancias simples yutilizando la energía del medio, a saber tenemos dos formas de autótrofos: losquimiosintéticos y los fotosintéticos. Los quimiosintéticos usan la energía liberada enreacciones exotérmicas, generalmente hablamos de organismos unicelulares primitivos.El proceso de la fotosíntesis es considerado el primer eslabón de la cadena alimenticia, espropio de los seres autótrofos, es decir, aquellos capaces de fabricar su propio alimento apartir de sustancias simples bajas en energía utilizando para ello además de la energíaproveniente del Sol, ya que es muy eficiente en la producción de sustancias complejas y lacaptación de la energía. Como dato que nos puede dar una idea de la importancia de este proceso en lanaturaleza se calcula que las plantas verdes producen más de 300 000 toneladas decompuestos orgánicos al año. Mediante la fotosíntesis, las plantas absorben dióxido decarbono y liberan oxígeno, por lo cual purifican la atmósfera haciendo posible la vida animalsobre la Tierra, razón que provoca que algunos países se dediquen a la venta de serviciosambientales a países ricos. La fotosíntesis es un proceso biológico exclusivo de las plantas y de todos aquellosorganismos que estén provistas de plastidios; cloroplastos y cromoplastos, las cuales captan la energía luminosa, agua del medio y dióxido de carbono para sintetizar sustancias orgánicas, principalmente carbohidratos y liberar oxígeno. Energía Solar Oxígeno (O2) PROCESO BIOLÓGICO DE LA FOTOSÍNTESIS El dióxido de carbono penetra en el interior de la hoja a través de los poros que se encuentran en su superficie, denominados ESTOMAS. El CO2 se difunde a través de las paredes celulares hasta llegar a los cloroplastos, conteniendo estos la clorofila, en estas estructuras se lleva a cabo una serie de Materia reacciones químicas complejas que culminan en Orgánica la síntesis de la glucosa. Para ello es necesaria la presencia de la luz, la clorofila, (o en su defecto CO2 las xantofilas o carotenos), el CO2 y el agua. El H2O Dióxido de Carbono
  • 20. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 20 agua penetra en las plantas a través de las raíces, mediante el proceso de ósmosis, recordarás que el proceso de ósmosis es el movimiento de sustancias líquidas a través de una membrana semipermeable de un medio de baja concentración a uno de alta concentración, este proceso permite que el agua ascienda en las plantas sin que ésta Estomas realice ningún gasto de energía. El CO2 utiliza el proceso de difusión,que consiste en un movimiento de zonas de alta concentración a zonas de bajaconcentración. La clorofila es una sustancia de color verde que se encuentra en loscloroplastos. Existen varios tipos de clorofila, la clorofila a y la b, se encuentran en la mayoríade las plantas verdes; mientras que la clorofila c y d se encuentran en algunas algas,químicamente difieren muy poco una de otra, pues su molécula está constituidabásicamente por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y un átomo de magnesio.Escriba en su cuaderno de apuntes cuáles son los requerimientos para que se realice elproceso de la fotosíntesis, cuáles son los factores limitantes y cuál es la importancia que sepuede aplicar del proceso. PROCESO QUÍMICO DE LA FOTOSÍNTESIS La ecuación que resume el proceso de la fotosíntesis es la siguiente luz 6 CO2 + 12 H2O ---------> C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 clorofilade aquí deducimos que se necesitan seis moléculas de dióxido de carbono y seis de aguapara formar una molécula de glucosa, sin embargo al sistema ingresan doce moléculas deagua, si ingresara menos el proceso no se realizaría. A continuación resumiremos el proceso de la fotosíntesis, para ello lo estudiaremospor separado de acuerdo a las características principales, lo podemos dividir en dos etapas ofases: a.- fase luminosa, y b.- fase oscura. FASE LUMINOSA La energía proveniente de la luz solar está formada por paquetes de luz llamadosfotones o cuantos de energía luminosa, los fotones activan la molécula de clorofilaproduciendo la excitación de los electrones. En esta fase de la energía lumínica setransforma en energía química y temporalmente se almacena en dos compuestos ATP(adenosín trifosfato o fosfato de adenosina) y NADPH2 (nicotinamina adenin dinucleótidofosfato), el ATP se forma en loscloroplastos por dos caminos osub fases: .- fotofosforilación cíclica,y .- fotofosforilación
  • 21. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 21acíclica. En la fotofosforilación cíclica se absorbe la energía luminosa por medio de unamolécula de clorofila llamada P700, por la longitud de onda que absorbe, la cual se excita yprovoca la expulsión de un electrón alto en energía de la molécula. Este electrón de altaenergía pasa por una serie de reacciones con sustancias transportadoras. Durante surecorrido va cediendo parte de su energía a las moléculas de ADP (adenosín difosfato) paratransformarla en ATP por la unión de un grupo P (fosfato). En esta subfase se liberan dosmoléculas de ATP por cada recorrido brindado por un electrón de alta energía. Luego elelectrón, vuelve nuevamente a la clorofila del fotosistema I (unión de clorofila a o P700 ycarotenos) o también llamado centro de reacción. En la fotofosforilación acíclica se forman ATP y NADPH2. La energía lumínica esabsorbida por la clorofila b o P 680 o fotosistema II, y esta pierde un electrón de alta energía,la cual es tomado por un aceptor de electrones que lo transfiere por el sistema decitocromos (biocatalizador orgánico que posee hierro y tiene la capacidad de absolver grancantidad de energía) a la clorofila P700. Casi simultáneamente, cuando la clorofila P680pierde un electrón, este es reemplazado por otro procedente de un hidroxilo resultante de lafotólisis del agua (Proceso de ruptura de una molécula de agua en iones hidroxilo OH- yhidrógeno H+ por acción de la luz) al suceder esto, las sustancias transportadoras deelectrones regresan al primer electrón a la molécula de clorofila P700 y en este paso laenergía que contiene el electrón, se utiliza para formar ATP a partir de ADP. Luego los doselectrones de alta energía expulsados de la clorofila más dos iones de hidrógeno procedentesde la fotólisis del agua se incorporan a la molécula de NADP para formar NADPH2. Es dehacer notar que el Oxígeno producido en la Fotosíntesis proviene de la molécula de agua. El NADPH2 y el ATP, formados al final de la fase lumínica reciben el nombre de poderasimilatorio, y es utilizado posteriormente en las reacciones de la fase oscura o ciclo deCalvin para reducir el CO2 a compuestos orgánicos; carbohidratos, grasas y proteínas, ademásliberar el oxígeno. FASE OSCURA O CICLO DE CALVIN En esta fase ocurre la formación de la glucosa. No necesita la presencia de luz ya que la energía la toma del poder asimilatorio formado durante la fase luminosa. En este período utiliza también el CO2 que toma la planta del medio. En una serie de pasos, el CO2 se combina en las células con una molécula de difosfato de ribulosa. Del compuesto resultante se produce gliceraldehido (PGAL) cuya molécula tiene tres carbonos. Por cada seis moléculas de CO2 que toma la célula se forman doce (12)
  • 22. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 22PGAL. De estas doce moléculas, diez vuelven al ciclo de reacciones y solamente dos de ellasforman carbohidratos. Para que esto se pueda realizar es necesario el suministro de energía,la cual proviene del ATP y el NADPH2 formados durante la fase luminosa. La glucosa formada durante la fotosíntesis se transforma posteriormente en otrosazúcares complejos, tales como la sacarosa, el almidón que constituyen el alimento dereserva de los vegetales. A partir de estos glúcidos se forma la celulosa y la lignina ymediante sucesivas reacciones químicas, partiendo de los azúcares mencionados, se formanotras sustancias complejas muy importantes en la constitución del protoplasma, como lo sonlos lípidos y las proteínas.Las plantas con clorofila vienen a constituir pequeñas fábricas de alimentos que son la basedel mantenimiento de la vida. Aunque en las plantas terrestres se menciona la fotosíntesiscomo función de las hojas debemos señalar que este proceso se realiza en todas aquellascélulas provistas de clorofila y expuestas a la luz solar que se encuentran en cualquier órganode la planta. En el medio acuático las algas tienen gran actividad fotosintética y su papelprimordial para el mantenimiento de la vida en el mar.Tres hechos fundamentales se producen durante la fotosíntesis: a.- la transformación de la energía lumínica en energía química; b.- La liberación de oxígeno y la absorción de dióxido de carbono; y c.- La síntesis de compuestos orgánicos a partir de productos inorgánicos. En realidad el proceso de la fotosíntesis es un proceso indivisible y tanto las etapasque hemos considerado para su estudio como las reacciones químicas mencionadas sesuceden con solución de continuidad y como una reacción en cadena. Podemos afirmar, sincaer en exageración, que de este proceso depende toda actividad vital de los seres vivos. Al finalizar la lectura del tema de la fotosíntesis construya en su cuaderno una síntesis de lasdiferentes fases, anotando los reactivos usados en cada fase, los productos así como lascondiciones en las que se presenta el proceso de elaboración de sustancias complejas. RESPIRACIÓN CELULAR AERÓBICA La Tierra es el único planeta del Sistema Solar que posee una atmósfera con grandescantidades de oxígeno libre. Curiosamente, este procede de una actividad biológica, lafotosíntesis. El oxígeno es un elemento muy reactivo, ataca diferentes compuestos y secombina con ellos oxidándolos. Durante la oxidación se desprende energía. El proceso derespiración celular es esencial para todos los seres vivos, ya que mediante él, que es unareacción de oxidación lenta, se puede liberar la energía contenida en los alimentos.Podemos definir la respiración celular aeróbica como la degradación lenta y total de lamolécula de glucosa por la reacción de ésta con el oxígeno para la liberación de la energíacontenida, en forma de ATP, dióxido de carbono y agua. La ecuación general de la respiración es la siguiente;
  • 23. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 236 H2O + C6H12O6 + 6 O2 -------> 6 CO2 + 12 H2O + Energía (38 ATP)Si analizas con detenimiento la ecuación anterior podrás notar que es la reacción inversa alproceso de la fotosíntesis, donde los reactivos de una son los productos de la otra y semantiene un balance de la cantidad de materia que interrelaciona.El proceso de respiración celular lo podemos dividir en dos fases, de acuerdo a suscaracterísticas, ellas son; a.- Glucólisis, y b.- Ciclo de Krebs o Ciclo del ácido Cítrico. GLUCÓLISIS Este proceso se lleva a cabo en el citoplasma celular, sin la presencia de oxígeno, es decir, es ANAERÓBICO. La glucólisis es un proceso conjunto de reacciones en las cuales, el azúcar, glucosa, se parte en dos y forma dos moléculas de ácido pirúvico. En esta fase se producen cuatro ATP pero en el proceso mismo se requiere de dos ATP para que se inicie, por lo que el resultado neto es de dos ATP por cada molécula de glucosa. El ácido pirúvico, producido en estas reacciones puede tomar dos caminos: a.- se oxida y entra al ciclo de Krebs que es aeróbico y que ocurre a nivel de la mitocondria, o: b.- sigue un proceso anaeróbico, llamado fermentación, transformándose en alcohol o en ácido láctico. CICLO DE KREBS O DEL ÁCIDO CÍTRICO Es la segunda fase de la respiración, consiste en la degradación total del ácidopirúvico a CO2 y agua, en presencia de oxígeno que ocurre en las mitocondrias. La oxidacióndurante el Ciclo de Krebs libera dióxido de carbono y pares de átomos de hidrógeno (H2). ElH2 ofrece luego sus electrones al sistema de transporte de electrones por las mitocondriaspara efectos de una serie de reacciones de reducción que culminan en la formación de aguay almacenamiento de la energía producida en forma de ATP. El ATP es formado por lafosforilación oxidativa del ADP, que proporciona una molécula de fosfato inorgánico al ADP,creándose así el compuesto ATP de energía más alta. La energía incorporada al ATP puedeutilizarse entonces para cualquier actividad celular que requiera energía, como síntesis de
  • 24. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 24 proteína, contracción muscular, y transporte activo. La energía se libera al reconvertirse el ATP en ADP y fosfato inorgánico. Muchos procesos que requieren energía ocurren fuera de las mitocondrias, aunque algunas síntesis tienen lugar en su interior. Durante el proceso del Ciclo de Krebs se liberan alrededor de 36 ATP. La degradación total por tanto produce en promedio 38 ATP, dosprovenientes de la glucólisis y 36 provenientes del ciclo de Krebs. FERMENTACIÓN Anteriormente dijimos que a partir de la glucólisis el ácido pirúvico podía seguir doscaminos: uno aeróbico (Ciclo de Krebs) y otro anaeróbico, ahora vamos a relacionarnos conel tema de fermentación. Entendemos como fermentación a la reacción de degradación parcial de la moléculade glucosa SIN la presencia de oxígeno.De acuerdo al subproducto formado así tenemos: 1. Fermentación Láctica; 2. Fermentación alcohólica. 3. Fermentación acética. FERMENTACIÓN LÁCTICA: Ocurre a nivel muscular. La glucosa por medio de enzimas, se degrada en ácidoláctico, CO2 y dos moléculas de ATP. Es una fuente de energía alterna para momentos de altanecesidad de fluido energético. FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA: En este proceso, la glucosa, por medio de levaduras y enzimas, se degrada en alcohol,CO2 y dos moléculas de ATP.IMPORTANCIA DE LA FERMENTACIÓN: Este proceso es importante para: a.- la degradación de restos de seres vivos en los minerales básicos componentes.
  • 25. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 25 b.- Para la producción de CO2 para el proceso de la fotosíntesis. c.- Formación de rocas fósiles como carbón y petróleo. d.- En la industria licorera y farmacéutica. e.- De igual manera en la industria panadera CICLO CELULAR La célula como ser vivo durante su tiempo de existencia debe pasar por una serie detransformaciones, entre ellas se encuentra el aumento de tamaño o de volumen provocadopor la acumulación interna de sustancias tanto nutritivas como de estructura. Cuando lacélula alcanza un tamaño crítico se debe dividir en dos células idénticas en estructura peroinferiores en tamaño, la información de su funcionamiento así como la de su estructura seduplica y cada célula hija recoge una copia igual a la de su madre. Al pasar la célula por esteciclo celular, deben llevarse a cabo dos procesos claves de manera coordenada y precisa: 1.- debe ocurrir la duplicación del material genético presente en la célula; y 2.- las dos copias del material se deben distribuir en forma equitativa de tal maneraque ambas adquieran la misma información que le permitirá perpetuar la especie en lamisma línea celular. El primer período del ciclo celular, como indicábamos anteriormente, es un período de crecimiento y aumento de la masa celular, es llamada G1. Este período está caracterizado porque el material genético de la célula diploide se prepara para duplicarse, por lo tanto se sintetiza en la célula los materiales necesarios para poder copiar el ADN requerido. En esta fase los cromosomas están formados por UNA SOLA CROMÁTIDA. Cuando la cantidad de material sintetizado es la indicada la célula inicia un período llamado S en el cual el ADNse duplica y se ensamblan los cromosomas, de esta forma al finalizar la fase los cromosomasestán formados por DOS CROMÁTIDAS. Después de completada la duplicación del ADN lacélula entra nuevamente en una etapa de crecimiento de llamada G2. Durante estas tresfases hay una intensa actividad metabólica y crecimiento de la célula, estas tres fases dancabida a lo que se conoce como INTERFASE. Después de finalizada la fase G2, se produce ladivisión celular o fase M (mitosis). Durante la mitosis se detiene la mayoría de la actividadmetabólica de la célula. La secuencia G1 - S - G2 - M - G1 se conoce como CICLO CELULAR. La duración de lsdiferentes fases, particularmente de la G1 y G2 son muy variadas y dependen del tipo decélula y de la especie. Cuando la división no progresa o sea se encuentra detenida se diceque la célula se encuentra en un estado G0. La fase G0 se puede presentar por efectosambientales o bien porque se haya alcanzado una diferenciación terminal en donde se pierdala capacidad de reproducirse como sucede, por ejemplo, con las células cerebrales. En lascélulas eucarióticas que proliferan rápidamente, la fase M ocurre generalmente cada 16 - 24
  • 26. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 26horas y dura de 1 a 2 horas. Bajo condiciones que favorecen el crecimiento celular, elcontenido proteico total de la célula típica aumenta más o menos continuamente a través del ciclo. Así mismo la síntesis de ARN se produce a una tasa continua, con la excepción de la fase M, cuando los cromosomas están demasiado condensados para permitir la transcripción. La primera manifestación visible de una inminente mitosis es una condensación de los cromosomas. En la mitosis, dos estructuras citoesqueléticas son importantes: a.- El huso mitótico compuesto por microtúbulos y sus proteínas asociadas el cual se encarga de alinear, separar y transportar los cromosomas hijos a cada polo de la célula; y b.- En las células animales, un anillo contráctilde filamento de actina y miosina muy importantes en la citocinesis. Cuando se produce laduplicación del ADN, las dos copias del cromosoma se pegan a regiones especializadas de lamembrana celular y son gradualmente separados por el crecimiento hacia adentro de lamembrana entre ellos. La fisión ocurre entre los dos sitios de fijación, de manera que cadacélula hija captura un cromosoma. La fase M está dividida en seis estados; los primeros cinco constituyen la mitosis o división del núcleo. El sexto estado corresponde a la citocinesis o división del citoplasma. Los cinco estados de la mitosis ocurren en un orden estricto, con solución de continuidad y son: PROFASE, PROMETAFASE, METAFASE, ANAFASE Y TELOFASE. La citocinesis comienza durante la anafase y termina casi al final del ciclo mitótico. PROFASE: Los cromosomas comienzan a condensarse, al final comienza la formación del huso mitótico oacromático y desaparece el nucléolo, En la profase se presenta un estructura llamada ASTERque es formada a partir del nucléolo, de él nacen una serie de microtúbulos que tienen un arreglo radial, a esta organización se le llama HUSO MITÓTICO O HUSO ACROMÁTICO. En las plantas superiores no se encuentran centriolos pero los microtúbulos se reúnen en regiones pobremente definidas. Los cromosomas duplicados se unen al huso acromático por medio de unas estructuras llamadas QUINETOCOROS (COMPLEJO MULTIPROTÉICO), la unión se da en el centrómero de los cromosomas que en esta fase consta de dos cromátidas hermanas unidas, la
  • 27. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 27información de donde se forma el quinetocoro específico proviene del ADN del centrómero.PROMETAFASE: Esta fase comienza abruptamente al romperse la membrana nuclear en muchasvesículas. Los microtúbulos del huso hasta ese momento fuera del núcleo logran entrar a laregión nuclear y unirse por medio de los quinetocoros a los centrómeros de loscromosomas. Los quinetocoros de los microtúbulos se extienden en dirección opuesta apartir de cada cromátida. El resultado de esta interacción es que una cromátida de cadacromosoma segregará a cada una de las células hijas. Los microtúbulos pegados alquinetocoro juegan un papel esencial en este proceso de segregación: 1.- ellos juegan un papel muy importante en la orientación de cada cromosoma conrespecto al eje del huso, de manera que busque un polo. 2.- mueven cada cromosoma hacia la placa metafásica, proceso que dura entre 10 y20 minutos en células de mamíferos. La prometafase está caracterizada por un período de frenética actividad durante elcual el huso trata de alinear los cromosomas en la placa metafásica. En realidad loscromosomas están rotando violentamente y oscilando atrás y adelante entre los polos delhuso, ya que sus quinetocoros están capturando microtúbulos que crecen de uno y otro delos polos del huso y están siendo halados por los microtúbulos capturados. Estosmovimientos le permiten a los cromosomas ser segregados al azar en las células hijas. METAFASE: Los microtúbulos del quinetocoro alinean en un plano as la mitad de los polos del huso a los cromosomas formando lo que se llama PLACA METAFÁSICA. ANAFASE: La anafase comienza abruptamente con la separación sincronizada de cada cromosoma hijo, cada uno con su quinetocoro y la subsecuente partida hacia los polos opuestos. Todas las cromátidas se mueven a la misma velocidad.TELOFASE: De Telos que significa final. Las cromátidas llegan a cada uno de los polos y desaparecen los microtúbulos del quinetocoro. Se forma una nueva membrana nuclear alrededor de cada grupo de cromosomas hijos. La cromatina empieza su proceso de desconcentración y descondensación. Reaparece el nucléolo.
  • 28. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 28CITOCINESIS:Durante la citocinesis se divide el citoplasma por un proceso llamada segmentación. Aunquela división nuclear y citoplasmática están asociadas, son eventos separados. En animales, lamembrana alrededor de la mitad de la célula y perpendicular al eje del huso y entre losnúcleos hijos, se dirige al centro y adentro y forma un surco de segmentación, el cual penetragradualmente hasta separar la célula en dos mitades. El huso mitótico juega un papelimportante en determinar donde se dará la segmentación. La citocinesis usualmente comienza en la anafase y continúa hasta la telofase y siguiente período interfásico. El primer signo visible de la segmentación en células animales es la aparición de un plegamiento y surcamiento de la membrana plasmática durante la anafase. El surco ocurre invariablemente en el plano de la placa metafásica, en ángulo recto al eje mayor del huso mitótico. La mayoría de células se dividen de forma simétrica de forma que las dos células hijas obtienen el mismo tamaño. La segmentación es efectuada por lacontracción de un anillo contráctil formado principalmente por actina y miosina. Este grupode filamentos se encuentra unido al lado citoplasmático de la membrana celular por ungrupo de proteínas. En el caso de las plantas superiores el proceso de citocinesis sufre unamodificación debido a la presencia en estas de una pared celular rígida, en este caso se formauna PLACA CELULAR que es un nuevo tabique celular dentro de la célula. MEIOSIS La meiosis es un tipo de reproducción celular por medio de la cual el número decromosomas se reduce a la mitad, dando origen a la formación de los gametos, que soncélulas especializadas para la reproducción de seres sexuados. En la fertilización del óvulo
  • 29. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 29por el espermatozoide, el número de cromosomas se duplica en el cigoto; como, por otraparte sabemos que el número de cromosomas es constante para cada especie tiene quehaber antes de la fertilización un proceso de reducción o MEIOSIS (del griego disminución),para evitar que en cada generación se duplique el número de cromosomas. Los gametos o células sexuales derivan de las células somáticas mediante meiosis, esdecir, reduciendo a la mitad el número de cromosomas de la especie. A la célula que pose elnúmero completo de cromosomas se le denomina DIPLOIDE, que se simboliza por 2n.Por ejemplo, en las células del hombre hay 46 cromosomas; después de la meiosis esenúmero se reduce a la mitad; son células haploides (n); estas células están representadas porlos gametos: óvulo y espermatozoide. En el humano tienen 23 cromosomas cada uno. Con la excepción de los cromosomas sexuales, un núcleo contiene dos versionessimilares de cada cromosoma, uno proveniente del padre y el otro proveniente de la madre,llamados HOMÓLOGOS. A diferencia de la mitosis, en la cual ambas células hijas contienen el mismo númerode pares de cromosomas, en la meiosis los gametos derivados contienen sólo un miembro decada par (el proveniente de la madre o del padre). Este requerimiento provoca un mayortrabajo a la maquinaria de la división celular. La meiosis consta de dos divisiones nucleares sucesivas después de una soladuplicación del ADN.FASES DE LA MEIOSIS: Aunque el proceso de la meiosis se efectúa en forma continua como un todo únicopara su estudio se ha dividido en fases o etapas:MEIOSIS Ia.- PROFASE I: Esta es mucho más complicada que la profase mitótica, arbitrariamente sedividió en cinco estados: LEPTOTENO, ZIGOTENO, PAQUITENO, DIPLOTENO y DIACINESIS.Vale la pena conocer generalidades de lo que sucede en cada una de ellas, pero lo másimportante es el ENTRECRUZAMIENTO, pues aumenta la variabilidad en las especies. LEPTOTENO: Los cromosomas tienen aspecto filiforme y no se pueden observar lascromátidas ya que ambas se encuentran juntas. Cada cromosoma se encuentra pegado porambos extremos a la membrana nuclear por medio de una sustancia o estructura llamadaPLACA DE FIJACIÓN. ZIGOTENO: Los cromosomas homólogos comienzan a aparearse, proceso que recibe elnombre de SINÁPSIS. Esto constituye una gran diferencia de la meiosis y la mitosis, pues enesta última no existe el apareamiento. En la sinapsis cada gen es yuxtapuesto con su genhomólogo. Cada par de cromosomas apareados se conoce como DIVALENTE o TÉTRADA. Alaparearse los dos juegos de cromátidas se forma una estructura conocida como COMPLEJOSINAPTONÉMICO. Esta estructura mantiene unidas y alineados los cromosomas homólogosdel bivalente y se cree que es requerido para que ocurra el ENTRECRUZAMIENTO (crossingover). Las cromátidas hermanas en cada homólogo son conservadas muy juntas y su ADN seextiende del mismo lado del Complejo Sinaptonémico en una serie de lazos. De esta maneramientras los cromosomas homólogos son estrechamente alineados a lo largo de su longituden el complejo sinaptonémico, las cromátidas maternas y paternas que se recombinan son
  • 30. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 30mantenidas separadas. PAQUITENO: Se inicia en el momento en que finaliza la sinápsis y puede durar varios días.En este estado aparecen grandes nódulos de recombinación a intervalos en el complejosinaptonémico. La recombinación genética ocurre entre DOS CROMÁTIDAS NO HERMANAS.Los sitios donde ocurrió la recombinación son invisibles en paquiteno pero aparecerán másadelante en la siguiente fase como QUIASMAS. El entrecruzamiento hace que ladescendencia herede genes provenientes de ambos abuelos, a pesar de que el progenitorrespectivo le dio a su hijo una célula germinal que contenía el cromosoma de su padre omadre. La recombinación genética permite que aumente la variabilidad entre ladescendencia. En esta etapa los cromosomas se descondensan temporalmente y sintetizanARN para proporcionar materiales de reserva para el huevo. DIACINÉSIS: En esta fase cesa la síntesis del ARN, se condensan los cromosomas (seengruesan) y se despegan de la membrana celular. Se ven claramente las dos cromátidas decada cromosoma homólogo. Las cromátidas hermanas permanecen unidas a nivel de losquiasmas. El entrecruzamiento además de generar nuevas combinaciones de genes, escrucial para la segregación de los dos cromosomas homólogos a los núcleos hijos. Esto esdebido a que cada entrecruzamiento crea un quiasma, el cual juega un papel análogo al delcentrómero en la división mitótica, manteniendo junto a los cromosomas materno y paternoen el huso acromático, hasta la ANAFASE I.METAFASE I Esta fase se inicia cuando se desintegra la membrana nuclear y se forma el huso.Cada par de cromosomas homólogos se disponen independientemente sobre el Ecuador dela célula, para ello es de fundamental importancia los quiasmas que toman la función de losquinetocoros en la mitosis normal.ANAFASE I: Se produce la separación o segregación de los cromosomas homólogos a cada una delas células hijas, en algunos casos se forma una membrana nuclear en cada célula hija peropuede no formarse. Esta fase es de suma importancia en genética pues es en la que sepueden producir o inducir mutaciones al no segregarse algún par de homólogos.TELOFASE I: Se forma la membrana nuclear alrededor de cada grupo de cromosomas y la célulasufre citocinesis, formándose dos células. Al final de la meiosis I, en complemento cromosómico se redujo a la mitad, o sea detetraploide a diploide, recordemos que en la interface se produce una duplicación delmaterial original, esto es una característica común a mitosis. Los dos alelos de cada genfueron separados en anafase I y se envió cada uno a una célula diferente. Dos cromátidasseparadas son segregadas en la mitosis pero en meiosis se segregan dos cromátidas unidaspor un centrómero.MEIOSIS II: Esta es precedida por una corta interface en la cual no ocurre duplicación de loscromosomas. Los cromosomas se descondensan un poco, pero luego se vuelven a condensar
  • 31. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 31y comienza la profase II. En todos los organismos la profase II es breve, se rompe lamembrana nuclear y los cromosomas entran en contacto con el huso mitótico. Al igual queen la mitosis, se detecta una serie de fibras quinetocóricas en cada cromátida hermana quese extienden a cada polo. El resto del comportamiento cromosómico es igual a una mitosis.La diferencia estriba en que hay un sólo cromosoma par en lugar de dos. La división terminacon la formación de cuatro células haploides. Las células germinales, además de sufrirmeiosis experimentan otras modificaciones para convertirse en óvulos y espermatozoides. El proceso de meiosis es de suma importancia en la reproducción sexual por elintercambio de material genético entre dos seres de la misma especie, lo que producevariabilidad que le permite una mejor adaptación. Del mismo modo en el momento que seproduce el entrecruzamiento en la profase I la variabilidad aumenta. La unión de óvulo conespermatozoide, durante la fertilización, restablece el número diploide de cromosomasproduciendo un individuo con igual cantidad de información pero distinta en calidad.Si analizas con detalle el gráfico anterior podrás encontrar una serie de diferencias entrelos procesos de mitosis y meiosis resaltando la importancia de estos procesos en lareproducción de las células, en el caso de mitosis y en la reproducción de seresmulticelulares complejos como es el caso de la meiosis para la reproducción sexual. Buscacon detalle y encontrarás otras más. Genética La genética es la rama de la Biología que estudia los fenómenos de la herencia, susvariaciones y las leyes que la rigen. El término genética fue utilizado por primera vez porPaterson, un biólogo inglés en el año 1903.
  • 32. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 32 Los caracteres de los seres vivos son transmisibles hereditariamente, pero ¿a qué tipode caracteres nos referimos? Tanto los caracteres bioquímicos como los fisiológicos ymorfológicos de un organismo se pueden heredar. Existen determinados caracteres simples, como el color de ciertas flores, a presenciade pecas en una persona, que se comportan hereditariamente como si dependieran de unsólo factor. Pero también hay otro tipo de caracteres, como el color de la piel humana, quese heredan de una manera multifactorial, es decir, están determinados por varios factoreshereditarios. Llamaremos genes a las unidades biológicas de información genética que seautorreproduce y se localiza en una posición definida en un cromosoma determinado. Losgenes se encuentran localizados en los cromosomas, que a su vez se encuentran contenidosen el núcleo de todas las células de los organismos eucariotas o eucariontes, o en elcitoplasma de los organismos procariotas (reino biológico Monera) que carecen de núcleo. Elgen se encuentra localizado en una parte especial del cromosoma llamado locus (loci es elplural de locus). Estas partes en la sinapsis de la meiosis, se encuentran con sus homólogos yse adhieren punto por punto y gen por gen. Cabe señalar que cada cromosoma es diferente a los otros de la célula y contiene unadotación individual de genes particulares, sin embargo, cada célula diploide (dotacióncromosómica de los núcleos o células que tienen dos cromosomas de cada tipo) tiene un parde cada uno de estos cromosomas individuales: uno que proviene del gameto femenino yotro del gameto masculino, que dieron origen al organismo de donde proviene la célula. Acada uno de estos cromosomas que constituyen un par se les llama homólogos porquecontienen el mismo tipo de genes y suministran las mismas características hereditarias. Elnúmero de cromosomas homólogos o pares de cromosomas es constante para una especiedada, aún cuando varía de una especie a otra. De este modo, mientras que en la mosca delvinagre (Drosophila melanogaster) existen cuatro pares, en el gusano parásito Ascarismegalocephala sólo hay dos y en el cangrejo Eupagurus cubetensis se presentan 127, en elhombre debes recordar que el número de cromosomas asciende a 23 pares. En estos casosnos estamos refiriendo a las células diploides, ya que las haploides, como los gametos, tienenuna dotación individual de cromosomas por permanecer, en ellas sólo uno de loscromosomas miembros del par, las células haploides tendrán, por lo tanto, la mitad delnúmero normal de cromosomas. Esta reducción cromosómica, como se recordará, se logra através de divisiones celulares especializadas conocidas como MEIOSIS. Sabemos por experiencia que existe variabilidad genética entre los diferentesindividuos de una población. Está se da generalmente como formas alternativas paradeterminado carácter morfológico o fisiológico; por ejemplo el pelaje de color gris pardusco,blanco o plateado para el conejo doméstico, el color rojo o blanco de los ojos de la moscaDrosophila. Cada una de estas variantes en el color de los ojos de la mosca o bien el color delpelaje en el conejo corresponden a formas alternativas para un gen determinado, conocidocomo alelo ( del griego allelos, otro) de dicho carácter. Así la mosca presentara un alelo paracolor rojo de los ojos y otro para el color blanco. Se dice de los alelos que son formas alternativas para un carácter simple o gen, yaque no pueden coexistir dos o más formas en un sólo cromosoma, porque ocupan el mismositio o locus dentro de este. Así como no puede existir más de un alelo para un determinadocarácter dentro de un cromosoma particular, debes comprender que no pueden existir más
  • 33. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 33de dos alelos, idénticos o diferentes, dentro de una célula diploide cualquiera. Estos aleloscorresponden al par de cromosomas homólogos donde se sitúa el carácter referido. Un hecho curioso, que Gregorio Mendell constató por primera vez al realizar susestudios de genética con los guisantes, pero que es extensible al resto de organismosdiploides, es que aun en aquellos individuos que portan en sus células la informacióngenética para los dos colores diferentes (gris y blanco por ejemplo), el pelaje de su cuerpo noserá gris y blanco, sin o gris. En este caso particular podrá procrear descendientes de pelajegris o de pelaje blanco, pero él tendrá el pelaje gris. En otras palabras, cuando coexisten dos alelos diferentes en una célula, por lo generalno se manifiestan morfológicamente los dos, sino uno de ellos predomina sobre el otro. Algen que surge morfológicamente de un par de alelos distintos se le llama carácter o gendominante, al otro miembro del par se le denomina carácter o gen recesivo. Se denomina genotipo a toda la información genética que posee un individuo, y fenotipo a aquella que se expresa morfológicamente. En la especie humana, 22 de los 23 pares del cariotipo poseen cromosomas homólogos muy parecidos entre sí en cuanto a forma y tamaño a estos pares se les conoce con el nombre de autosomas. El vigesimotercer par, en cambio, se constituye con dos tipos diferentes de cromosomas, distinguibles morfológicamente entre sí; es decir existe un dimorfismo cromosómico. A este par se le denomina cromosomas sexuales o heterocromosomas, porque determinan el sexo de todo el individuo.En la mujer, ambos miembros del par son idénticos y de un tamaño medio; a este tipo decromosomas se le llama cromosoma X, por lo que la fórmula sexual femenina se simbolizaXX. En el hombre, un miembro del par cromosómico sexual es de tamaño medio e idénticoal cromosoma X femenino; el otro es muy pequeño y se denomina cromosoma Y. La fórmulasexual para el hombre es, por lo tanto XY. Se considera Johan Gregor Mendell (1 822 - 1 884), monje austriaco como el padre dela genética. Mendell empieza a experimentar, a mediados del siglo pasado, con el guisantede jardín Pisum sativum para tratar de explicar la transición de características hereditarias.Reúne sus resultados durante ocho años, los cuales finalmente resume en dos grandes leyes,conocidas ahora como mendelianas. La publicación de sus trabajos, en 1866 y 1869, pasa desapercibida. Es hasta 1900,cuando Carl Correns en Alemania, Hugo de Vries en Holanda y Eric Von Tserchmark enAustria descubren su importancia. Mendell no vive para verlo, pues muere en 1884 cuandoaún era abad en el convento en cuyo jardín, pacientemente, aportó a la ciencia una nuevarama del conocimiento.
  • 34. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 34I Ley de Mendell: "Ley de la segregación de los caracteres" Cuando se cruzan dos variedades de organismos de raza pura que contengan doscaracteres contrastantes, la primera generación de sus descendientes (F1) será uniforme ysólo se manifestará uno de los caracteres, al cual se llamará dominante. El otro carácter no seexteriorizará morfológicamente y se le denominará recesivo. Cuando se permite a estaprimera generación cruzarse libremente entre sí, se observa que el 25% de su descendencia(F2) reaparece el carácter que había desaparecido morfológicamente, el 75% restantemostrará el carácter dominante.II Ley de Mendell: "Ley de la distribución independiente de los caracteres" Esta ley nos indica que cuando se observa el comportamiento hereditario devarios pares de caracteres, esos se segregan independientemente unos de otros. Para establecer esta ley, Mendell observó las cruzas de híbridos para dos pares decaracteres, es decir dihíbridos. Así, cruzó una línea pura cuyas semillas eran lisas y amarillascon otras cuyas semillas eran verdes y rugosas. Para toda la generación F1 mostró semillasamarillas y lisas, lo cual puso en evidencia que éstos eran los caracteres dominantes. Alpermitir la autofecundación de la generación F1 se obtuvieron en la generación F2 : 315semillas amarillas lisas, 101 semillas rugosas y amarillas, 108 semillas verdes lisas y 32 verdesrugosas. Un análisis de estos resultados nos muestra una proporción aproximada de 9:3:3:1. Como se aprecia en los resultados que hemos visto para un dihíbrido, se tratasimplemente de aquellos que esperaríamos parado monohíbridos que actuaran de maneraindependiente. La herencia en el ser Humano En el ser humano, por causa de cuestiones éticas, morales, religiosas y de índole lepráctica, no se pueden realizar experimentos genéticos, como los que se realizan envegetales y animales no racionales. El genetista, persona dedicada al estudio de la herencia, no se puede escoger elaparear personas o decidir sobre la eliminación de personas con algunas malformacionesgenéticas. Por otro lado, el promedio de vida entre una generación y otra es deaproximadamente 25 años, de tal forma que un investigador, a lo largo de su vida, a lo sumopodrá estudiar tres generaciones. En la actualidad, los avances de la Biología Celular y de laBiología Molecular, han permitido conocer la forma como se transmiten los caracteres de laespecie humana.Herencia Ligada al Sexo: Anteriormente se creía que los cromosomas sexuales sólo poseían información paradeterminar el sexo y heredar características sexuales. En la actualidad, se sabe que enlos cromosomas sexuales existen gran cantidad de genes que informan de otrascaracterísticas somáticas, como sucede en la especie humana. A estos genes se lesdenomina genes ligados al sexo y a la herencia que transmiten, herencia ligada al sexo.Estos genes se encuentran principalmente en el cromosoma X, el cual es de mayor tamaño
  • 35. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 35que el Y.Alteraciones ligadas al sexo Varios estudios han descubierto que algunas alteraciones se trasmiten a través de loscromosomas sexuales, por ejemplo el daltonismo, la hemofilia y la ictiosis. Daltonismo: Es un defecto visual que consiste en la dificultad para distinguir el color rojo yel color verde. Se debe a la presencia de genes recesivos anormales localizados en elsegundo cromosoma X, que se denota así XX*. Las mujeres no padecen la enfermedad,porque los cromosomas XX son iguales por lo tanto, si el gen recesivo se encuentra en uno deellos, el otro será normal y dominante; pero la mujer si es portadora de estos genes a lassiguientes generaciones. En los varones, debido a que los cromosomas no son iguales, lapresencia del gen recesivo X* provoca que se puede manifestar la enfermedad. Hemofilia: Es una enfermedad que se caracteriza por la falta de capacidad de la sangrepor coagular. Se transmite igual que el daltonismo, con la diferencia de que la alteración selocaliza en el primer cromosoma X*X; por tal motivo, una mujer , X*X, será portadora,mientras que un hombre X*Y, presentará la enfermedad. Ictiosis: Es una enfermedad poco frecuente, la cual provoca agrietamiento de la piel.La ictiosis puede tener herencia autosómica, es decir dominante y recesiva a la vez; la formarecesiva ligada al cromosoma XX* es la más severa.Caracteres que dependen de un sólo par de alelos. El albinismo es un carácter que depende de sólo un par de alelos o genes. Estedefecto consiste en la falta de melanina en la piel , cabello y los ojos. La explicación del albinismo es la siguiente: el gen M, encargado de la síntesis demelanina, es dominante, y el gen m, que no se pueda realizar esta síntesis es recesivo.Cuando nace un individuo mm será albino. Estas personas tienen el iris azul o rojo, padecende miopía y otras anomalías de la vista. Otros caracteres que se deben a un par de genes alelos, son : la sindactilia, menornúmero de dedos; la polidactilia, más de cinco dedos; la braquidactilia, dedos muy cortos.Caracteres que dependen de varios genes alelos. Un carácter hereditario que depende de varios genes, es el color de la piel. Como sesabe, los hijos de personas con tez blanca son blanca y los hijos de gente con tez negra,negros. Los hijos de blanco con negra o de negro con blanca son mulatos. Por el contrario, loshijos de mulatos, poseen fenotipos variados; son: blancos, mulatos claros, mulatos oscuros ynegros. Esto implica que el color de piel, no depende de un solo para de genes, sino de dos omás pares de genes.
  • 36. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 36 Otros caracteres que dependen de varios genes, son: la estatura, la longevidad, laresistencia a enfermedades, la corpulencia. MUTACIONES Cuando una célula se va a reproducir, el ADN se duplica antes de que ocurre ladivisión; de esta manera, las características de la célula se conservan y se transmiten de unageneración a otra. Ocasionalmente, pueden ocurrir pequeños cambios en la transcripción del mensajeescrito en el ADN, lo que provoca una alteración del código; esta alteración se conoce con elnombre de mutación. La mutación se define como un cambio brusco del material genético yque es heredable. Una mutación se manifiesta, por una alteración del fenotipo del portador. El organismo que padece una mutación se denomina mutante. Las mutaciones ocurren al azar, esto quiere decir que pueden ocurrir en cualquier momento y en cualquier tipo de célula. Sin embargo no todas las mutaciones son observables, porque la mayoría forma alelos recesivos; estos necesitan estar en organismos homocigotos para que puedan manifestarse en el fenotipo. Si la mutación es dominante y ocurre en las células de cuerpo o somáticas, se altera sólo el tejido involucrado, en cambio si la mutación ocurre en células sexuales, dicha mutación siempre se manifiesta en los descendientes. Enanismo Las alteraciones pueden aumentar el número de cromosomas o disminuirlo; esta alteración tiene lugardurante la meiosis; en ese momento, los cromosomas no se reparten de manera equitativaen los gametos, si algún gameto de estos es fecundado, transmite las alteraciones a sudescendencia.Tipos de Mutaciones Las alteraciones que dan lugar a las mutaciones pueden ser de tres tipos: mutacionesgénicas, mutaciones cromosómicas, y mutaciones genómicas. Las mutaciones génicas afectan a los genes y a su estructura física y química.Generalmente involucran un sólo caracter hereditario y se les llama también puntiformes.Estas se presentan al momento de darse la copia del ADN, donde se produce un error en lacopia, como resultado de este error estructural, pueden surgir mutaciones tales como lassiguientes: el albinismo, la hemofilia, el daltonismo y algunas anemias como la anemiadrepanosítica. La mayoría de estas mutaciones tiene caracter recesivo, lo cual significa unaventaja para el individuo, pero no así para la especie. Las mutaciones cromosómicas son el resultado de alteraciones en la estructura delcromosoma y como consecuencia, una alteración en el orden de distribución de los genes.Pueden ocurrir en los autosomas como también en el heterocromosomas. Las mutaciones genómicas consisten en un exceso en el número de cromosomas o en
  • 37. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 37un déficit de los mismos. Existen dos tipos de alteraciones cromosómicas: autopoliploidía yaneuploidía. La autopoliploidía, se presenta cuando uno o varios pares de cromosomas seencuentran repetidos. En este caso, se presentan organismos triploides, con tres juegos decromosomas (3n), y tetraploides (4n); estos casos son muy frecuentes en los vegetales. La aneuploidía se manifiesta cuando en un solo para de cromosomas está aumentadoo disminuido el tamaño de un cromosoma. En la especie humana existen varios casos deestas alteraciones cromosómicas; se le conocen con el nombre de síndromes, algunos deestos son: a. Síndrome de Down. Este síndrome, producido por el aumento de un cromosoma en el par 21 o 22, se conoce con el nombre de trisomía 21 o 22. Se manifiesta por retardo mental y diversas malformaciones fisiológicas; la mayoría de personas con Síndrome de Down muren antes de la pubertad. b. Síndrome de Turner. Se produce por una disminución en un cromosoma sexual X; sólo lo padece el sexo femenino; los individuos que lo padecen son estériles, debido a que sus órganos no están bien desarrollados. c. Síndrome de Klinefelter. Se produce por el aumento de un cromosoma sexual X; es propio de individuos del sexo masculino, los cuales son estériles debido a que sus testículos están atrofiados. Aparentemente, la relación entre el ambiente y la genética no existe, pero se hadescubierto que la frecuencia con que aparecen algunas mutaciones, se puede deber a lapresencia de ciertos parámetros ambientales, tales como la temperatura, y las radiaciones deciertas sustancias químicas. Los factores ambientales causantes de las mutaciones se conocen como agentesmutagénicos; estos pueden ser bióticos o abióticos. Entre los agentes bióticos mutagénicos se encuentran ciertos virus, los cuales seasocian con el ADN de la célula parásita y originan cambios en el material genético de lacélula huesped, lo cual provoca la aparición de tumores y malformaciones. Entre los agentes abióticos se encuentran: los rayos X, rayos ultravioletas, lasradiaciones nucleares y otras radiaciones solares. También son agentes mutagénicosabióticos ciertas sustancias químicas como la nicotina, la parafina, la cafeína, el gas mostaza,el formol, el metano, ciertas drogas (LSD) y los colorantes artificiales. Durante los últimos años se ha observado que algunos contaminantes del medio,principalmente metales pesados y plaguicidas, al ser incorporadas en las cadenasalimenticias, provocan mutaciones en los animales y plantas. Importancia de las mutaciones Las mutaciones son importantes porque constituyen la base de la variabilidad en losorganismos. Con el tiempo, la suma de estos cambios se define como evolución. La mayoría de las mutaciones son perjudiciales pues hacen al individuo menoseficiente para sobrevivir en su medio. Cuando las alteraciones son más profundas, entoncesel individuo muere pronto y se dice que la mutación es letal. Muchas mutaciones tienencarácter recesivo y sí pueden mantenerse durante generaciones y no serán evidentes, hasta
  • 38. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 38que se dé la condición propicia para manifestarse en el fenotipo. Algunas veces son benéficaspara el ser vivo y así, por selección natural, esta condición llevará a la formación de unanueva especie. Por selección artificial es posible aprovechar determinadas característicasheredables en los individuos, que se utilizarán en asuntos de salud, economía y otros. Tal esel caso de las razas de perros, ovejas, ganado sin cuernos, flores dobles, las naranjasWashington, las uvas sin semillas, las plantas compactas de palma aceitera, entre otras. BIODIVERSIDAD. En el planeta Tierra existen, según los cálculos más recientes, aproximadamente tresmillones de clases de seres vivos, que la pueblan con una gran diversidad de formas. Talcantidad constituye una dificultad para su estudio, por tal razón, se ha tratado de clasificarlosen grupos o reinos que reúnan conjuntos de seres vivos con características comunes. Antiguamente, los seres vivos se agrupaban en dos reinos: animal y vegetal. En laactualidad, la clasificación se hace de acuerdo con criterios diversos, lo que permite unadivisión más precisa de la naturaleza; hoy se reconocen cinco reinos: Monera, Protista, Fungi,Plantae, y Animalia. CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS Para clasificar los seres vivos se utilizan dos tipos de criterios: a.- EXTRÍNSECOS Son los que toman en cuenta las características superficiales del objeto comolo son: la forma, textura, forma, tamaño. Estos criterios generalmente son convencionales,arbitrarios y muy relativos, debido a que dependen de la percepción de un individuo o ungrupo de personas. Las primeras clasificaciones eran de este tipo, y son llamadas empíricas, porque seconstruían con base en la experiencia que los seres vivos obtenían de su medio. Estasclasificaciones daban lugar a las clasificaciones artificiales. b.- INTRÍNSECOS Toman en cuenta las características internas y externas de los objetos o seresvivos que se quieren clasificar, utilizan: la composición, estructura, grado de organización, eincluso su origen. Para hacer una clasificación con este tipo de criterio, es necesario hacer unanálisis profundo y detallado del conjunto de objetos o seres vivos por clasificar. En todas las ciencias se utilizan los criterios intrínsecos para realizar cualquier tipo deordenamiento o clasificación. En Biología, las clasificaciones actuales emplean este tipo decriterio, por lo que son denominadas científicas. PRIMERAS CLASIFICACIONES Las personas comenzaron a clasificar el mundo viviente, apoyándose en el
  • 39. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 39conocimiento empírico; distinguían los frutos comestibles y venenosos, entre los animalessalvajes y los domesticables. Estas clasificaciones se caracterizaban por ser rudimentarias yde tipo utilitario. La primera clasificación de la naturaleza fue realizada por Aristóteles; el agrupó a losseres de la naturaleza en tres grandes grupos: reino Mineral, reino Animal, reinoVegetal. De estos tres reinos, el que mejor estudió y clasificó fue el reino animal, lo dividióen dos grupos: animales racionales y animales irracionales; en el primer grupo sólo seencontraba el ser humano. Los animales irracionales los dividió en dos grupos: enaima,incluía todos los vertebrados con sangre roja, y anaima, todos los invertebrados. la anteriores un ejemplo de clasificación artificial, debido a que utilizaba características convencionalespara separar los objetos y seres vivos. Teofrasto, discípulo de Aristóteles, clasifica los vegetales conocidos en su época entres grupos: arbustos, árboles y hierbas. Esta clasificación fue muy conveniente hasta el sigloXVI Durante la edad media, sobresalió la clasificación de vegetales elaborada por SanAlberto Magno, la cual se fundamentaba en características exteriores de las plantas, formade las hojas y tipos de frutos. John Ray, en 1704, inicia la utilización del término especie como un grupo deorganismos semejantes que pueden reproducirse, esto lo introdujo en la publicación de suobra Historia General de las Plantas donde describió más de 18 000 plantas de las islasBritánicas. El sueco Karl Von Linné, inicia su actividad científica con el estudio de plantas y susórganos de reproducción; esto le proporcionó datos para clasificarlas en forma sistemática ymetódica. En 1 758, en la segunda edición de su obra Sistema Naturae, estableció los criteriospara realizar una clasificación objetiva de todas las especies conocidas en su época. Dentrode los criterios sobresalen los siguientes: a.- A cada especie biológica se le debe asignar un nombre científico, el cual será únicoy universal; no podrán existir dos especies con el mismo nombre por semejantes que sean. b.- Cuando una especie reciba dos o más nombres científicos asignados por distintosinvestigadores, se respetará el más antiguo. c.- Los organismos deben nombrarse con dos palabras en latín, esto se denominanomenclatura binomial o binaria. La primera designa el género (conjunto de seres animaleso vegetales que tienen características semejantes), y la segunda, la especie (Categoríataxonómica que agrupa al conjunto de seres que presentan las mismas características,genéticamente deben tener la capacidad de cruzarse entre sí y cuyos descendientes sontambién fértiles). d.- El nombre del género se deberá escribir con mayúscula inicial, y el que se refierea la especie, con letras minúsculas. Ambos nombres se escribirán con letra cursiva osubrayados. Aún cuando su clasificación fue muy avanzada para su época, todavía es unaclasificación artificial. En la actualidad, la nomenclatura para designar las especies se basa enlas reglas, arriba mencionadas, propuestas por Linné. Por ejemplo, el perro se llama Cannisfamiliaris. Este nombre permite diferenciarlo del lobo, Cannis lupus, y a la vez expresa la
  • 40. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 40relación entre ambos, pertenecientes al mismo género Cannis. El nombre científico responde a la forma del organismo, la semejanza con otraespecie, la localidad donde se encontró, un científico destacado o por el comportamientoque manifiesta. Por ejemplo: Mimosa delicatissima, que se caracteriza por retraer sus hojas al tacto. Plinia puriscalensis, especie endémica de la zona protectora de la Cangreja. NIVELES DE CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS La rama de la Biología encargada de clasificar los seres vivos se denomina Taxonomíao Sistemática. Esta reúne a los organismos en diferentes grupos, denominados taxones ocategorías taxonómicas. Las principales categorías taxonómicas son las siguientes: reino, tipoo división, clase, orden, familia, género, especie y raza o subespecie. De acuerdo con lanomenclatura binomial, la clasificación de los seres vivos se realiza en varios niveles ocategorías. Todo estudio sobre Taxonomía debe considerarse incompleto si no incluyedefiniciones de los diferentes grupos. En un sentido formal, cabe definir la especie como ungrupo de individuos susceptibles a ser cruzados entre sí en condiciones naturales, y aisladosdesde el punto de vista reproductivo de los restantes grupos taxonómicos. En la práctica raravez se dispone de toda la información necesaria y se considera a la especie como un grupo deindividuos que "podría" adaptarse a esta definición y que puede identificarse como un grupodistinto basándose en un criterio digno de confianza, generalmente tipo morfológico. Si laenfocamos conceptualmente, la especie es una unidad evolutiva, sea cual sea el método deselección de la misma. Se define género como un grupo de especies estrechamente relacionadas entre sí.Esta definición sin duda no es tan satisfactoria como la de formal de especie, ya que elvocablo estrechamente implica opinión. En realidad, sin embargo, tal hecho no constituyeun problema grave pues la mayoría de los taxónomos exigen que exista un grado análogo decontinuidad para las especies de un género. La familia está compuesta por géneros relacionados entre sí, el orden de familiasafines, y así sucesivamente. Como cada nivel debe valorarse al grado de contigüidad, lasdefiniciones se hacen cada vez menos objetivas. Es evidente, partiendo de comparaciones,que lo que es un orden en un Phylum puede equipararse a una clase o a una familia en otro. CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS Vale la pena recordar que en la clasificación de los seres vivos se tiene problema conla clasificación de los virus por no poder realizar la función reproducción por si mismo,característica que es propia de los seres vivos, se localizan en el umbral que separa lo vivo delo no vivo. No son seres celulares, ni se mueven por si mismos. Están vivos cuando haninfectado una célula, pues no son capaces de realizar sus actividades metabólicas de maneraindependiente. Los virus infectan tanto al ser humano como a animales inferiores y plantascausando diversas enfermedades
  • 41. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 41 En la clasificación propuesta por R. H. Whittaker se reconocen cinco reinos, en ordende complejidad manifiesta: MONERA, PROTISTA, FUNGI, PLANTAE y ANIMALIA. Laclasificación se hace no sólo por su aspecto físico sino a las relaciones de tipo filogenético. Las dos líneas evolutivas responden a diferencias en la evolución del núcleo celular,recordaremos que los dos tipos de células de acuerdo al grado de complejidad de susestructuras son: EUCARIOTAS Y PROCARIOTAS, entendiendo la primera como las células quemantienen su núcleo rodeado por una membrana nuclear y por ello el núcleo se encuentradefinido. En la segunda, este comportamiento no se presenta, sino que aparece como unamancha amorfa. Los seres más simples son los de tipo PROCARIÓTICOS como los del reino MONERA.Los más complicados son los EUCARIÓTICOS como los otros, o sea, PROTISTA, FUNGI,PLANTAE y ANIMALIA. REINO MONERA Los organismos del reino monera son unicelulares, de tipo procarióticos, o seacarecen de membrana nuclear, además no poseen mitocondrias ni flagelos complejos. Sereproducen principalmente de manera asexual a través de gemación o de fisión binaria. Senutren por absorción, aunque algunos son fotosintéticos como las cianobacterias. En estereino se incluyen las bacterias y las algas verde azul. Algunos autores incluyen los virusdentro de esta clasificación. Su función ecológica es actuar como desintegrador de plantas y animales muertos,permite a los productores aprovechar el Carbono, Nitrógeno, Fósforo y Azufre.Tipos Principales a.- Tipo Eubacterias: Representa las bacterias verdaderas. Generalmente producen endosporas, esdecir, estructuras de resistencia que forman las bacterias cuando las condicionesambientales son adversas. Si la endospora cae en un medio propicio, da origen nuevamentea la bacteria. b.- Tipo Espiroquetas: Las espiroquetas son bacterias de forma espiralada, altamente móviles, conflagelos cubiertos por una envoltura externa de la célula. No forman esporas. Algunas son devida libre y otras viven como parásitos, un ejemplo de ellas es Treponema pallidum causantede la enfermedad de transmisión sexual llamada Sífilis. c.- Tipo Cianobacterias: Son conocidas también como algas azul-verdoso o cianofitas, puedenconstituir células individuales o formar colonias. Todas ellas realizan la fotosíntesis con laliberación de oxígeno. REINO PROTISTA El reino Protista incluye organismos, casi todos unicelulares, con células eucarióticas,
  • 42. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 42de nutrición fotosintética, aunque algunos la realizan por absorción. La reproducción puedeser asexual o en algunos casos sexual. Pueden ser móviles o no. La mayoría son especiesacuáticas. Su función ecológica es ser depredador de bacterias, son parásitos de otrosorganismos. Además se encuentran en depósitos geológicos.Tipos Principales: a.- Tipo Euglenófitas:Las Euglenas son organismos fotosintéticos, móviles, provistos de flagelos. Anteriormente losbotánicos las clasificaban como plantas por ser organismos fotosintéticos, y los zoólogos losclasificaban como animales por sus características y movilidad. b.- Tipo Crisófitas: Algas doradas. La mayoría son microscópicas y están provistas de uncaparazón de sílice. Entre estas encontramos las diatoméas. c.- Tipo Esporozoos: Todas las especies de este tipo son parásitas y no presentan medios delocomoción en sus etapas adultas. La mayoría se reproduce por esporas. d.- Tipo Zoomastigina: También conocida como mastigóforos o flagelados. Este grupo se caracterizapor desplazarse por medio de flagelos. Uno de ellos es Tripanosoma cruzi productor del Malde Chagas. e.- Tipo Sarcodarios: Son llamados también amibas. Se caracterizan por desplazarse porseudópodos o falsos pies. Pueden ser de vida libre o vivir como parásitos, inclusive delhombre. f.- Tipo Ciliofora: Estos organismos se desplazan por medio de cilios, algunos solamentedurante su etapa juvenil. Los ciliados son organismos que no pierden los cilios en su etapaadulta. Un ejemplo de este son los Paramecios. REINO FUNGI Está formado por los hongos. Son organismos multicelulares, con núcleoseucarióticos. Carecen de pigmentos fotosintéticos y de plastidios. Presentan nutrición detipo de absorción y viven embebidos en un medio alimenticio, al cual descomponen. Losciclos reproductivos incluyen tanto procesos sexuales como asexuales. Los hongos seclasifican de acuerdo a los mecanismos de reproducción sexual. Son importantes como desintegradores de plantas y animales muertos lo quepermite que se puedan aprovechar de nuevo el Carbono, el Nitrógeno, el Fósforo y el Azufre.Algunos hongos son comestibles. También los hay útiles para la elaboración de medicinascomo la penicilina que se produce por hongos del género Penicillium.Principales tipos: a.- Tipo cigomycetes:
  • 43. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 43 Es probablemente el tipo más primitivo de los hongos verdaderos. Sedistingue de los demás porque sus esporas sexuales son cigotos libres. Las esporas sexualesestán encerradas en un saco llamado esporangio. Las esporas asexuales son móviles en lasformas acuáticas. Como representantes de los cigomycetes encontramos a los mohos, losdel género Phytophtora causantes de gran cantidad de enfermedades en cultivos como lapapa, el tomate, chile, y otros. b.- Tipo Ascomycetes: Las esporas sexuales están encerradas en sacos llamados ascas. Las esporasasexuales no están enceradas, sino libres en los extremos de unos filamentos especiales delcuerpo vegetativo de estos hongos, llamados hifas. Entre los ascomycetes más conocidostenemos a los géneros: Aspergillus, Penicillium, y a las levaduras. Algunos son de importanciacomercial como lo es Mycosphaerella musicola causante de la Sigatoka en el banano. c.- Tipo Basidiomycetes: La estructura distintiva de todos los basidiomycetes es el bacidio, una célulareproductora en forma de maza en cuyo extremo se forman las esporas sexuales obasidiosporas. La producción de esporas asexuales es muy rara. Dentro de este tipo estánconsideradas todas las especies conocidas vulgarmente como hongos o setas y las royas,como la del café (Hemileia vastatrix). d.- Tipo Deuteromycetes: Esta categoría es heterogénea y artificial. En ella se agrupan todos los hongospara los cuales no puede determinarse a que categoría pertenecen, por desconocerse sureproducción sexual. e.- Tipo Micomycetes: Todos los líquenes se agrupan dentro de este tipo. Los líquenes son unejemplo de mutualismo entre un hongo y un alga. El hongo es generalmente un ascomyceteo un basidiomycete, y el alga puede ser tipo eucariótica o procariótica. Existen ceca de 12000 especies diferentes de líquenes. REINO PLANTAE El reino Plantae está formado por aproximadamente 320 000 especies. La mayoríason terrestres y otras son acuáticas. Las características más sobresalientes de los vegetalesson las siguientes: a.- Son organismos multicelulares con células eucarioticas, (que se agrupan entejidos, órganos y sistemas) provistas de pared celular y con pigmentos fotosintéticos dentrode plastidios, que le permiten captar la luz del sol y realizar la fotosíntesis. b.- El modo principal de nutrición se da a través de la fotosíntesis, o sea sonautótrofas, y como característica adicional encontramos que almacenan sus reservas enforma de almidón. c.- Viven ancladas a un sustrato; en general, no son móviles, por carecer deestructuras de locomoción. d.- Reproducción principalmente sexual, con ciclos alternantes de generacioneshaploides ( con células provistas de un sólo juego de cromosomas) y diploides (célulasprovistas de un doble juego de cromosomas).
  • 44. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 44 Las plantas se clasifican en: Plantas No vasculares y Plantas Vasculares.PLANTAS NO VASCULARES. Las plantas no vasculares no tienen tejidos especializados de conducción desustancias a lo largo de las estructuras que los conforman. Entre las plantas no vascularestenemos: Plantas Clorófitas: Son unicelulares se organizan en colonias, en las cuales se nota especializacióny división del trabajo. Tienen nutrición fotosintética por la presencia de clorofila a, b, y c.Habitan en agua salada y dulce. Su reproducción puede ser sexual o asexual. Plantas Feófitas: Son exclusivamente marinas. Tienen clorofila a, y c, y además un pigmentollamado fucoxantina. Son algas que alcanzan hasta cien metros. Plantas Rodofitas: Son marinas. Tienen clorofila a y c, además ficoeritrina, que es un pigmentocolor rojo. Plantas Briófitas y Traqueófitas. Todas las plantas terrestres siguen un ciclo vital, en el que el cigotopermanece dentro del órgano sexual femenino. Donde obtiene agua y alimento de los tejidosmaternos, mientras se desarrollan y da lugar a un embrión. Es por eso que a las briófitas y alas traqueófitas se las clasifican juntas en el subreino Embryophyta. Las briófitas comprenden a los musgos; las hepáticas, los antoceros o ceratófilos. Losvegetales de este tipo son plantas pequeñas que carecen de raíces, tallos y hojas verdaderas;absorben agua y nutrientes a través de toda la superficie de la planta. Estas plantas suelenvivir en lugares húmedos y muy sombreados, como el piso de los bosques, a la orilla de losríos, la superficie de las rocas o la corteza de los árboles.PLANTAS VASCULARES. Son las plantas dominantes en nuestros días. Tienen raíz, tallo, hojas y tejidosconductores xilema y floema. Entre los más primitivos, que no presentan semillas, están losjuncos y los licopodios; entre los más especializados están los helechos. Los helechos sedistinguen de las otras plantas vasculares inferiores por la estructura de la hoja, la anatomíadel tallo y la presencia de esporangios, a los que se les llama Soros. Habitan en lugareshúmedos y sombreados.Plantas Vasculares con Semilla. Se caracterizan por la formación de semillas; estas sonestructuras que albergan el embrión durante la etapa inactiva. Producen dos tipos deesporas: las micrósporas que originan los gametos masculinos o polen, y las megásporas, que
  • 45. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 45originan los gametos femeninos u ovocélulas. Hay dos clases de plantas con semilla: lasgimnospermas y las angiospermas. Las plantas gimnospermas poseen tejidos muy bien desarrollados. Tienen lassemillas desnudas, es decir, no están dentro de un ovario, y carecen de frutos. Entre las gimnospermas se encuentran las cicadáceas, las cuales se encuentran enregiones tropicales y subtropicales; las coníferas, como el pino, el abeto y el roble sonbiológicamente los más evolucionados. Las gimnospermas se adaptan mejor a la vida terrestre. El gametófito está reducido aunas cuantas células en los tejidos de esporófito. La unión de los gametos se hace con laayuda del viento o la dispersión del polen por los insectos, y el desarrollo de un tubo polínico.Al principio de su crecimiento, el embrión del esporófito es nutrido y proregido, no por unaplanta gametófita, como en los musgos y helechos, sino por el endospermo de la semilla. Las plantas angiospermas difieren de las gimnospermas por la abundancia de losvasos del xilema, por la formación de flores y frutos y además por la formación de un pistilo,a través del cual crece el tubo polínico para alcanzar el óvulo. El gametófito consta dealgunas células completamente parásitas del esporófito, es decir, del árbol o mata conocidos. Los órganos de la reproducción de las angiospermas se encuentran en las flores. Laflor de una angiosperma es un tallo modificado, que lleva círculos concéntricos de hojasespecializadas en la reproducción. Una flor típica comprende cuatro anillos concéntricosunidos al receptáculo, o parte ensanchada del tallo floral. El primer anillo está formado porpequeñas hojas verdes llamados sépalos, están los pétalos de colores brillantes para atraer alos insectos. En el interior de los pétalos están los estambres, órganos masculinos de la flor yen el centro, un anillo de pistilos o varios de estos, fusionados en uno solo. La semilla puede estar formada por una sola estructura denominada cotiledón o pordos de éstos. El cotiledón es una estructura de reserva de sustancias nutritivas que seencarga de nutrir al embrión durante la etapa inicial de la vida de la nueva planta. Deacuerdo al número de cotiledones: las plantas angiospermas se dividen en dos grandesgrupos: monocotiledoneas, las que poseen sólo un cotiledón como el maíz y el arroz; ydicotiledoneas , que poseen dos cotiledones, como el maní y el frijol. REINO ANIMALIA El Reino Animalia o metazoa comprende aproximadamente 1422000 especies, lascuales constituyen el 73% del total de los seres vivos; sus características son las siguientes: .- Son organismos pluricelulares, es decir, están formados por muchas células, que seorganizan en órganos y sistemas diferentes. .- Las células son de tipo eucariótico. .- No son capaces de producir su propio alimento, ni realizan la fotosíntesis, por lotanto, necesitan de las plantas o de otros animales para alimentarse. Son heterótrofos. .- Responden con rapidez a los cambios o estímulos que se producen en el ambiente. .- Pueden desplazarse por medio de diferenes órganos, con los cuales mueven sucuerpo o parte de él. El reino animal se divide en dos grupos: invertebrados y vertebrados.
  • 46. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 46LOS INVERTEBRADOS: Son los animales que carecen de esqueleto interno. Los invertebrados forman elgrupo más numeroso de los seres vivos, se dividen en varios grupos, a saber tenemos: Poríferos: Son organismos acuáticos que tienen el cuerpo perforado por una serie deporos. Los poríferos carecen de aparato digestivo, respiratorio, excretor y circulatorio;realizan sus fuinciones, filtrando agua contínuamente a través de su cuerpo. Un ejemplo deestos es la Esponja de Mar. Celenterados: Son seres vivos que tienen el cuerpo con forma de saco; son seres acuáticos.El ciclo vital de los celenterados tiene dos fases: el pólipo y la medusa. Un ejemplo de ellos esel de los Corales. Gusanos: Los gusanos se dividen en dos tipos: planos (Plantelmintos) y redondos(Asquelmintos). La mayoría son de vida libre y otros son parásitos. Un ejemplo de gusanoplano es la duela del Hígado y la Tenia; y de gusano redondo, la lombriz de Tierra y losnemátodos. Moluscos: Son animales de cuerpo blando, es frecuente que protejan su cuerpo con unaconcha. Constan de: cabeza, masa viceral y órganos de locomoción, como los tentáculos delos pulpos, o un pie muscular, como los caracoles. Las almejas y los mejillones son moluscos. Artrópodos: Estos organismos forman el grupo más numeroso de los seres vivos;comprenden aproximadamente el 85% de los invertebrados y habitan en el medio acuático yterrestre. Se dividen en cuatro subgrupos: Arácnidos; arañas y escorpiones; Miriápodos:ciempiés; Insectos: escarabajos y libélulas; y Crustáceos: camarones y cochinillas. En elcuerpo de los artrópodos se distinguen cuatro partes: cabeza, tórax, abdomen yextremidades. Equinodermos: Son animales marinos que se caracterizan por poseer espinas; algunos poseententáculos. Ejemplo: erizos y las estrellas de mar.LOS VERTEBRADOS: Son los animales que presentan un esqueleto interno y un nivel de organización muyelevado. El número de vertebrados es muy grande; no obstante, sólo representan el cincopor ciento del total de las especies animales que viven en el planeta. Los vertebrados se dividen en cinco clases: peces, anfibios, reptiles, aves y mamíferos.El tamaño de los vertebrados varía desde unos cuantos milímetros en algunos peces, hastaunos treinta y tres metros de longitud, como la ballena azul. Los vertebrados tienenesqueleto, el cual puede ser cartilaginoso, y óseo. Peces: Todos son acuáticos, su cuerpo está cubierto de escamas y se desplazan por elmovimiento de las aletas. Todos son poikilotermos ( no regulan su temperatura pormecanismos propios ) y respiran por medio de branquias.
  • 47. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 47 Anfibios: Son vertebrados de vida acuática y terrestre que tienen sangre fría. Laanatomía de los anfibios sufre diversos cambios con el tiempo; esto se conoce con el nombrede metamorfosis. Cuando los anfibios nacen no poseen extremidades, tienen cola, respiranpor branquias y reciben el nombre de renacuajos. Cuando los renacuajos crecen, pierden lasbranquias, desarrollan pulmones y extremidades, y se convierten en adultos, ejemplos deestos son las salamandras y las ranas. Reptiles: Son vertebrados acuáticos y terrestre de sangre fría y respiración pulmonar,tienen el cuerpo cubierto de escamas; no poseen patas o las tienen muy cortas; paradesplazarse reptan, es decir, se arrastran por el suelo, la mayoría de los reptiles soncarnívoros. Ejemplos:cocodrilos, tortugas y serpientes. Aves: Animales con alas, pico córneo y la piel cubierta por plumas. El esqueleto delas aves está adaptado para el vuelo, aunque algunas como las gallinas y las avestruces no lohacen. Respiran por medio de pulmones y son homeotermos ( regulan su temperaturacorporal por mecanismos propios ). Las aves pueden regurgitar el alimento para dar decomer a sus crías. Ejemplos: colibríes y palomas. Mamíferos: Son los vertebrados que amamantan a sus crías; tienen el cuerpo cubierto depelo; son homeotermos y presentan respiración pulmonar. Los mamíferos se dividen en tressubclases: .- Prototerios: mamíferos ovíparos, es decir, que nacen por medio de huevos;ejemplo el ornitorrinco. .- Metaterios: mamíferos vivíparos, cuyas crías completan sudesarrollo dentro de una bolsa o marsupio; ejemplo los canguros. .- Euterios: todos son vivíparos y el embrión se desarrolla por completo dentro de lamadre, donde se nutre a través de la placenta. Ejemplos perros, delfines y seres humanos. EVOLUCIÓN El término evolución es usado en forma generalizada para expresar el desarrollo otransformación de un sistema a través del tiempo. La evolución puede considerarse como un proceso de transformación constante de lamateria, desde el origen del Universo hasta nuestros días. En este proceso, quedancomprendidas tanto la evolución de la materia orgánica como la inorgánica. La evolución orgánica no es tan simple ni sencilla de comprender, como la llevada acabo por otros sistemas que evolucionan y con los cuales el hombre tiene un contactodirecto. las estructuras de un ser vivo requiere de grandes modificaciones: para que estasocurran es necesario que transcurran muchas generaciones desde el organismo que inicióese cambio, hasta tener un organismo con la modificación completa. Estas modificaciones sellevan a cabo como una necesidad de esos organismos de adaptarse a cambios que se dan enel medio en que ellos se desarrollan.
  • 48. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 48 Una definición que se adapta de evolución es el desarrollo a través del tiempo queexperimentan los seres vivientes para adquirir una mejor y más completa adaptación almedio. La evolución de la materia orgánica se divide en dos grandes etapas: El origen de lavida y la evolución biológica. a.- La etapa del origen de la vida comprende los procesos que posibilitaron latransformación de la materia inorgánica en materia orgánica y, a partir de esta, la formaciónde las primeras células. Ocurrió desde hace 3 900 hasta 3 500 millones de años. b.- La etapa de la evolución biológica es el proceso de transformación de unasespecies en otras, mediante una serie de variaciones que han sucedido a lo largo de millonesde años. Comprende desde la aparición de las primeras bacterias, hace 3500 millones deaños hasta nuestros días. Debemos recalcar que la evolución biológica se alimenta diariamente de lasvariaciones recibidas a partir de: a.- las mutaciones, sean inducidas o naturales, b.- La reproducción sexual, al inducir la mezcla e interacción de las características demadre y padre, dando seres distintos en cada concepción, además que el proceso mismo dela reproducción involucra la formación de gametos por el mecanismo de la meiosisinduciendo la variabilidad por el entrecruzamiento.HIPÓTESIS SOBRE LA EVOLUCIÓN. De todas las evidencias que apoyan la evolución, ninguna por si misma explica elmecanismo que gobierna el proceso, el hombre examina las evidencias que tiene y trata deexplicar el fenómeno.Dentro de las evidencias en que se apoyan podemos citar:  Paleontológicas: aquellas apoyadas en restos y huellas de organismos del pasado.  Anatómicas: al comparar las estructuras de organismos se encuentran que están emparentadas y que tienen orígenes comunes y supone que a lo largo del tiempo han sufrido cambios para dar respuestas a las necesidades de los individuos y de los hábitats en los que se desarrollan.  Embriológicas: comparando los embriones de organismos como los peces, aves, reptiles, anfibios y mamíferos se encuentra que tienen un desarrollo similar y que luego cambian de acuerdo al medio en el que se irán a desenvolver.  Bioquímicas: se establecen por los rastros de ADN y la interrelación entre organismos, se analiza la coincidencia entre las cadenas de ADN.A medida que surgen se valoran nuevas evidencias, las viejas hipótesis se refuerzan o se
  • 49. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 49descartan y son reemplazadas por otras.HIPOTESIS DE OPARÍN. Es el autor principal de concepto del origen químico de la vida. Escribió un libro " Elorigen de la vida sobre La Tierra", en el cual explica que las sustancias orgánicas se formaronen un medio carente de vida.1.- Las sustancias coloidales se separaban a partir del líquido ambiental en forma de gotitasmicroscópicas (gotitas coacervadas).2.- Recalcó la necesidad de que existiera diversidad en la composición química y física entrelas gotitas coacervadas.3.- Creía que se realizaba una especie de relación natural entre esas estructuras prebióticas.Unas gotitas mejor equilibradas químicamente y más estables físicamente "sobrevivían" mástiempo y tendrían un periodo mayor para desarrollarse. Las gotitas más variablesaumentaban lentamente de tamaño, ya que existía coordinación entre reacciones dedegradación y síntesis.4.- Conforme las gotitas aumentaban de tamaño eran más susceptibles de fragmentación,debido a las alteraciones del medio.5.- Estos fragmentos contendrían todo el complemento de sustancias químicas del cuerpoprogenitor, los cuales continuarían el proceso de crecimiento, desarrollo químico y con eltiempo, fragmentación.6.- La fragmentación sucedería al azar y sería gradualmente reemplazada por mecanismosinternos de escisión que más adelante conducirían a mecanismos más exactos de divisióncelular.HIPÓTESIS DEL USO Y DESUSO DE LAMARCK Poco después de 1 800 Jean Baptista Lamarck, en su hipótesis sobre la "herencia decaracterísticas adquiridas" trató de explicar la evolución. Se puede resumir de la siguientemanera:1.- El medio introduce la necesidad de una nueva estructura o cambio en un organismo.2.- El organismo trata de resolver esa necesidad.3.- En respuesta a su esfuerzo la estructura del organismo se modifica.4.- El cambio en la estructura es transmitido por el organismo a su descendencia. Unejemplo clásico de esta hipótesis es la evolución del cuello de la jirafa.
  • 50. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 50HIPÓTESIS DEL EQUILIBRIO PUNTUADOEstablece que los organismos no sufren cambios durante períodos de tiempo muy largos yque en un momento determinado existe un salto evolutivo y que surgen nuevas especies quereemplazan a las anteriores. Se apoya en los registros fósiles que no presentan continuidad,pero tiene el inconveniente de que se ha establecido que los cambios en el medio que sonmuy bruscos provocan, muchas veces, extinciones masivas y pocas generaciones de nuevasespecies, sino por el contrario que otras que no tenían oportunidad de expresarse lohicieran.HIPÓTESIS DEL GRADUALISMOEstablece que los organismos sufren cambios progresivos y constantes a lo largo de suexistencia provocados por los cambios graduales del medio, tiene el inconveniente que losregistros fósiles presentan saltos que dejan vacios en el desarrollo probable de losorganismos.HIPÓTESIS DEL MUTACIONISMOYa en el siglo XX, el botánico holandés Hugo de Vries (1848-1935), basándose en los trabajosde Mendel, modifica la teoría de Darwin y establece las bases del mutacionismo.Según el botánico holandés, existen dos tipos de variaciones: las modificaciones y lasmutaciones.- Las modificaciones son cambios en los organismos debidos a factores medioambientales, esdecir, que son consecuencia de la relación de los individuos con el medio natural en el queviven y se desarrollan. Estas variaciones no se heredan, no se transmiten a la descendencia.- Las mutaciones son cambios en el código genético, en el ADN de los individuos. Susorígenes son mucho más complejos que los de las modificaciones. Este tipo de variaciones síse transmiten hereditariamente a la descendencia. Son, por tanto, las que dan explicación ala evolución de las especies y al surgimiento de especies nuevas.Así pues, según el mutacionismo, la evolución se produce a causa de las mutaciones. Sinembargo las mutaciones no siempre son ventajosas, ni favorecen la adaptación de losindividuos al medio natural. En este sentido, las mutaciones son insuficientes para explicar elproceso evolutivo.HIPÓTESIS DE DARWIN Su hipótesis de Selección Natural se puede resumir en los siguientes puntos:1.- Los organismos presentan variaciones de muy distintos tipos.
  • 51. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 512.- Los organismos producen generalmente más progenie de la que puede sobrevivir hasta elestado adulto.3.- El medio selecciona, de la progenie, los más adaptados.4.- Esto ocasiona que las especies se vayan cambiando a través del tiempo. Otro científico de renombre fue Wallace quién llegó, en investigación independiente,a las mismas conclusiones sobre la evolución. Es por eso que a ambos científicos se les hacereconocimiento y la Teoría en general se llama. Teoría de Darwin y Wallace.HIPÓTESIS SINTÉTICA O NEODARWINISTALa hipótesis que defiende mayoritariamente la biología actual es la sintética de la evolución,también llamada neodarwinismo. Apoyándose en los nuevos progresos de disciplinas comola zoología, la paleontología o la biología molecular, esta pretende hacer una síntesis,aunando y armonizando la selección natural de Darwin y el mutacionismo. Por un lado, Lasmutaciones explican las variaciones azarosas que se producen en los organismos (son elmotor de la evolución). Por otro lado, la selección natural dirige el curso de la evolucióneliminando las variaciones menos ventajosas y haciendo que sobrevivan los individuos mejordotados, es decir, aquellos en los que se han producido mutaciones favorables para laadaptación al medio. ORIGEN DE LA DIVERSIDAD DE ESPECIES ¿Cuál es el origen de la diversidad biológica? ¿De dónde han surgido tantos miles ymiles de animales y plantas? la respuesta la encontramos en la rama de la ciencia llamadaBiología Evolutiva, que tiene que ver con la variación en el material genético (ADN) y laacumulación de estas variaciones que son, posteriormente, cribadas en un proceso selectivoen el que intervienen diversos factores siendo el más ubicuo la SELECCIÓN NATURAL. Entendemos por selección natural el hecho de que aquellos organismos portadoresde variantes hereditarias que les confieren algún plus de eficacia y por tanto de capacidad desupervivencia y de dejar descendientes, tienen más probabilidades de transmitir sus genes alas generaciones futuras, con lo cual aquellas variantes genéticas que confieren mayoradaptabilidad acaban haciéndose dominantes. La selección natural es un mecanismo direccional puesto que, al seleccionar aquellosorganismos que presentan una determinada ventaja que les confiere mayor aptitud y conello mejor adaptación frente al medio en el que viven, tiende a hacer cambiar las poblacionesen un sentido dado.
  • 52. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 52 FUERZAS ELEMENTALES DE LA EVOLUCIÓN El proceso de la evolución, o sea aquellas variaciones dadas en una especiedeterminada a lo largo del tiempo, se alimenta de varias fuerzas, entre las que podemosencontrar con mayor importancia las siguientes: 1.- Mutaciones; 2.- Reproducción Sexual; 3.- Deriva Genética; y 4.- Desplazamiento genético al azar. MUTACIONES Entendemos por mutaciones, los cambios bruscos producidos en el material genéticode un individuo, o sea en el ADN, y que por lo tanto puede heredarse a las generacionesvenideras. Recordaremos que las causas de las mutaciones pueden ser muchas entre ellastenemos, las radiaciones de alta energía, algunos productos agroquímicos, drogas y otros,también se pueden presentar por errores azarosos en la duplicación del material hereditarioo en las divisiones celulares; reduccional (meiosis), o duplicacional (mitosis) Las mutaciones pueden influir de dos formas en la evolución pues pueden dar comoresultado un cambio positivo, favoreciendo la aptitud de individuo, o un cambio negativo,yendo en contra de la adaptación al medio. Vale la pena hacer notar que en cualquiera delos casos entra en juego la Selección Natural sobre los integrantes de la población, limitandoo favoreciendo el desarrollo de los mismos. REPRODUCCIÓN SEXUAL Recordaremos que en el proceso de la reproducción sexual es necesaria la presenciade dos individuos de sexos diferentes, los cuales, en muchos casos presentan variedad en lamanifestación de sus características, y al realizarse la combinación pueden exacerbar lascaracterísticas positivas, o bien presentarse las características negativas que al ser sometidasa la selección tenderán a desaparecer. La reproducción sexual es importante ya que dentro del proceso de formación de lascélulas sexuales (meiosis) se produce un fenómeno llamado ENTRECRUZAMIENTO en dondese barajan nuevamente los genes de los cromosomas homólogos, abriendo un abanico deposibilidades en las combinaciones génicas.
  • 53. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 53 DERIVA GENÉTICA Es un proceso no direccional. Procede del error de muestreo que se produce en cadageneración cuando todos los genes presentes en una población solamente algunos sontransfereridos a la descendencia. Se trata de un error no direccional porque en cadageneración el error cambia de dirección. Mientras que en un momento dado prima a unosgenes y reduce la presencia de otros, generaciones más adelante pueden tener efectosdistintos, incluso contrarios. DESPLAZAMIENTO GENÉTICO AL AZAR Se produce cuando se presentan algunas características dentro de una población enmayor grado que otras, dicho desplazamiento puede estar regido por cambios en lascondiciones ambientales del medio o bien por desplazamientos en los hábitats y por ello delos hábitos de alimentación de los organismos. El desplazamiento genético es un procesodireccional que disminuye la variabilidad de las poblaciones, pues tiende a uniformar lascaracterísticas dominantes dentro de la población. ESPECIACIÓN Cuando por alguna causa dos grupos de poblaciones van divergiendo puede llegar asuceder que los individuos de ambos grupos ya no puedan aparearse entre si. En este casotendremos dos especies distintas. Una especie es un grupo de organismos que presentacaracterísticas comunes y que al aparearse puede tener descendencia fértil. La divergencia de las poblaciones naturales se ve lógicamente favorecida, cuandoestas poblaciones evolucionan es lugares distintos, y especialmente si se trata de zonasaisladas (islas auténticas o localidades que por algún mecanismo de aislamiento, un brazo demar, un desierto, entre otros, se comportan como islas funcionales). De ahí que laspoblaciones insulares sean a menudo tan ricas en especies singulares, que no se dan en otroslugares más que allí. Las barreras geográficas que frenan la expansión de las poblaciones biológicas son, enprimera instancia, las causantes de la especiación o formación de nuevas especies. Así,cuando poblaciones de la misma especie quedan separadas por una barrera, están sometidasa ambientes diferentes, a menudo muy diversos, de forma que la selección natural actúasobre el conjunto de genes de cada población es muy diferente y ocasiona, a la larga, unadiversificación genética notable entre las poblaciones separadas. Cuando esta diversificaciónes lo bastante importante como para impedir el entrecruzamiento entre los individuos detales poblaciones diferenciales en el caso que se encuentren (espontánea o artificialmente),es que cada una de estas poblaciones constituye una especie diferente. Los biólogos evolucionistas han discutido largamente sobre si otros mecanismos de
  • 54. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 54aislamiento, diferentes al geográfico, puedan ser causa de especiación. Los más puristasconsideran que no, ya que argumentan con cierta sutileza que para que se dé otroaislamiento (etológico, ecológico, estacional, entre otros) ha de haber en primer lugar unaislamiento geográfico que lo propicie y que, en todo caso sin aislamiento geográfico no seríaposible la diferenciación genética de las poblaciones en curso de separación (pero noseparadas todavía). El aislamiento ecológico se produce cuando dos especies viven en una misma zonapero en hábitats ligeramente diferentes: dos especies de pulgones que viven sobre plantasdiferentes, dos poblaciones de peces que viven en aguas de diferente salinidad, etc. Por otrolado, el aislamiento estacional es el que se produce cuando dos especies entran en celo ollegan a la reproducción en dos épocas diferentes. Este mecanismo es el que mantieneseparadas por ejemplo dos grupos poblacionales de ranas, la rana roja y la rana temporaria,que pese a ser interfértiles se mantienen como especies separadas porque en aquelloslugares donde se superponen sus áreas de distribución, sus períodos anuales dereproducción difieren ligeramente. El área de distribución de una especie es el territorio que ocupa, en el cual vive. Eneste territorio sólo ocupa las zonas que le son propicias, o dicho de otra manera, su hábitat.Hay especies biológicas cuya área de distribución comprende, de hecho todo el mundo.Dichas especies se denominan especies cosmopolitas, como ejemplo de estos tenemos lamosca común, el área de distribución no guarda ninguna relación con la abundancia relativade la especie o la densidad de la población. El caso contrario de las especies cosmopolitas esel de aquellas especies de escasa distribución, que sólo viven en áreas muy restringidas. Entales casos se habla de especies endémicas. El aislamiento geográfico es un factor quedetermina la aparición de especies endémicas en las islas, ya sean estas verdaderas o queactúen como tales porque constituyan hábitats diferentes. Frente a las áreas de distribución continuas, que se extienden a través de una regiónde forma continuada, existen las áreas discontinuas, que están constituidas por dos o másextensiones separadas por zonas en las que a pesar de ser lugares adecuados para lapresencia de la especie, ésta no la habita. Un área discontinua o disyunta significa que laespecie en un pasado más o menos lejano, habitaba en las zonas intermedias queactualmente separan los diversos fragmentos del área en las cuales, sin embargo, seextinguió pasando a ocupar posteriormente sólo las zonas actuales. Las causas de laextinción, en estas zonas intermedias, han de relacionarse, en la mayoría de los casos con lavariación ambiental (del clima, de la vegetación, de los depredadores) en un sentido que laespecie en cuestión no ha podido superar. Vale la pena resaltar la labor que ha realizado el hombre dentro del procesoevolutivo, ya que si tomamos en cuenta que desde la aparición de la agricultura y laganadería ha logrado desplazar la tendencia de los rasgos a su antojo, resaltando lascaracterísticas de las especies que le convengan mejor y logrando la adaptación de individuosa zonas en que al natural no se presentaban. Así mismo la modificación al ambiente
  • 55. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 55realizada repercute sobre la línea evolutiva que tomen las especies. FACTORES QUE AFECTAN LA BIODIVERSIDAD Tenemos en nuestro país una gran cantidad de especies que representa el 6% de labiodiversidad del mundo. Desafortunadamente no somos conscientes de que toda esariqueza es vulnerable, está amenazada o se encuentra en eminente peligro de desaparecerdebido a varios factores, a saber:  la deforestación,  la caza y captura de especies,  la comercialización, los proyectos de desarrollo,  otros factores, como la introducción de especies exóticas que compiten con las endémicas. Equilibrio Humano Regulación y homeostasisTodo ser vivo, tanto los organismos simples como los ya evolucionados, realizan una seriede funciones que deben ser coordinadas y reguladas para que se desarrollenadecuadamente. Esta regulación es necesaria para responder a los estímulos y adaptarse alos cambios del medio ambiente, esto permite a los seres vivos vivir en armonía con sumedio ambiente.Una característica sorprendente del medio interno es la de permanecer constante, sinimportar los cambios, algunas veces severos, con las condiciones externas. La temperaturadel ambiente externo puede variar desde el punto de congelación hasta más de 38ºC, sinembargo la temperatura interna permanece cerca de 37ºC.El fisiólogo francés Claude Bernard (1813-1878) dijo: “todos los mecanismos vivientes, tanvariados como son, tienen un solo objeto: el de preservar constantes condiciones de lavida en el medio interno".El principio de Bernard, el ambiente interno provee una forma de considerar la multitudde actividades fisiológicas dentro de un organismo complejo; como consecuencia muchoscontroles fisiológicos han evolucionado para mantener el medio interno sin variaciones.Una de las características más importantes de los mecanismos fisiológicos de control, es lade estar dentro del sistema que regulan. Estos controles manifiestan el sistema deequilibrio, que es aquel, cuyas características totales no cambian.El estado de equilibrio dinámico en los seres vivos se llama homeostasis, y se consigue pormedio de mecanismos de autorregulación, la respuesta a un aumento o descenso en lacantidad de alguna sustancia en el cuerpo es característico de todos los sistemashomeostáticos.
  • 56. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 56La temperatura corporal de un animal poiquilotermo es la misma del ambiente y por esoson llamados de sangre fría ( ranas, culebras, lagartijas) pero aun cuando estos animalesvarían su temperatura de acuerdo con el ambiente, en algún momento son capaces demantenerla constante, mediante respuesta de comportamiento que les permitesobrevivir, la capacidad que tienen los animales para regular su temperatura influyedirectamente en la regulación de reacciones enzimáticas y químicas, esto les permitepermanecer en equilibrio ante los cambios bruscos de temperatura, por mucho que varíenlas condiciones ambientales.En aves y mamíferos la producción de calor está equilibrada de modo dinámico con lapérdida de éste, de modo que se mantiene siempre una temperatura interna constante ensu cuerpo. Se dice que estos animales son de sangre caliente o “homeotermos”.Existen una serie de mecanismos reguladores en los seres vivos que les hace mantenerconstante su temperatura, si estos mecanismos no existieran se originarían alteraciones anivel del sistema nervioso e incluso podrían ocasionar la muerte.Regulación de la temperatura: La homeostasis es el método por medio del cual semantiene constante la temperatura del cuerpo de un animal de sangre caliente, si se elevala temperatura del ambiente externo, una región especial del encéfalo, el hipotálamo,estimula la transpiración de la glándulas sudoríparas. El hipotálamo está formado por untejido particularmente sensitivo a los cambios de temperatura de la sangre que pasa porél.El aumento en la transpiración enfría el cuerpo, esto se debe al hecho de que lasmoléculas de agua absorben calor del cuerpo cuando se evaporan de la superficie de lapiel, a medida que la temperatura del cuerpo desciende, disminuye la estimulación delhipotálamo, esto produce una reducción en la velocidad de transpiración.Función del hipotálamo: La constante de la temperatura se mantiene gracias a un sistemaautomático llamado termostato que se encuentra en el hipotálamo, que controla latemperatura corporal y dispara los mecanismos apropiados de regulación.Aunque la superficie de la piel está cubierta de receptores para el calor y el frío, éstos noestán directamente implicados en la regulación de la temperatura interna, los receptoresde la piel únicamente señalan cambios de temperatura externa y estas señales se dirigen alos centros conscientes del cerebro, no pasando por el centro inconsciente delhipotálamo.La hormona tiroidea aumenta el ritmo metabólico, la piel de una persona cuyas glándulastiroideas no funcionan normalmente siempre está fría y se quejan de la falta de calor ensu cuerpo. Las glándulas tiroideas como las sexuales se encuentran bajo el control de lahipófisis que a su vez está regulada por el hipotálamo, si sigue en descenso la temperaturala glándula suprarrenal produce adrenalina, que también eleva el ritmo metabólico delcuerpo aumentado la producción de calor.En los sistemas homeostáticos, funciona un mecanismo de retroalimentación, mediante locual lo que sale del sistema, entra nuevamente girando las instrucciones o provocando larespuesta adecuada para mantener el equilibrio.Se conocen dos tipos de retroalimentación o “Feed Back” en los sistemasautorreguladores:
  • 57. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 57 Es la que produce un cambio en la dirección del sistema y lo La dirige en otro sentido, se llama también retroalimentación retroalimentación correctiva, por ejemplo, en el caso humano el aumento de sudor negativa por efecto de un ejercicio físico continuo trae como respuesta la disminución de la temperatura del cuerpo. La Trabaja en la misma dirección del sistema y más bien es retroalimentación reforzada. positivaCuando aumenta la temperatura se excita el nervio vago y los procesos de combustióndisminuyen, se dilatan los vasos cutáneos para aumentar la irradiación de calor,aumentado además la sudoración.Regulación del azúcar en sangre: La glucosa es el principal carbohidrato combustiblepresente en la sangre y, en el caso de muchos órganos, el combustible básico. El plasmasanguíneo lo conduce a todas partes del cuerpo.En el tejido adiposo es la materia prima de la síntesis de ácidos grasos (lipogénesis) y delglicerol activado necesario para convertir los ácidos grasos inestables en grasas neutrasmás estables (esterificación). El metabolismo de la glucosa es importante en el uso, larestitución y la distribución de todos los mecanismos metabólicos, de manera pues, quelas alteraciones bruscas de las concentraciones de azúcar en sangre afectan elfuncionamiento y la salud del organismo poniendo en peligro su vida. Cuando lasconcentraciones de azúcar son bajas se debe a que el encéfalo consume por completo laglucosa como combustible. Varias hormonas actúan conjuntamente para que el azúcar dela sangre se mantenga estable, pero la más importante es la insulina.Un gran número de órganos están encargados de mantener la glucosa en sangre a un nivelconstante, estos son, el hígado, el páncreas, la porción medular de la glándula suprarrenaly el hipotálamo, éste, sirve como centro regulador principal.Cuando se toma alimento, entran grandes cantidades de glucosa a la sangre a través de lavena porta la cual va del intestino delgado al hígado, en el hígado se metabolizan laglucosa a glicógeno que va a ser almacenado. Para que se mantenga el nivel de azúcarsanguíneo, el hígado libera pequeñas cantidades de glucosa en la vena hepática que va delhígado al corazón a través de la vena cava.Mecanismos adaptativos para mantener la regulación del medio interno: Los mamíferosse adaptan a los excesos de temperatura y buscan mecanismos que les permitacontrolarlos, ellos buscan alternativas para protegerse de las temperaturas que lesafecten su organismo, existen en el organismo sistemas que les permiten controlarla ypoder mantener el equilibrio con el medio ambiente.Las migraciones:Constituyen mecanismos adaptativos que les permiten regular su medio interno, éstas,pueden ser altitudinales, que son las que están asociadas a los cambios de clima y se vemás que todo en las aves y mamíferos, ya que buscan mejores condiciones ambientalesque les permita sobrevivir.
  • 58. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 58Existen otros mamíferos, como las ballenas que realizan migraciones latitudinales enbusca de alimentos y de mejores condiciones que les permitan conservar el calor en losdepósitos de grasa que hay en su piel, para regular la temperatura y el metabolismo.Hibernación:La realizan los animales para ajustar el gasto energético, en el período que antecede a lahibernación, los animales se preparan fisiológicamente sobrealimentándose ydepositando grasa en su organismo y esto les provoca la quietud en su organismo.En los animales que hibernan se producen cambios fisiológicos, pero no dejan de percibirlas alteraciones del medio exterior.Cuando la temperatura desciende de forma brusca y sostenida, el cerebro envía corrientesa los músculos para ponerlos en movimiento y el individuo comienza a titiritar, éste es unmecanismo automático de los músculos del esqueleto provocando escalofrío, en esemomento decimos “se me puso la piel de gallina”, porque hubo contracciones en lamusculatura lisa de la piel; en muchos mamíferos y pájaros la contracción de estosmúsculos provoca la erección de plumas o pelos, lo que produce una capa de aire querodea al cuerpo y sigue como aislante térmico.La estivación:Es el nombre que se le da a los animales que reducen sus funciones metabólicas parasobrevivir en zonas templadas que afrontan períodos de sequía prolongados. Un ejemplode este mecanismo adaptativo es el del camello. Una de las ventajas de este animal es queexcreta una orina más concentrada, lo que significa que no requiere de tanta agua paradisolver sus productos de desecho, además él puede perder proporcionalmente másaguan que el ser humano y seguir funcionando bien. Otra característica de los camellos esque toleran las fluctuaciones de la temperatura interna hasta 6 ºC.Mecanismo de Regulación Hormonal: Existen varios mecanismos de regulación mediantelos cuales, las hormonas mantienen el equilibrio entre el medio interno y externo delorganismos (homeostasis).A.- la secreción de algunas hormonas es regulada directamente por la necesidad dedisponer de ellas. Un nivel alto de calcio en la sangre suprime la producciónde paratormona, un nivel bajo la estimula.El nivel de azúcar en la sangre actúa directamente sobre los islotes de Langerhanspromoviendo en ellos la respuesta apropiada; la presión osmótica de la sangredesencadena la producción de vasopresina y por consiguiente su propio reajuste, esto sehace con la ayuda del sistema nervioso.B.- En algunos casos, la respuesta de una glándula a nivel de la sustancia que ella regula,tiende a ser lenta. La demora en la respuesta puede causar fluctuaciones nadabeneficiosas por encima y por debajo del nivel deseado. Esto se puede corregir con laacción de una segunda hormona que actúa antagónicamente con respecto a la primera.La acción antagónica de un par de hormonas que serían, la insulina-glucagón yparatormona , proporciona al organismo un mecanismo de control y regulación pararestablecer el equilibrio homeostático cuando ocurra cualquier perturbación.C.- En tercer lugar existe otro sistema de autorregulación que produce una relación entre
  • 59. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 59la tirotropina y la tiroxina ; en donde quiera que una hormona estimule la producción dela segunda hormona, se encuentra que la segunda actúa a la vez en el sentido de suprimirla producción de la primera. La función de la tiroxina consiste en incrementar la tasa delmetabolismo de los hidratos de carbono y grasas, así como la síntesis y degradación deproteínas dentro de la célula. La tirotropina (TSH), denominada también hormonaestimulante de la tiroides, es una hormona que tiene como función regular y estimular lashormonas tiroideas. También permite el buen desarrollo de las células tiroideas.La tirotropina es producida por pituitaria anterior (lóbulo anterior de la hipófisis) queproduce y secreta hormonas que regulan diferentes procesos fisiológicos en el organismo.Podemos decir también, que este mecanismo está dado por la manera como los altosniveles de estrógeno mantienen constante la producción de tirotropina , aquí se trata deun sistema de autorregulación para mantener la homeostasis.Regulación nerviosa y hormonal: Muchos estímulos provocan una respuesta casiinmediata, un pinchazo en una mano provoca el retiro de la parte afectadainmediatamente, la visión de un objeto peligroso determina un comportamientopreventivo en seguida.Es necesario un control rápido que alerte de tales situaciones al organismo frente a larealidad, este tipo de coordinación se verifica por medio de nervios sensitivos queconducen la sensación hasta el centro nervioso y nervios motores que llevan la ordenemanada de dicho centro hasta el órgano encargado de ejecutarla.Es lógico pensar que en los organismos más complejos la respuesta en algunos casos debeser inmediata, interviniendo la coordinación nerviosa y en otros la respuesta es lenta y seefectúa por medio de la coordinación hormonal.Cuanto más evolucionado es un organismo más complejo será el mecanismo deregulación y coordinación que éste debe desarrollar, el ser humano no está exento de estaregla ya que todos los actos de la vida están coordinados y regulados por el sistemanervioso.CAUSAS DE LAS ENFERMEDADES. Las causas de las enfermedades son muy numerosas, entre las más importantespodemos citar: a.- Enfermedades causadas por agentes biológicos, como virus y bacterias. Comoejemplos de este grupo tenemos: la tuberculosis, la gripe, el SIDA, algunas enfermedades detransmisión sexual, el tétano. b.- Enfermedades causadas por parásitos. Por ejemplo tenemos: la amibiasis,infección causada por amebas; la helmintiasis, enfermedades causadas por áscaris,tricocéfalos , oxiuros. c.- Enfermedades causadas por alteraciones orgánicas, por ejemplo: laarteriosclerosis, la diabetes, la hipertensión arterial. d.- Otros agentes de equilibrio. Existen otro tipo de agentes que causandesequilibrios como lo son: Las intoxicaciones producidas por sustancias químicas queproducen envenenamiento; los accidentes, sobre todo los de tránsito, los cuales dejan milesde personas afectadas cada año; la drogadicción, por sustancias que producen adicción comoalcaloides, estupefacientes, alcohol y cigarrillo. Todos ellos provocan una serie dedesequilibrios, especialmente en el sistema nervioso; el estrés, provocado por las diferentes
  • 60. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 60actividades a que los humanos nos vemos sometidos corrientemente.MECANISMOS DE PREVENCIÓN Los mecanismos básicos para prevenir las enfermedades se dirigen hacia el agente, elhuésped y el ambiente, y son los siguientes: a.- Hacer el ambiente inocuo: Mediante la higiene personal, de los alimentos, de los utensilios de cocina, dela casa; mediante la eliminación de las fuentes de infección cercanas a los lugares depoblación. Por ejemplo una forma de hacer inocuo el ambiente al cólera, es hervir, durantequince minutos el agua y lavar con agua limpia los alimentos que se comen crudos. b.- Mejorar la resistencia del huésped: Mediante una dieta balanceada, la aplicación de vacunas y la administraciónoportuna de medicamentos si la enfermedad se presenta. Los niños reciben un esquemacompleto de vacunación para evitar enfermedades. LA ADICCIÓN Y SUS CONSECUENCIAS PARA LA SALUD La adicción es un término que se aplica a la dependencia hacia alguna sustanciaquímica. Las más importantes, desde el punto de vista médico y social son las dependencias alos fármacos o drogas, al alcohol, y a la nicotina. Las sustancias que crean dependencia tienen la capacidad de inducir un cambio en elestado psíquico, ya sea estimulante o tranquilizador. La dependencia puede ser física,psicológica o ambas.Dependencia física: Es cuando el deseo de ingerir la sustancia se debe a la necesidad biológica, porquedicha sustancia ya se ha integrado en el metabolismo del organismo.Dependencia psicológica: Consiste en el deseo de tomar determinada sustancia por el placer que experimentael sujeto, quien intenta repetir el consumo, aunque no esté obligado por la necesidad física.CAUSAS DE LAS ADICCIONES La mayoría de las adicciones se adquieren durante la adolescencia y son ocasionadaspor diferentes factores de tipo físico, psicológico, cultural y social. Entre las principalescausas de las adicciones están las siguientes: a.- La búsqueda de identidad, el rechazo a la autoridad, las exigencias sociales y lanecesidad de tener nuevas experiencias. b.- Los conflictos que se generan por la desintegración familiar, la falta decomunicación y afecto entre los miembros de la familia. c.- Las presiones del grupo a que pertenece o se desea pertenecer. d.- Un ambiente en el que es fácil disponer de drogas y la cercanía de algún adicto otraficante persuasivo. e.- La publicidad de las bebidas alcohólicas y el tabaco, dirigida principalmente haciala juventud, pues presenta anuncios donde los jóvenes son los protagonistas.
  • 61. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 61 f.- Factores genéticos y de la personalidad, especialmente en el alcoholismo.MEDIDAS PREVENTIVAS: Es importante que la mayoría de las medidas preventivas se dirijan a losadolescentes. Algunos puntos que se deben tomar en cuenta para la prevención de lasadicciones, son los siguientes: a.- Informar a los jóvenes sobre los peligros de consumir drogas y de los"experimentos", puesto que de una droga menor es posible pasar a otra más peligrosa. b.- Advertir a los jóvenes y adultos sobre los daños que causan las drogas, el alcohol yel tabaco al organismo. c.- Proporcionar ayuda psicológica a los jóvenes o a sus padres, cuando la requieran;tal ayuda puede ser necesaria para enfrentar problemas familiares, fracasos escolares,conductas agresivas o depresivas. d.- Contrarrestar la propaganda comercial (dirigida generalmente a los jóvenes), conpropaganda del sector salud sobre las conveniencias de dejar de fumar y evitar la ingestiónde bebidas alcohólicas. ECOLOGÍA La ecología es la rama de la biología encargada de estudiar los seres vivos, su medio ylas relaciones que se establecen entre ellos. La ecología es una ciencia muy reciente; este término fue utilizado por primera vezpor el biólogo alemán E.Haekel; se deriva del griego oikos (casa, hábitat o morada) y logos(estudio). En ese sentido estricto, podemos decir que la ecología es el estudio de losorganismos "en su casa", es decir, en su medio. Cuando se habla de ecología, se debe definir el término ecosistema, que es elconjunto formado por los elementos bióticos, los seres vivos y los elementos abióticos,medio donde viven los seres vivos. Un ecosistema puede ser muy grande como un océano oun bosque, por ejemplo, o pequeño, una charca o una planta Bromeliacea. Para el estudio de un ecosistema, es necesario un cuidadoso análisis de las diversascondiciones ambientales del lugar: humedad, temperatura, luminosidad; y de las funcionesy exigencias de cada especie que allí vive: tipo de alimentación, hábitat, competencia entreellos, enfermedades. En la actualidad, la ecología aparece como una ciencia muy compleja, cuyo objetivoes no sólo el estudio de los ecosistemas, sino también ordenar y administrar sus recursos.Esto permite ofrecer soluciones y alternativas a los problemas ambientales de cualquier tipo.La ecología amplía, progresivamente, su campo de estudio, con el fin de resolver una serie deproblemas concretos y urgentes que las personas han creado, por ejemplo, la contaminación. También la ecología pretende formar conciencia sobre la importancia de lapreservación de la naturaleza, pues la pérdida del medio, implica la pérdida de valores de losseres humanos. Los estudios ecológicos se realizan mediante la recolección de datos en el campo y suanálisis posterior en el laboratorio. Estos datos deberán aportar información relativa al
  • 62. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 62biotopo y la biocenosis. .- BIOTOPO: Es el conjunto formado por el medio, el sustrato y los factoresque afectan a los seres vivos. .- BIOCENOSIS: Es el grupo de seres vivos o poblaciones que ocupan un áreanatural. El estudio del biotopo comprende dos partes: estudio del sustrato del ecosistema(suelo y agua), y el estudio del clima. Por ejemplo, la temperatura, tipo de suelo, cantidad delluvias, número de ríos. El estudio de la biocenosis abarca el análisis del número de especiesde la flora y fauna y las relaciones que hay entre las poblaciones de seres vivos entre si y consu medio. ELEMENTOS DEL ECOSISTEMA Un ecosistema está formado por todos los seres vivos e inertes que existen en unlugar determinado, es decir, por los elementos bióticos y abióticos.Elementos Bióticos: Los seres vivos poseen características que los distinguen de los otros elementos de unecosistema. Un organismo nace y se alimenta para crecer y desarrollarse: responde a losestímulos externos, se adapta a su medio, se reproduce y muere, son ejemplos de estosseres: los animales, las plantas, los hongos y todos los microorganismos. La actividad de los seres vivos modifica constantemente los elementos abióticos deun ecosistema. Por ejemplo, dos sitios cercanos y parecidos pueden presentar distintascaracterísticas, de acuerdo con las diferentes especies de seres vivos que habitan en los dossitios. Un arrecife de corales es un sorprendente ejemplo de cómo los seres vivos modificanel medio, pues gracias a la actividad de los corales, que son unos animales diminutos, seforman islas enteras con materiales inertes disueltos en el agua del mar.Elementos Abióticos: Son los componentes de un ecosistema que carecen de vida: el agua, el aire, el suelo,las rocas, los factores climáticos y la luz. Estos elementos constituyen el medio físico decualquier ecosistema. Los factores ambientales no solo están limitados a suministrarsustancias nutritivas y oxígeno. Con mucha frecuencia ejercen sobre los seres vivos otro tipode acción. Por ejemplo, la salinidad del agua obstaculiza el desarrollo de algunas especies dealgas verdes, pero facilita el crecimiento de otras, por ejemplo, las pardas. La influencia de la temperatura es determinante en el comportamiento de losanimales; por ejemplo, cuando disminuye en el invierno en el Norte, muchas aves emigranhacia el Sur buscando lugares más cálidos, mientras que algunos animales aumentan susreservas de grasa debajo de la piel para soportar el intenso frio. Otro papel de los elementos abióticos es el de servir de soporte, abrigo y espacio. Enel primer caso se denomina soporte a toda la superficie donde se sujetan, apoyan o
  • 63. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 63desplazan los organismos. Los seres vivos necesitan abrigo, es decir, lugares específicos pararefugiarse, protegerse de las variaciones ambientales o para huir de sus depredadores; porejemplo; pueden habitar en cavidades de los árboles, rocas, suelo. Finalmente, los seresvivos necesitan un espacio para desarrollar todas sus actividades; a este espacio se ledenomina vital, puede variar dependiendo de cada organismo, tamaño y tipo de población. ESTRUCTURA DEL ECOSISTEMA La Tierra está poblada por gran cantidad de seres vivos que habitan en nuestroplaneta y que constituyen la llamada BIOSFERA. La biosfera está dividida en grandes regionesgeográficas con un clima muy particular, en el que viven determinados seres vivos; a estasregiones se les denomina biomas. Como vimos anteriormente, un ecosistema está formadopor el biotopo y la biocenosis. La biocenosis está constituida, a partir del nivel de menorcomplejidad, por: individuos, poblaciones, comunidades y ecosistemas. Nivel de organización CaracterísticaQuímico Es el nivel de organización más simple, abarca los átomos y las moléculas, No es un nivel con vida.Celular Es la unidad básica estructural y funcional de la vida. Las moléculas pueden asociarse entre sí para formar estructuras complejas que a su vez forman las células.Tejido Nivel de organización de células seres pluricelulares, todas las células de un tejido tienen estructura y función semejante.Órgano Reunión de tejidos con una función común.Sistema Orgánico Cada grupo de funciones biológicas es realizado por un conjunto coordinado de órganos y tejidos.Organismo Al funcionar juntos los aparatos forman un organismo pluricelular complejo.Población Todos los miembros de una especie en un área determinada.Comunidad Conjunto de poblaciones de un área que se relacionan entre sí.Ecosistema Una comunidad junto con su medio abiótico lo forma.Biosfera. Ecosistema formado por la Tierra y sus habitantes. Individuo: Es cualquier ser vivo, es decir, una unidad capaz de realizar las funcionesvitales: respirar, relacionarse con el medio, alimentarse, reproducirse, entre otras, porejemplo una planta de maíz, un ratón, una vaca, un perico, una bacteria. Población: Se compone de todos los individuos que pertenecen a una misma especie.Las poblaciones se relacionan unas con otras y con el medio. Las poblaciones forman unsistema más complejo que el de un sólo individuo y su medio. Dentro de una montaña,todos los monos de una especie forman una población.
  • 64. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 64 Comunidad: Es el conjunto de animales y vegetales que constituyen distintas poblaciones,las cuales se relacionan entre si, en una región geográfica determinada. Ejemplos decomunidades son: una charca temporal, una laguna, un bosque, una ciudad, un matorral.ESTRUCTURA DE LAS COMUNIDADES Las comunidades están constituidas por las diferentes especies de plantas, animales ymicroorganismos que existen en un lugar determinado. Es común que dentro de unacomunidad algunas especies de vegetales sean muy numerosas; a estas especies se les llamadominantes. La misma situación se observa entre los animales. En algunos sitios, las especies dominantes cambian de acuerdo con las modificacionesdel medio, así una especie dominante puede ser sustituida por otra especie que no lo era,por ejemplo, en la sabana africana, durante la época de lluvias, dominan los grandesherbívoros, mientras que si hay sequía, dominan los roedores. La riqueza de una comunidad depende del número de poblaciones que incluya, esdecir una comunidad es más diversa entre más especies contenga. Por ejemplo las regionesdel trópico húmedo presentan una gran cantidad de especies tanto vegetales comoanimales, pues en una pequeña área de terreno se pueden encontrar varios miles deespecies diferentes. Igual situación sucede con los arrecifes coralinos donde podemosencontrar hasta 2 000 especies en una pequeña área. Las comunidades cambian con el tiempo. Estos cambios dependen de loscomponentes abióticos y de la capacidad de adaptación que tengan los individuos de lacomunidad a esta serie de cambios. Los cambios en los elementos abióticos del medio sonmenos acentuados mientras más diversa es una comunidad, por ejemplo, en las selvas casino hay cambios de temperatura, debido a que la comunidad vegetal regula el calor del Sol ydel medio. En ocasiones, es difícil saber qué especies serán los componentes másimportantes de una comunidad en un futuro, debido a que los seres vivos establecenmúltiples relaciones, tanto con los organismos como con el medio. Cada organismo ocupa un lugar físico dentro de una comunidad; este espacio sedenomina hábitat; además de ocupar un sitio, cada especie desempeña una funciónespecífica. El comportamiento, el tipo de alimento que consume, las enfermedades quepadece, son ejemplos de la función que desempeña un ser vivo. A esta función se ledenomina Nicho Ecológico. Desde el punto de vista práctico, se puede decir que el hábitat yel nicho ecológico son el domicilio y la profesión, respectivamente, de cada especie dentrode un ecosistema. Por ejemplo, los lagartos viven en las regiones pantanosas de agua dulce,a lo largo de las zonas costeras del trópico; este es su hábitat; son cazadores diurnos ynocturnos; se reproducen por huevos; construyen sus nidos a la orilla de los ríos y la hembraes la que se encarga de cuidar a las crías; se alimentan de aves y algunos mamíferos; loanterior es su nicho ecológico. Si dos especies distintas ocupan el mismo nicho ecológico en una comunidad, seestablece entre ellas una relación de competencia, y sobrevivirá la más adaptada. Finalmente, por encima de las comunidades, el sistema está formado por una serie
  • 65. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 65de comunidades y su ambiente es el más complejo que se puede formar en un determinadolugar. A este sistema biológico se le da el nombre de ecosistema. De acuerdo con lasdiferentes regiones geográficas terrestres, existen diversos tipos de ecosistemas. Hemos explicado anteriormente el concepto de población, lo hemos visto como unnivel determinado de organización de la materia, superior al individual y dijimos que tieneuna serie de atributos característicos propios, que no poseen aisladamente los individuosque lo integran. Uno de esos atributos es la densidad de población, que se define como elnúmero de ejemplares de la especie en cuestión que se encuentran en un lugardeterminado. La densidad de población siempre se expresa con relación a una serie ovolumen de referencia. Así por ejemplo, se trata de poblaciones de mamíferos, se los puedeexpresar por cada km2 del territorio que habitan: los animales mucho más pequeños, comolos insectos del suelo, conviene referirlos cada m2. De manera similar, la densidad depoblación de pequeños organismos acuáticos se expresa con respecto a cada litro del líquidoen el que se encuentran. La densidad de cualquier población está determinada por cuatro variables: .- tasa de natalidad, .- tasa de mortalidad, .- inmigración, y .- emigración. La tasa o índice de natalidad es el número de nacimientos que se produce conreferencia a la población total, en un período determinada, mientras que la tasa demortalidad corresponde al número de defunciones que se producen en la población. En laspoblaciones naturales se incluyen en la mortalidad no sólo las pérdidas ocasionadas porenfermedad o por vejez sino también los individuos comidos por los depredadores. Inmigración es la llegada al lugar en que se encuentra la población de miembros de lamisma especie proveniente de otras regiones, de las cual emigraron. La emigracióncorresponde al proceso opuesto. Toda población tiende a crecer ilimitadamente. Otro atributo es su potencial bióticoo capacidad de aumentar su densidad, en condiciones ideales del ambiente. En condicionesóptimas algunas especies producen más descendientes que otras. Los ratones, por ejemplo,tienen un potencial biótico mucho más elevado que el hombre o que el elefante. A su vez lasmoscas tienen un potencial biótico mayor que el de los ratones. En la naturaleza nunca se llegan a dar las condiciones ambientales ideales, pero todaespecie está capacitada, fisiológicamente, para dejar mucha más descendencia de la que deja(y que sobrevive) en realidad, en el marco de un ecosistema natural. El hecho de que estono ocurra se debe a que no se dan las condiciones ideales, a que hay algo que está limitandoal aumento de la densidad de la población. Estos factores limitantes pueden ser solamentede dos tipos: espacio y alimento. Cuando ambos están en exceso, la población tenderá acrecer, hasta que inevitablemente alguno se torne limitante. En última instancia, toda latierra sería limitante como espacio, situación a la cual se está acercando la especie humana. Existe un índice de natalidad máximo, que es el mayor número de nacimientos quepodría producirse en condiciones óptimas. Igualmente, podemos mencionar una tasa oíndice de mortalidad mínima, que es el número de muertes que tendrían en situacionesideales, o sea solamente debidas a cambios fisiológicos de la vejez, eliminando las pérdidas
  • 66. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 66por otras causas como enfermedades, accidentes, depredación o falta de alimento. Ambosvalores son teóricos, nunca se llegan a dar en la naturaleza, y son constantes de cada especie. Los factores adversos que frenan el incremento de población se conocen comoresistencia ambiental. Entonces: Potencial biótico + Resistencia ambiental = Densidad de población Entre los mecanismos que regulan la densidad de una población también seencuentran los factores fisiológicos internos. En una población de conejos, cuando se llega acierto número crítico y cada individuo no tiene el espacio vital que necesita, sufre trastornosnerviosos y gran tensión emocional (estrés) que le ocasiona un desequilibrio hormonalinterno y rápidamente la muerte. Se produce en esas circunstancias una mortalidad elevada,aunque no existan comportamientos agresivos entre los individuos ni carencia de alimentos.Al sobrevivir un pequeño número, vuelve la población a restablecer el equilibrio.RELACIONES ENTRE POBLACIONES: Los flujos de agua, energía y nutrientes minerales son de vital importancia para elmantenimiento de un equilibrio entre los diferentes componentes de un ecosistema y para elfuncionamiento mismo de este sistema físico-biológico. Se ha visto que la existencia de estosflujos depende de una relación estrecha entre los individuos de una población y entre losindividuos de las diferentes poblaciones que forman parte del ecosistema. Estas relacionesintra e interespecíficas de las poblaciones, aunque en conjunto le dan equilibrio alecosistema, favorecen a algunas poblaciones, pero también son perjudiciales para otras. Un organismo puede establecer con otros organismos tres tipos básicos derelaciones: neutral, favorable o negativa. Es importante mencionar, que en este tipo derelaciones entre organismos, las plantas verdes en su condición de productoras, son las quemuestran un mayor número de relaciones tanto con organismos vegetales como animales.Neutralismo En todo ecosistema hay especies de plantas y de animales, que aunque participan deun mismo ambiente, no establecen entra sí ninguna relación favorable o negativa. Estepuede ser el caso de un hongo que crece en el piso de un bosque y los árboles quecomparten con esa especie ese mismo sustrato.Comensalismo Para la flor nacional de Costa Rica, la guaria morada (Cattleya skinneri), es importanteel desarrollarse en las fisuras del tronco de un árbol, en donde pueda tener suficiente luz,nutrimentos y agua para satisfacer sus necesidades fisiológicas; pero para el árbol en que seda esta orquídea, su presencia no tiene importancia.Amensalismo En este tipo de relación, en la que una población sufre grave perjuicio y la otra no seafecta, ésta puede en casos extremos eliminara a la población perjudicada. En esta situación
  • 67. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 67es frecuente en el suelo en donde los microorganismos y las raíces de las plantas superioressecretan sustancias tóxicas que afectan a otras poblaciones, sin que esto las beneficie.También es el caso de algunas hierbas en los terrenos de pastoreo son eliminadas por elpisoteo del ganado o se ven muy afectadas en su crecimiento, sin que el ganado lasaproveche.Protocooperación y mutualismo Este es un tipo de relación facultativa o bien obligada, bastante frecuente en lanaturaleza. El proceso de fecundación de las angiospermas ilustra con bastante claridadestos dos tipos de relaciones. Por ejemplo en la polinización de las flores de naranjo,intervienen diversas avispas y también es frecuente ver abejas melíferas actuando comopolinizadores de la especie. En este caso las abejas tienen una relación facultativa con elnaranjo, o sea, un caso de protocooperación. Por otra parte, los higuerones tienen comopolinizadores un tipo de avispas, pero para cada especie de higuerón existe como productode un proceso de coevolución una especie de avispita. Si esta especie de avispa no estápresente, no existe polinización y el árbol no forma semilla. Esta es un caso de mutualismo,de relación obligada.SimbiosisEs una relación entre dos organismos donde ambos salen beneficiados de la misma, en estetipo de relación existe una coevolución entre las especies. Un ejemplo claro de ellos es larelación existente entre el tiburón y el pez Rémula. Un caso específico es la relación llamadaEndosimbiosis, donde un individuo vive dentro de otro, verbigracia, las bacterias del rumende los poligástricos, otro menos conversado es el de las mitocondrias y los cloroplastos queson considerados así por la aparición en ellos de ADN diferente al del núcleo de la célula en laque se encuentra.Parasitismo, depredación, ramoneo y alelopatía El parasitismo es una relación interespecífica en la que los organismos que parasitanson más pequeños que el hospedante y, por lo tanto, es corriente que muchos parásitos seaprovechen de un mismo hospedante. Existen casos donde el parásito no obtiene todo sualimento del organismo hospedante y se habla entonces de hemiparásitos. En casosextremos, el parasitismo puede llegar a eliminar al hospedante. La depredación es una relación interespecífica exclusiva de las poblaciones animales.El depredador es, por lo general, el organismo más grande; u la presa, el organismo máspequeño, que es eliminado por completo por el primero. Esta relación biótica es muyimportante en los ecosistemas, ya que ayuda a mantener la densidad de muchas poblacionesde animales, que, de otra manera al aumentar excesivamente, producirían desequilibriosambientales. En agricultura, muchas plagas de insectos son mantenidas a niveles tolerablesmediante la acción de los depredadores. Es por eso que el uso excesivo de insecticidasproduce muchas veces más daño que beneficio, a eliminar a los depredadores. Recientemente, se le ha comenzado a dar importancia a otra relación de efectopositivo y negativo, la alelopatía. Se entiende por alelopatía el efecto negativo que ejerceuna especie sobre la germinación o el crecimiento de otra especie vegetal, mediante la
  • 68. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 68acción de compuestos químicos liberados a través de diferentes partes de la plantainhibidora.Competencia Las plantas y los animales compiten por los componentes del ambiente que les sonnecesarios para su existencia: agua, luz, espacio, nutrimentos, abrigo, etc. En esta relaciónde competencia, los organismos o las poblaciones que intervienen, sufren, ambos, efectosperjudiciales. Sin embargo, con el correr del tiempo, casi siempre, una de las poblacionestoma ventaja y llega finalmente a eliminar a su competidora. La competencia se da tantoentre organismos de una misma especie como entre poblaciones de diferentes especies. Esindudable que esta relación biótica, en igual forma que las otras que se vieronanteriormente, juega un papel importante en la regulación de la densidad y la distribución delos componentes bióticos del ecosistema, lo que contribuye a que éste mantenga suequilibrio dinámico. CICLOS BIOGEOQUÍMICOS Los seres vivos necesitan energía y materia para realizar sus funciones vitales. Laenergía proviene del Sol. La materia procede del Suelo, del aire o de otros seres vivos. Elflujo de la materia es cíclico, debido a que los elementos del suelo y la atmósfera, agua, salesminerales, oxígeno y dióxido de carbono, pasan del medio a los seres vivos y de estos vuelvenotra vez al ambiente cuando mueren. El ciclo de la materia está constituido por el flujo de varios elementos, que en suconjunto, reciben el nombre de ciclos biogeoquímicos. Los más importantes son: el ciclo delCarbono-Oxígeno, el ciclo del Nitrógeno y el ciclo del Agua. CICLO DEL CARBONO-OXÍGENO El carbono y el oxígeno participan en los procesos de respiración y de fotosíntesis.Las plantas necesitan el dióxido de carbono para la fotosíntesis. Después de realizar elproceso de la fotosíntesis expulsan el oxígeno producido. El oxígeno es respirado por los animales y las plantas. Tras la respiración, se forma eldióxido de carbono, el cual pasa al aire y se utiliza de nuevo por los vegetales para realizar lafotosíntesis. De esta manera, el dióxido de carbono y el oxígeno se renuevancontinuamente. Vale la pena hacer notar que existen otras fuentes tanto de oxígeno como de dióxidode carbono al ciclo. Por ejemplo, la quimiosíntesis y los procesos de combustión. Recordarásque los ciclos pueden ser rotos por acción del hombre como lo produce la contaminación porlos motores de combustión, la tala indiscriminada de bosques y otros. CICLO DEL NITRÓGENO Algunas bacterias que se encuentran en el suelo toman el nitrógeno atmosférico y lotransforman en amoníaco. Este proceso se denomina fijación del nitrógeno.
  • 69. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 69 Después, otras bacterias transforman el amoníaco en nitritos y estos se convierten ennitratos. Los nitratos son solubles en agua y de ahí, son absorbidos por las raíces de lasplantas. Los animales obtienen el nitrógeno necesario de las plantas o de otros animales. Cuando las plantas y animales mueren, sus restos se descomponen por la acción delas bacterias, el nitrógeno contenido en ellos se transforma nuevamente, en amoniaco, y éstese degrada a su vez, en nitritos y nitratos. Los dos compuestos se convierten en nitrógenogaseoso, el cual vuelve a la atmósfera mediante el proceso llamado desnitrificación. Pueden presentarse otras fuentes de nitrógeno al suelo, como producto dereacciones ocurridas por el nitrógeno atmosférico, el cual al recibir una descarga eléctricareacciona con el oxígeno formando óxidos de nitrógeno que unido a el vapor de agua formaácido nítrico que se precipita en forma de lluvia ácida y que al caer es utilizado por lasbacterias nitrificantes para la producción de nitritos y nitratos. Al igual que el ciclo anterior, este ciclo se altera por la acción del hombre por laemanación masiva de óxidos de nitrógeno a la atmósfera y con ello la consecuente lluviaácida que altera en forma casi total los ecosistemas, al igual por la deforestación. CICLO DEL AGUA Los seres vivos están formados, en gran proporción, por agua, y todos los procesosvitales necesitan de agua. La cantidad de agua que existe en la naturaleza es constante,porque ella circula en un proceso llamado ciclo del agua. El ciclo del agua inicia cuando, por la acción del calor del Sol, se evapora el agua de losmares, ríos y lagos. El vapor de agua asciende y forma las nubes. Cuando el vapor de aguase enfría, se condensa y cae en forma de lluvia, nieve o granizo. Cuando el agua cae a la superficie terrestre, puede filtrarse bajo la tierra y formarcorrientes subterráneas e incluso depósitos llamados mantos freáticos; también puedeformar ríos o depositarse en el mar y en los lagos, con esto puede reiniciar el ciclo. Tambiénpuede será absorbida por una planta y ser utilizada para el proceso de la fotosíntesis osimplemente para ser utilizada como estructura celular. Ya en la planta puede sermetabolizada, y/o almacenada. Si se almacena en un fruto puede convertirse en alimentopara un animal y así trasladarse a éste. Dentro de cualquier organismo, animal o vegetal,puede cumplir funciones importantes como en la termorregulación y con esto poder volver ala atmósfera en forma de vapor de agua por el proceso de la transpiración. El Sistema de Holdridge(Tomado de http://www.territorioscuola.com/wikipedia/es)Leslie Holdridge hizo uso primero de un «Sistema Simple para la Clasificación de las FormacionesVegetales del Mundo», que luego amplió para cambiar el concepto de formaciones vegetales porel de zonas de vida, ya que sus unidades no solo afectaban a la vegetación sino también a losanimales y, en general, cada zona de vida representa un hábitat distintivo desde el punto de vistaecológico y en consecuencia un estilo de vida diferente.
  • 70. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 70Holdridge, en 1967, definió el concepto zona de vida del siguiente modo: «Una zona de vida es ungrupo de asociaciones vegetales dentro de una división natural del clima, que se hacen teniendoen cuenta las condiciones edáficas y las etapas de sucesión, y que tienen una fisonomía similar encualquier parte del mundo». Esas asociaciones definen un ámbito de condiciones ambientales, quejunto con los seres vivientes, dan un conjunto único de fisonomía de las plantas y actividad de losanimales; aunque es posible establecer muchas combinaciones, las asociaciones se puedenagrupar en cuatro clases básicas: climáticas, edáficas, atmosféricas e hídricas. Las asociacionesclimáticas ocurren cuando tanto la precipitación y su distribución mensual como labiotemperatura son normales para la zona de vida, no hay aberraciones atmosféricas comovientos fuertes o neblinas frecuentes, y el suelo es la categoría zonal; las edáficas se dan cuandolas condiciones del suelo son más favorables (o menos favorables) que el suelo normal (suelozonal) para la zona de vida; las atmosféricas aparecen en donde el clima se aparta de lo normalpara el sitio; las hídricas ocurren en terrenos encharcados, donde el suelo está cubierto de aguadurante todo el año o parte de este.Es un sistema relativamente simple, basado en unos pocos datos empíricos que proporcionacriterios objetivos para la delimitación de zonas. Un supuesto básico del sistema es que tanto lostipos de suelo como la vegetación clímax pueden delimitarse una vez que se conoce el clima.Holdridge, que había realizado varios estudios en países del trópico americano entre 1939 y 1946,estaba al tanto de los fallidos intentos europeos de establecer un sistema de clasificaciónecológica mundial que hiciese uso de la bien conocida relación entre el clima y la vegetación.Holdridge explicó que él tuvo la fortuna de trabajar en América donde el patrón climático eranormal —a diferencia de los investigadores europeos que trabajaban en Europa (y que cuandoanalizaban las zonas climáticas y se acercaban al sur se encontraban con la alteración queprovocaba el Mediterráneo) o en Asia, donde encontraban los climas monzónicos— y en zonasboscosas de montaña del trópico, donde los cambios bioclimáticos son abruptos y suceden a muycortas distancias.Diseñado en principio para ser aplicado en áreas tropicales y subtropicales, el sistema se aplicaahora globalmente y proporciona buenos resultados en zonas de vegetación tropical,mediterránea y boreal, aunque es menos aplicable a zonas de climas oceánicos fríos o áridos fríos,donde la humedad se convierte en un factor determinante. El sistema ha encontrado un buen usoen valorar los posibles cambios en los patrones naturales de la vegetación debidos alcalentamiento global.El sistema de Holdridge hace uso de las biotemperaturas en lugar de los sesgos de las zonas devida en las latitudes templadas del sistema de Merriam y en principio no considera la elevación. Elsistema de Holdridge se considera más apropiado a las complejidades de la vegetación tropicalque el sistema de Merriam.Bases del sistemaEl sistema se basa en la fisonomía o apariencia de la vegetación y no en la composición florística ylos principales factores que tiene en cuenta para la clasificación de una región son labiotemperatura y la precipitación: los límites de las zonas de vida están definidos por los valoresmedios anuales de dichos componentes.
  • 71. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 71El sistema se basa en los siguientes tres parámetros principales: la biotemperatura media anual (en escala logarítmica). En general, se estima que el crecimiento vegetativo de las plantas sucede en un rango de temperaturas entre los 0 °C y los 30 °C, de modo que la biotemperatura es una temperatura corregida que depende de la propia temperatura y de la duración de la estación de crecimiento, y en el que las temperaturas por debajo de la de congelación se toman como 0 °C, ya que las plantas se aletargan a esas temperaturas. la precipitación anual en mm (en escala logarítmica); la relación de la evapotranspiración potencial (EPT) —que es la relación entre la evapotranspiración y la precipitación media anual— es un índice de humedad que determina las provincias de humedad («humidity provinces»).Las principales innovaciones del sistema Holdridge fueron el análisis de los efectos del calormediante la biotemperatura; el uso de progresiones logarítmicas para obtener cambiossignificativos en las unidades de vegetación natural; y la determinación de la relación directa entrela biotemperatura y la evapotranspiración potencial (humedad) y la relación entre la humedad y laevapotranspiración real (y en definitiva, entre la evapotranspiración real y la productividadbiológica).Determinación de las zonas de vidasPara determinar una «zona de vida» se deben de obtener primero la temperatura media y laprecipitación total anuales y también disponer de la altitud del lugar y hacer uso de un diagramade clasificación de zonas de vida.Primero debe de determinarse la biotemperatura promedio anual, a partir de las temperaturaspromedio mensuales, con las correcciones señaladas para los meses por debajo de cero y unacorrección para los que superen los 24 °C en función de la latitud:tbio = t – [3 * grados latitud/100) * (t – 24)2(donde t = es la temperatura media mensual y tbio = biotemperatura media mensual).Después, haciendo uso del diagrama, se debe de encontrar el punto donde se intercepten laslíneas de biotemperatura y precipitación, que señala la pertenencia a un determinado hexágono,en el que están grafiados los nombres de lavegetación primaria que existe, o que debería existirsi el medio no hubiese sido alterado, de modo que losnombres se refieren a la vegetación natural clímaxque hay o que podría haber en el lugar determinado.Después se observa el piso altitudinal al quepertenece la zona de vida (a la derecha del diagrama)que está determinado por las diferencias en labiotemperatura. Por último, se obtiene la regiónlatitudinal (en la escala vertical del lado izquierdo),cada una con un equivalente en el piso altitudinal del lado derecho del diagrama.
  • 72. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 72Cuando se representan en un mapa, las zonas de vida se señalan mediante un color y el uso deunas siglas, formadas por dos grupos de letras separadas por un guión: el primer grupo, enminúsculas, corresponde a las iniciales del nombre dado a la humedad, el segundo, en mayúsculas,a la inicial de la biotemperatura; por ejemplo: bosque húmedo Tropical, se rotularía como bh-T. FORMACIONES VEGETALESBosque decíduo por la sequía de baja altitud El bosque decíduo domina en la depresión o valle del río Tempisque, se extiende hacia elnorte hasta la frontera con Nicaragua, al sur sigue la llanura litoral hasta aproximadamente ladesembocadura del rió Tárcoles. Se desarrolla desde los 0 a los 700 metros de altitud, recibe unaprecipitación entre los 900 a 1 700 mm, la temperatura promedio anual está comprendida entre los26 y 28 C y bajo condiciones de una larga estación seca de seis meses, lo que indica la desigualrepartición de la lluvia en el año. El factor determinante de esta formación vegetal es la largaduración de la estación seca y no el volumen total de lluvias precipitado en el año. El bosque seco forma actualmente manchas aisladas en las lomas y depresiones de laprovincia de Guanacaste. Un excelente ejemplo lo constituye el bosque deciduo del Parque NacionalSanta Rosa donde sobresalen las especies Poró, Cocobolo, Guácimos, Chaperno, Jobo, Madroño,Níspero, Canilla de Mula, Guapinol y el Indio Pelado que domina notablemente. Es necesario incluir también al Guanacaste, árbol nacional que da nombre a la provincia. Esde resaltar el delicado y atractivo color de las flores rojas del Carao (Casia grana), las flores rosadas delroble de sabana y las amarillas del corteza y del cuajada amarilla. El bosque responde correctamente al apelativo de decíduo ya que el 77% de las especiespierden sus hojas durante la estación seca a causa del déficit de agua. Las hojas se marchitan yempiezan a caer a principios de noviembre, pero el pico máximo de defoliación se produce en enero yfebrero, principalmente. Únicamente el 17% de las especies son sempervirentes entre ellas, elaceituno y el 6,1% de las especies pierden sus hojas en diferentes épocas del año. El rasgo dominante del sotobosque (estratos bajos del bosque) es la existencia de palmerascomo el viscoyol y un componente muy importante de plantas espinosas donde sobresalen laspiñuelas, el malacahuite, los cactos, como los cardones y el Acanthocereus pentagonus que formandensas colonias impenetrables, llamadas cardonales que cubren superficies de 210 metros cuadradosy una altura de seis metros, otras especies son los cornisuelos y el peine de mico. Dentro de las áreas protegidas de la provincia de Guanacaste ( Parques Nacionales de SantaRosa, Palo Verde y Barra Honda y la Reserva Absoluta de Cabo Blanco) existen todavía especies delbosque deciduo. Aunque de esta formación vegetal para Costa Rica están prácticamente extintas lasespecies siguientes: pochote, ron ron, ojoche amarillo, espavel, el cocora, el caoba, el cristóbal, elcocobolo y el cenízaro. Todas las anteriores forman parte del estrato superior del bosque que alcanza30 metros de altura.Sabana y matorral espinoso La sabana es una formación herbácea de 1,5 a 2 metros de altura, de cobertura graminoidecontínua, anualmente recorrida por el fuego, con o sin la presencia de árboles o arbustos aislados. Se localiza en la provincia de Guanacaste desde la ciudad de Cañas hasta la frontera conNicaragua, Se desarrolla en una meseta volcánica de ignimbrita y tobas volcánicas, de suelosdelgados, pobres, ácidos con pésimo drenaje. Se ubica también en los alrededores del ParqueNacional Barra Honda en la Península de Nicoya sobre suelos calcáreos. Existen otras áreas en el Refugio de vida Silvestre Rafael Lucas Rodríguez y en el Parque
  • 73. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 73Nacional Palo Verde en la cuenca inferior de los ríos Bebedero y Tempisque y en el núcleo seco que seubica entre Playa Panamá, Belén, Cartagena, Portegolpe y Bahía Tamarindo. Las condiciones climatológicas en que se desarrolla la sabana son las mismas del bosquedeciduo por la sequía. En el suroeste del país bajo las mismas condiciones de gran humedad ( 2 500 a3 000 mm de lluvia), se encuentran sabanas, entre el piemonte de la cordillera de Talamanca y laspoblaciones de Volcán y Boruca. Como ejemplo tenemos las sabanas Macho Montes, Helechales yTérraba en la Reserva Indígena de Boruca; las de Concepción y Dibujada en el Ceibo y las de Palacios,Vueltas y Tables en Coto Brus. Para el caso de Costa Rica el origen de la sabana es ANTRÓPICO, es decir provocado por laacción del hombre, pero unido a la acción del hombre actúan factores edáficos, climatológicos ytopográficos que determinan su existencia y extensión. La cobertura herbácea de las sabanas de Guanacaste es dominada por el jaragua, otrasespecies son Andropogon bicornis y Aristida capillacea. Es frecuente encontrar ciperáceas y algunashierbas cosmopolitas invasoras como la dormilona, escobilla, chan, moriseco y pica-pica. El componente arbustivo y arbóreo en la sabana es muy diverso y las principales especies quese encuentran son el Nance, jícaro, raspaguacal, cornisuelo, guácimo, guísaro, Madero Negro yGenipa americana. Los matorrales se desarrollan en forma de manchas dentro de la sabana, constituyenformaciones arbustivas muy densas, con ramificaciones desde la base, de difícil penetración y con lapresencia de especies espinosas, resistentes al fuego, como el raspaguacal, nace, cornisuelos,michiguiste , carboncillo, mostrenco, madroño y espuela. La sabana herbácea como formación vegetal evoluciona en la dinámica vegetal progresivahacia una sabana arbustiva, luego a un matorral hasta llegar al bosque seco secundario, si seencuentra protegida del fuego, del pastoreo y si las condiciones ecológicas lo permiten. Esta dinámicase comprobó en la Parque Nacional Santa Rosa, en donde la sabana presenta ya una regeneración deespecies típicas del Bosque seco como lo son el Guanacaste, Cocobolo, Pochote, Cenízaro y Guapinol. Dentro de la sabana y ocupando el fondo de los valles de los principales ríos como elTempisque, Bebedero, Cañas, Blanco Corobicí se desarrolla el Bosque de Galería. estos, alcanzanhasta 500 metros de ancho y 10 km de longitud. El ancho del bosque depende del fondo del valle delrío, del buen aprovisionamiento de agua, de la presencia de suelos aluviales con buen drenaje y laexistencia de pequeñas quebradas. Fisionómicamente el bosque de galería presenta árboles hasta de35 metros de altura, florísticamente se encuentran tanto árboles de la sabana como el nance o eljícaro, como grandes del bosque: espavel, los higuerones (Ficus sp.), ojoche amarillo y guayabón,ceibo y jabillo. El 75% de sus especies mantienen las hojas durante la estación seca convirtiéndose elbosque de galería en largas y anchas franjas de color verde dentro del paisaje árido y amarillento dela sabana.Bosque húmedo semideciduo de baja altitud Se encuentra entre los 0 y 600 metros de altitud en la península de Nicoya, en el sector deTárcoles a Jacó y en el Valle del General. La precipitación promedio anual está comprendida entre1000 y 1700 mm, la temperatura promedio del año entre los 22 y 26 C con cuatro meses secos. El bosque es alto (25 a 30 metros) y abierto, con una cobertura del 65%. El 55% de lasespecies pierden sus hojas durante la estación seca, el 25% lo hacen parcialmente y el 20% mantienelas hojas o presenta hojas nuevas. El estrato inferior del bosque es muy denso y compuesto por unacobertura muy densa de palmeras, hierbas (como las del género Heliconia) y arbustossempervirentes. Las principales especies del bosque son el guácimo, el guanacaste, el jobo, el laurel, lasguabas, el ceibo, el ojoche y palmeras como el viscoyol y palma real.
  • 74. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 74Bosque muy húmedo sempervirente de baja altitud Se localiza en las llanuras de los Guatusos, San Carlos, Tortuguero, Santa Clara, Limón y Vallede la Estrella en el Caribe y en los Cerros de Turrubares, valle del Río Parrita, Península de Osa y vallede Coto- Colorado en el sector Pacífico, en altitudes desde los 0 hasta los 1 000 metros. El gran desarrollo y variedad de la flora tiene una relación estrecha con las condicionesclimáticas de alta humedad. Se da precipitaciones anuales superiores a los 3 000 mm, contemperaturas entre los 27 y 28 C, bajo las cuales el bosque es sempervirente, muy húmedo, denso ycon varios estratos de vegetación. Los árboles del estrato superior tienen un tallo recto, ancho y ramificado a gran altura. Suscopas forman una cobertura continua entre los 40 y 60 metros de altura. Entre las especies para laPenínsula de Osa encontramos: María, Cedro macho, gavilán, pilón, espavel, ceibo, higerón, manú,nazareno, Fruta dorada, cerillo, surá. En el Caribe además de las especies anteriores se encuentranPanamá, cedro amargo, cucaracho, almendro, Kativo y las palmeras Iriartea gigantea, chontadura ymaquenque. Los suelos de este bosque se encuentran saturados de agua los doce meses del año, son ricosen materia orgánica húmica en la superficie, razón por la cual más del 90% de los árboles presentanraíces superficiales, en los primeros 20 cm de profundidad. Además el 67% de los árboles presentanraíces aéreas y gambas hasta 5 metros de altura.Vegetación herbácea hidromórfica Bajo este término agrupamos un conjunto de asociaciones vegetales que se desarrollan en losvalles de inundaciones de los ríos y los sectores litorales. En el caribe los suelos son pantanososproducto de la precipitación y el desborde de los ríos, en el Pacífico, los suelos presentan condicionesbién contratadas: húmedos y pantanosos en la estación lluviosa, secos y con grietas en la estaciónseca. Esta comunidad vegetal se localiza en casi todos los valles de inundación de los ríos Frío,Sarapiquí y San Carlos en las llanuras del Norte; Tortuguero, Parismina, Banano y Matina en lasllanuras del Caribe; Estrella en el valle del mismo nombre; Sixaola en el valle de Talamanca; Parrita yTérraba en las llanuras del Pacífico Sur. También se ubican en la cuenca del río Tempisque. Popularmente estas asociaciones reciben los nombres de pantanos herbáceos, bijaguales,patanillales y yolillales. Los pantanos herbáceos están constituidos por gramíneas y ciperáceas, entrelas que sobresalen el gramalote (Paspalum fasciculatum) , pitilla (Sporobolus indicus), zacatehonduras, así como ciperáceas. Uno de los pantanos herbáceos más extensos del país que albergagran cantidad de aves es el refugio de Vida Silvestre Rafael Lucas Rodríguez en Palo Verde. Los llamados bijaguales están compuestos por bijagua, los platanillales por Heliconia sp y losyolillales por yolillo. Los bijaguales son tan comunes en Costa Rica que en la toponimia costarricenseexisten más de 25 pueblos con dicho apelativo, 5 de ellos en la cuenca del río Pirris o Parrita. En la sección interior de estas asociaciones cuando el suelo es menos saturado de agua sedesarrollan pequeños bosques pantanosos de kativo, cuajada amarilla, pavilla, gavilán, jelinjoche,camibar, cerillo y gran cantidad de palmeras.Bosque de manglar Los manglares son comunidades neríticas , es decir desarrolladas sobre sedimentos marinosen la plataforma continental, características de las aguas salobres tropicales y subtropicales. En Costa Rica se encuentran manglares en ambas costas, aunque en mayor número del lado
  • 75. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 75pacífico. Aquí se localizan en las desembocaduras de los ríos Tempisque, Bebedero, Tárcoles, Parrita,Térraba y Sierpe, en los golfos de Papagayo, Nicoya y Dulce y en las bahías de Santa Elena, Salinas,Tamarindo y Herraduras. En el Caribe se localizan en los canales de Tortuguero (Parque NacionalTortuguero), Mohín y Puerto Viejo. Los manglares son fisonómicamente muy uniformes y a menudo presentan un sólo estrato.Se ha encontrado una relación directa entre el grado de salinidad y la especie de mangle que sedesarrolla. En la sección intermedia cuando la inundación de las mareas es menor aparecen especiesarbóreas de Clerodendrum pittierii, Mora oleifera e Hibiscus tiliaceus. Por último, en las zonas másalejadas de la costa, pero dentro del ambiente de manglar con muy bajas cantidades de sal sedesarrollan gramíneas, palmeras como viscoyol, yolillo y corozo y gran cantidad de arbustos y bejucosque dan una fisonomía muy enmarañada entre ellas: carboncillo.Bosque semi-deciduo estacional submontano Su límite altitudinal superior son los 1 000 metros con una precipitación promedio anual de 1300 a 2 000 mm, la temperatura promedio anual de 23,5 C y presenta de dos a tres meses secos. Seubica en una estrecha banda en la Vertiente Pacífica de la Cordillera de Guanacaste, Tilarán, el ValleCentral y el Valle de los Santos, donde se localizan las poblaciones de San Ignacio de Acosta, SanMarcos de Tarrazú, San Pablo de León Cortés y Santa María de Dota. El bosque alto es abierto, lo que favorece la formación de un denso estrato de palmeras.Florísticamente el 65% de las familias que forman parte de este piso altitudinal provienen del pisotropical seco de baja altitud. Entre las especies sobresalen el guácimo, guanacaste, higuerones, jobo,espaveles y guayabón. En la actualidad prácticamente todo el bosque ha sido transformado por el hombre encultivos de café, caña de azúcar y pastos.Bosque húmedo sempervirente submontano Se encuentra entre los 500 y 1 500 metros, en una larga banda que atraviesa casi todo el paísdel lado Caribe y Pacífico. La precipitación está comprendida entre 2 000 y 3 000 mm al año y latemperatura entre 18 y 23 C. Dentro de este bosque hay una serie diferencia remarcable en el gradode humedad entre la vertientes según la exposicíon a los vientos alisios del noreste o a los oestesecuatoriales. El bosque del lado caribe alcanza hasta 48 metros de altura, con abundancia de musgos,briófitas, helechos y palmeras, mientras que la del pacífico alcanza 30 metros de altura, con lapresencia de especies decíduas y una disminución de los musgos, briófitas y helechos. Aproximadamente el 80% de las especies conocidas se encuentra en este piso altitudinal, porlo que se le considera ser el más rico y variado de América en helechos, palmeras, musgos y briófitas.Esta riqueza se observa en los siguientes datos: en la Vertiente Pacífica y Valle Central Occidentalexiste de 80 a 100 especies por hectárea, en Tapantí 120 sp/ ha, en el sotobosque es posibleencontrar más de 1 000 sp/ha si se incluyen las epífitas, pues existen unas 700 especies de orquídeasy 645 helechos. En el refugio de fauna silvestre de Tapantí los árboles más comunes son los robles, el jaúl, elchile muelo, el quizarrá, el ira rosa, el cocobolo de monte, el achiotillo y el limoncillo. A partir de estepiso altitudinal y en los siguientes ( montano bajo y montano) es muy común encontrar en el sector
  • 76. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 76Caribe la especie conocida como sombrilla de pobre (Grunnera insignis)que con sus grandes hojas quealcanzan hasta 2,6 metros de diámetro constituyen las más grandes de la flora costarricense.Bosque muy húmedo sempervirente submontano Se localiza en toda la vertiente Caribe del eje montañoso Central, en la vertiente oeste de laregión montañosa de Turrubares, Bustamante, y en la cuenca del Río Parrita sobre las filas Cangreja,Zancuaco y Agua Buena. Los límites tanto superiores como inferiores varían mucho según la forma del relieve, de lapendiente y la existencia de Valles que permitan la entrada de los alisios o de los vientos ecuatoriales.A grosso modo los límites pueden situarse entre los 800 y 1 700 metros de altitud. La precipitación promedio es superior a los 3 500 mm, una temperatura de 17 a 20 C y noexisten meses secos. Un elemento climático muy relevante es la humedad relativa (85 y 90%) y enespecial la neblina es casi permanente a partir de los 1 500 metros de altitud. La mayoría de especies alcanzan de 25 a 30 metros de altura formando un estrato uniforme,sobre el cual emergen algunas palmeras. El 62,2% de las especies de este bosque pierden sus hojasdurante noviembre, diciembre y enero, 17,3% lo hacen en marzo, abril y mayo y el 13,5% presentandefoliación no perceptible. El alto porcentaje de defoliación durante los meses de noviembre,diciembre y enero justamente los meses de mayor precipitación y nubosidad del lado del Caribe escausado por el exceso de agua en el suelo y en especial por un déficit de luz solar a causa de la altanubosidad.Bosque pluvial sempervirente montano bajo Se encuentra entre los 1 500 y 2 500 m de altitud, sobre los volcanes de Rincón de la Vieja,Platanar, Poás, Barva, Irazú y Turrialba y en ambas vertientes de la Cordillera de Talamanca. La precipitación promedio está comprendida entre 4 000 y 6 000 mm, con una temperaturaentre 12 y 18 C. Es el llamada bosque de robles o robledales por el dominio de esta especie, se identifican dosestratos el superior de 30 a 35 metros con dominancia de los robles; otras especies son cucaracho,copey, azahar de monte, mata gente, cedrillo, yos, ciprés blanco, ciprecillo, papayillo. El estratoinferior está compuesto por robles jóvenes, entre otros. En la cuenca superior del Río Virilla sobre lacordillera Central y en la Cordillera de Talamanca pueden encontrarse con asociaciones condominancia de jaúl, este es el principal componente arbóreo dentro del sistema silvopastoril. Algunos sectores de este piso altitudinal presentan una neblina o nubosidad permanentedurante todo el día, a causa de la exposición a los alisios del noreste. Las briófitas son abundantes ytan desarrolladas que los árboles de 15 metros de altura presentan un extraño aspecto. Los líquenesde color grisáceo dan un aspecto sombrío al bosque. Esta comunidad es llamada "BOSQUENUBOSO", aunque se prefiere usar el nombre de "BOSQUE HIDRÓFILO" por el alto grado de humedaden el aire. Este bosque se localiza en pasos o depresiones, en calderas o en valles, algunos sitiosdonde se encuentran son la Reserva Forestal de Monteverde, Bajo de la Hondura, los alrededores deTilarán, El Empalme, San Ramón de Alajuela, Zarcero y Vara Blanca.Bosque muy húmedo sempervirente Montano Se desarrolla desde los 2 400 a 3 000 metros de altitud y se localiza en la cima de los volcanesPoás, Barva, Irazú y Turrialba, así como en la Cordillera de Talamanca, con una precipitación promedio
  • 77. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 77entre 1 000 y 2 000 mm y una temperatura de 12 a 8 C. El bosque es enmarañado, con tallos tortuosos, ramas duras y retorcidas y de copaspequeñas. El estrato superior alcanza los 27 metros con dominio de los robles otras especies son:magnolia, lorito, quiebra muelas. El estrato inferior está cubierto de arbustos como los arrayanes,todos cubiertos por una densa capa de musgos y briófitas. Los árboles crecen en este piso altitudinal hasta los 3 200 metros, que se considera el límitealtitudinal de crecimiento, aunque una disminución en el número de árboles se produce desde los3000 metros.Páramo Subalpino El páramo se localiza en la cimas más elevadas de la Cordillera Volcánica de Talamanca comolos cerros Buena Vista, Chirripó y Kamuk. La precipitación promedio es de 1 200 a 2 000 mm y latemperatura promedio es de 3 C, aunque las mínimas descienden hasta 0 C. La palabra páramo utilizada para describir las elevadas mesetas de Castilla España condominio de la vegetación herbácea, fue aplicada por los conquistadores españoles para describir lavegetación de los Andes suramericanos. El páramo es una formación vegetal herbácea y arbustiva de altura, en ocasiones formamatorrales arbustivos densos compuestos por lorito, arrayá y la cañuela. En otras domina el estratoherbáceo compuesto por gramíneas cespitosas, así como musgos y líquenes.Bosque enano Esta formación vegetal ocupa áreas muy pequeñas sobre las cimas de las montañas o en lasvertientes expuestas a fuertes vientos. Algunos lugares donde se encuentran son: la Reserva Forestalde Monteverde, Fila Volcán Muerto en la Reserva Forestal de San Ramón y Fila los Perdidos, todosestos sitios en la Cordillera Volcánica de Tilarán. Pueden encontrarse igualmente en el Cerro Caraigresen la Fila Costeña. Su localización sobre las crestas de los sistemas montañosos varía mucho en altitud, aunquepredomina en una banda entre los 1 500 a los 2 000 metros, con una fuerte precipitación (5 300 mm)y temperaturas de 18 C. Los lugares citados se encuentran frente a depresiones o en Valles pordonde se canalizan fuertes vientos que aumentan su velocidad por el efecto de embudo. Este caso seencuentra en los ríos Peñas Blancas en Monteverde, San Lorenzo en la Fila Volcán Muerto y AguaCaliente, en la Fila Los Perdidos al sur del Volcán Arenal, influenciados por los alisios del noreste. ElCerro Caraigres es influenciado por los vientos del oeste que penetran por el valle de los ríos Parrita yParritilla. Los vientos en estos sitios alcanzan velocidades de 70 y 80 km/hora y una humedad relativadel 90%. El bosque presenta sólo un estrato arbóreo. Los árboles de tronco tortuoso y copa inclinada afavor del viento alcanzan entre 10 y 12 metros de altura. Las especies más frecuentes son Alchornealatifolia, Quercus corrugata, Brunellia costarricensis, Eugenia sp, Miconia sp., Bocconia frutensis. Elestrato inferior es muy denso y difícil de penetrar a causa de los abundantes bejucos y la grancantidad de musgos, hepáticas y helechos y briófitas que cubren los troncos y ramas. ZONAS DE VIDA DE HOLDRIDGE Costa Rica por su ubicación geográfica, su origen geológico, su diversidad de suelos, ladiversidad de temperaturas y precipitaciones en el territorio nacional tiene una condición privilegiada,de ahí que podamos encontrar variaciones considerables en unos cuantos kilómetros de distancia.
  • 78. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 78Esto parece ser el resultado de su condición de istmo que le produce variaciones considerables a otrosterritorios ubicados en la misma latitud. El sistema de zonas de vida de Holdridge presenta un alto grado de congruencia entre laspredicciones teóricas y las comprobaciones de campo hechas en diferentes partes del mundo. Seutiliza además de la temperatura y la humedad, un factor fisiológico de las plantas llamadoevapotraspiración. Esto se refiere a la pérdida de agua a través de las hojas y otros tejidos, productodel metabolismo de las plantas. Este proceso tiende a aumentar con la temperatura ambiente ydisminuye al aumentar la humedad del aire. La consideración de estos tres factores en conjunto permite establecer un sistema declasificación de los ecosistemas presentes en el planeta y considerar las variaciones de temperaturadebidas tanto a la latitud como a la altitud. Por su pequeña extensión y por su ubicación geográfica, todo el territorio costarricense sehalla ubicado en una misma zona latitudinal, la TROPICAL. Pero por razón de sus variaciones enaltitud se definen cinco regiones basadas en la temperatura promedio anual: la BASAL (comúnmentellamada tropical) con temperaturas mayores de 24 C, típicamente entre 0 y 500 m; la dePREMONTANO, temperaturas promedio entre 17 y 24 C (1 700 m a 2 500 m); MONTANO, entre 6 y12 C (2 500 a 3 500 m); SUBALPINO, temperaturas inferiores a 6 C y altitudes superiores de 3500 m. En lo que se refiere a humedad, Costa Rica cuenta con cuatro provincias: SECA, HÚMEDA,MUY HÚMEDA Y LLUVIOSA. Estas se determinan tomando en cuenta la precipitación y laevapotranspiración. De tal manera que Costa Rica cuenta con doce zonas de vida, lo que representa unaimpresionante diversidad, considerando su pequeña extensión territorial. Las zonas de vida que cubren mayor extensión geográfica son las de tipo tropical (tanto secascomo húmedas y muy húmedas) y las lluviosas de Premontano y Montano Bajo. Al contrario las zonascorrespondientes a Montano Bajo Muy Húmedo y Montano Lluvioso están restringidas a una franjamuy angosta en las faldas de las Cordilleras Central y de Talamanca. Las formaciones más escasas yrestringidas a pequeñas zonas son las de Montano Húmedo, Montano Muy Húmedo (ambas en elmacizo del Irazú) y Sub alpino Lluvioso ( en los pico más altos de Talamanca). Las ciudades másgrandes de Costa Rica se encuentran en la zona de Montano Bajo Húmedo. DESCRIPCIÓN DE LAS ZONAS PRINCIPALES EN COSTA RICA ZONA SUBALPINA La zona subalpina está representada por extensiones de páramo en los picos másaltos de Talamanca, que son tierras de alta precipitación (muy húmedas o lluviosas) la vegetacióndominante son las gramíneas, particularmente un bambú enano llamada chusquea y varios zacates.También muy característicos son los arbustos de hojas pequeñas y coriáceas, especialmente de lafamilia de las compuestas, ericáceas e hipericáceas. Entre los elementos menos conspicuos se hayanmuchas hierbas, tanto monocotiledóneas como dicotiledóneas, algunas más emparentadas conespecies de zonas templadas que con la flora tropical de zonas bajas. Adicionalmente, alguna vegetación típica del páramo aparece, mezclada con elementos deotras formaciones, en zonas del Cerro de la Muerte y en la cima del Irazú; sin embargo estossemipáramos pueden haberse establecido por perturbaciones causadas por el hombre, como la talade arbustos, fuego y manipuleo del suelo. La zona de transición entre páramo y el bosque montano está claramente marcada por laasociación vegetal muy característica que aparece entre los 3 200 y 3 400 m de altitud. Está
  • 79. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 79compuesta por varias especies de arbustos, entre los que se destacan por su abundancia una ericáceaconocida como "madroño", que llega a alcanzar hasta 5 m de alto. En general, este tipo devegetación es llamada "arrayán" y, bajo ciertas condiciones, aparecen en algunas áreas dentro delpáramo de gramíneas. El páramo más extenso es el del macizo de Chirripó; una zona con muestras claras deactividad glaciar durante el último período frío (hace unos 12 000 años). Se aprecian valles en formade U y miles de cantos provenientes de rocas fracturadas por el movimiento de masas de hielo. Una característica muy llamativa, común a muchas plantas de altura, es la abundancia depigmentos rojizos y violáceos en las hojas tiernas. Esta modificación puede interpretarse como unaadaptación para proteger los tejidos jóvenes contra ondas luminosas penetrantes que podríanresultar perniciosas. Estos rayos, especialmente en el ámbito de los ultravioletas, son eficazmentefiltrados por la atmósfera más densa de latitudes inferiores. La piel humana es sensible a estas ondasy en un lapso muy corto de exposición al Sol en tierras altas se puede producir molestas quemaduras,comparables a las sufridas en las tierras costeras después de un largo período de insolación. Se ha propuesto que el páramo del Chirripó es una comunidad ecológica cuya constituciónpresente podría ser debida a incendios ocasionales, durante los últimos 1 000 a 2 000 años. Losúltimos incendios han arrasado cientos de hectáreas; sin embargo, muchas de las plantas produjeronretoños y la comunidad se ha repuesto lentamente, aunque ha sufrido enormes cambios en cuanto asu composición florística. Entre los animales residentes de los páramos tenemos dos especies deaves, dos lagartijas y una salamandra; no hay peces a pesar de la abundancia de lagos y riachuelos,Las aves y las lagartijas son activas durante el día, al igual que varias especies de insectos y arañas,pero ajustan la actividad a las fluctuaciones diarias de temperatura determinadas especialmente porlas condiciones de nubosidad. Estos animales reducen el metabolismo durante la noche y entre en unestado de letargo o torpidez, hasta el punto de que algunos no pueden moverse mientras no calienteel sol, a la mañana siguiente. Sin embargo los mamíferos residentes, algunas especies de ratones yuna de conejo de monte son nocturnos. Además, durante la noche es frecuente la visita de algunosmamíferos que proceden de los bosques vecinos de más abajo: cabros de monte, pumas ymanigordos. La presión atmosférica (debida a la altitud) es una de las características climáticas másinteresantes de Chirripó. Esta poca presión permite que el agua se evapore con mayor facilidad queen las tierras bajas y los visitantes de esta zona tienen a menudo la experiencia de secarse muy rápidodespués de un aguacero, o de sentir bastante frío el té hirviendo (el punto de ebullición es bajo por loque el agua no se calienta como en altitudes inferiores). Otro de los factores climáticos máscaracterísticos de los páramos es el cambio brusco de temperaturas durante el día, se establecendiferencias de 27 C y más entre la mínima y la máxima temperatura en un mismo día. Las plantas ylos animales que allí habitan requieren modificaciones muy especiales para adaptarse a esascondiciones. Por este y otros factores adicionales las comunidades biológicas de los páramos tiene unacierta similitud con algunas comunidades de zonas templadas situadas a muchos cientos dekilómetros de distancia. ZONAS INTERMEDIAS: Las formaciones de Montano incluyen los bosques que crecen a mayor altitud enCosta Rica, en las faldas de la Cordillera de Talamanca y de los volcanes de la Cordillera Central. Losárboles dominantes son los robles o encinos del género Quercus, que alcanzan hasta 30 metros dealtura y, a menudo, aparecen formaciones puras de una sola especie, muy al contrario de lo queocurre en las tierras más bajas.
  • 80. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 80 El término BOSQUE NUBLADO O NUBOSO no corresponde al sistema de Holdridge puesincluye los bosques de montano así como la mayoría de las formaciones de montano bajo. Noobstante, este nombre resulta muy conveniente, pues incluye todas aquellas zonas que pasan muchotiempo cubiertas de nubes o neblina (por la alta condensación). Muchas de las especies vegetales características de estas regiones tienen adaptacionesespeciales (pelos, forma y textura de las hojas), para favorecer la condensación y la precipitación delas gotas de agua así formadas. Estos fenómenos dan como resultado bosques sumamente húmedos,aún en días claros y soleados. Los bosques capturadores del agua atmosférica contribuyen a laenorme riqueza hídrica de nuestro país, al filtrar al agua que condensan hacia numerosos riachuelos yríos que descienden de las montañas. La tala de un bosque nuboso es un disparate ecológico yeconómico: no puede ser sustituido por ninguna especie utilizada actualmente en reforestación, y enla regeneración natural requiere de muchos años, quizás cientos, para producir otro bosque maduro yfuncional. A pesar de que existen notables diferencias entre una zona geográfica y otra en loreferente a composición florística, se pueden hacer algunas observaciones generales: existe un buennúmero de árboles y arbustos araliáceas (cacho de venado), gutíferas (azahar de monte),magnoliáceas (magnolia), malváceas, euforbiáceas, papaveráceas y melastomáceas, entre otras, quele son características y propias. También los robles de altura y los encinos (Quercus) forman bosquesbastante puros en las regiones más elevadas. La familia de las melastomáceas alcanza unaabundancia y una variabilidad notables, con arbustos, hierbas y epífitas. El grupo de los helechostambién presenta una variabilidad asombrosa. Sin embargo, la característica quizá más llamativa deestos bosques es la abundancia de plantas epífitas. Una de las plantas que más llaman la atención es la "higuera" o sombrilla de pobre (Gunnerasp), de hojas muy grandes, que crece en la orilla de las carreteras, caminos y algunas zonaserosionadas del bosque. Entre las hierbas de flores llamativas destacan las compuestas (margaritas,dalias) , muchas de cuyas especies florecen conjuntamente en los meses de noviembre y diciembre.BOSQUES DE PREMONTANO Son formaciones húmedas, muy húmedas o lluviosas presentes tanto en el Caribe como en elPacífico. Tienen muy pocas especies endémicas, pero la composición del bosque (en términos deespecies dominantes) es característica. Abundan los árboles de las meliáceas (cedros), lauráceas(aguacatillos) y euforbiáceas (targua). También están representadas dos familias típicas de las tierras bajas, leguminosas ybignoleáceas, aunque con muy poca diversidad. De la primera sólo abundan cuajiniquiles y guabas(Inga sp) y de la segunda se encuentra el vainillo. Entre las hierbas dominan las compuestas y lassolanáceas (tomatillos, chiles, huevos de perro). Algunas orquídeas fueron muy comunes, aunque hoyestán prácticamente extintas en la naturaleza: guaria morada, guaria de Turrialba, lluvias de oro ytoritos.BOSQUES DE TIERRAS BAJAS Estos bosques constituyen los ecosistemas más complejos que existen en el planeta, encuanto a número de especies, y a las relaciones entre ellas y con los elementos ambientales. En Costa Rica existe bosque tropical seco en la zona central de Guanacaste y Tropical muyhúmedo en las llanuras del norte, parte del Caribe y la región alrededor del Golfo Dulce. También seencuentra el bosque tropical húmedo que representa una transición entre seco y muy húmedo,aunque no quiere decir que carezca de características propias. En la zona del Pacífico Seco existen varias asociaciones vegetales, muy diferentes unas deotras, determinadas especialmente por las características del suelo, incluyendo drenaje y contenidode humedad.
  • 81. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 81BOSQUE SECO DECIDUO Es la asociación más abundante y antes de la intensificación ganadera cubría la mayor partedel territorio. La familia de las leguninosas alcanza un éxito asombroso y algunas de sus especies sondiagnósticas de esta formación: gallinaso, guanacaste, sangregado, guapinol, cornisuelo y muchasmás. También son muy características las bignoleáceas (roble de sabana, corteza amarillo, cortezanegra) las bombacáceas (pochote, ceiba), una palmera (el coyol), varias anonáceas y muchas más. Unbuen número de las especies de árboles botan total o parcialmente las hojas a la entrada de la épocaseca, y florecen masivamente poco después. Con bastante frecuencia se ha relacionado esta caducidad foliar con la estación con laestación del otoño (caracterizado en latitudes altas por el mismo fenómeno). Sin embargo, en elsegundo caso, las plantas botan las hojas para entrar en un período de inactividad, como defensacontra el crudo invierno, mientras que, en nuestro caso, se trata de un acontecimiento que antecedea un importante fenómeno, la floración. Esta floración masiva que presentan muchas especies durante su período de caducidad, estáasociada a una enorme actividad por parte de los agentes animales que realizan la polinización. Deesta manera, la ausencia de las hojas facilita la localización de los árboles florecidos a la distancia y elmovimiento de los polinizadores entre una flor y otra. En latitudes templadas, las plantas florecen masiva y simultáneamente como respuesta acambios de temperatura y a la longitud del día, mientras que los árboles tropicales parecenreaccionar, en cambio, a la disminución de la humedad. Nótese por ejemplo que los robles de sabanaen las zonas más secas de Guanacaste florecen temprano en enero, mientras que en el Valle Centralno lo hacen hasta abril o mayo. A diferencia de las especies decíduas, otros árboles y muchas hierbas y arbustos florecendurante la época lluviosa. De tal manera que, en estas zonas, hay flores abundantes durante todo elaño.EL BOSQUE DE GALERIA Está formado por las especies que crecen a las orillas de los ríos y otras áreas húmedas. Es unbosque más alto, de unos 35 m, siempre verde, en donde son comunes los espabeles, los cenízaros,los papaturros, las palmas reales, los zotacaballos y otros.EL MANGLAR Es un bosque que crece en terrenos anegados por agua salobre, cerca de la costa. En nuestropaís se hallan unas seis especies comunes de mangle a los que se encuentran asociadas especies demoluscos, crustáceos y otros animales marinos, formando una comunidad muy compleja.BOSQUE ESPINOSO Es una interesante asociación de plantas adaptadas a terrenos secos, muy bien drenados ypoco fértiles. Aquí son frecuentes varias especies de cactos, los cornisuelos, las piñuelas, las palmerasespinosas (güiscoyol y uvitas, de fruto comestible) y otras plantas con adaptaciones similares. Sonfrecuentes en los peñones cerca de las costas y en varios otros lugares. En las áreas planas se establece la sabana o pampa, una formación ecológica favorecida porfactores relacionados con la actividad humana, como el pastoreo y el fuego en suelos muy estériles.Algunos árboles bien conocidos son característicos de las sabanas, como jícaros, guácimos, nances.Otros también abundantes son la hoja chigua o raspa guacal, cuyas hojas se utilizan para restregarutensilios de cocina en las casas de las fincas, y malacahuite, con flores de aroma delicado.
  • 82. Liceo de Puriscal. Departamento de Ciencias. Área Biología. Lic. José Joaquín Jiménez Herrera. Apuntes de Biología 2012. Página 82 Vientos Alisios Sistema montañosoConocer nuestra ubicación, la influencia del sistema montañoso en la distribución de las aguas, elorigen de los suelos de acuerdo a la vertiente, la influencia de los vientos y su variación a lo largodel año nos permite explicarnos el porqué de nuestra riqueza biológica, ya que al tener diferentesclimas, tendremos a su vez diferentes tipos de vegetación y con ello la diversidad de especiesanimales. Una sugerencia para conocer mejor la ubicación de las zonas de vida es utilizando unmapa de Costa Rica, ubicar sus características de temperatura, humedad, precipitación promedio,altitud, entre otras y buscar relacionarlas con las características de cada zona de vida.

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