INSTITUCIÓN EDUCATIVA MARÍA AUXILIADORAÁREA: CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL

ESPACIO ACADEMICO: CIENCIAS

GRADO 7º

CONTENIDO CONCEPTUAL:

Unidad 1: FACTORES ASOCIADOS A LA CIRCULACIÓN DE LA MATERIA Y ENERGÍA EN LOS ECOSISTEMAS Y SU IMPORTANCIA PARA LA VIDA EN EL PLANETA.

PROFESOR: COLECTIVO CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTALCARTAGO – VALLE

1

NOMBRE:_________________________________________

GRADO:__________________________________________

DESARROLLO DE LA TABLA DE SABER

UNIDAD 1: FACTORES ASOCIADOS A LA CIRCULACIÓN DE LA MATERIA Y ENERGÍA EN LOS ECOSISTEMAS Y SU IMPORTANCIA PARA LA VIDA EN EL PLANETA

ACTIVIDADES ORIENTADORAS DE DESEMPEÑOS

1. Explica tipos de nutrición (autótrofa y heterótrofa) en las cadenas y redes tróficas dentro de los ecosistemas.2. comprende y Explica la fotosíntesis como un proceso de construcción de materia orgánica a partir del aprovechamiento de la energía solar y su combinación con el dióxido de carbono del aire y el agua, y predice qué efectos sobre la composición de la atmósfera terrestre podría tener su disminución a nivel global (por ejemplo, a partir de la tala masiva de bosques).3. Compara el proceso de fotosíntesis con el de respiración celular, considerando sus reactivos y productos y su función en los organismos.

1. INTRODUCCIÓN

La vida en la tierra depende de la energía del sol que llega a la superficie terrestre y queda a disposición de los seres vivos. A 150 millones de kilómetros de distancia el sol libera enormes cantidades de energía, una pequeñísima fracción de esta energía llega a la tierra en forma de ondas electromagnéticas, que incluyen calor, luz y radiación ultravioleta. De la energía que llega, gran parte es reflejada por la atmósfera, las nubes y la superficie terrestre. La tierra y su atmósfera absorben una cantidad aún mayor, y sólo queda alrededor de 1% para ser aprovechada por los seres vivos. Del 1% de la energía que llega a la tierra en forma de luz, las plantas verdes y otros organismos fotosintéticos capturan 3% o menos. En conclusión la vida en la tierra se sostiene con menos de 0,03% de la energía que la Tierra recibe del Sol. 

En el estudio de la relación entre los organismos y su medio ambiente físico y biológico, se observa que todas las transformaciones de la energía obedecen a

las  Leyes de la Termodinámica. La segunda ley de la Termodinámica gobierna los patrones de flujo de energía a través de los ecosistemas. En el presente escrito se abordarán los elementos del ecosistema, la manera como se interrelacionan y, cómo fluye la materia y la energía a través de ellos.

2. CONCEPTOS BÁSICOS

2.1 EcosistemasUn ecosistema es un conjunto espacialmente limitado de seres (vivos e inertes) que se relacionan entre sí y con el exterior de forma que puede definirse una organización característica de la actividad de los seres vivos dentro de él.

Los ecosistemas, como todos los sistemas, pueden clasificarse en abiertos (intercambian materia y energía con el exterior) y cerrados (no lo hacen). Como se verá todo ecosistema necesita intercambiar energía con el exterior. Sin embargo, los intercambios de materia, aunque siempre están presentes en casi todos los ecosistemas reales, pueden en principio ser tan reducidos como se quiera.

2.1.1 Tipos

2.1.1.1 Naturales

Un ecosistema es el sistema formado por todas las comunidades naturales o conjuntos de organismos que viven juntos e interaccionan entre sí relacionados íntimamente con su respectivo ambiente. El ecosistema natural abarca los ecosistemas de los continentes, islas del mundo, y comprende una serie de sistemas de interacción abierta que incluye formas vivas como animales, plantas, mares y microorganismos, así como su ambiente abiótico: suelos, formaciones geológicas y constituyentes atmosféricos, lo mismo que sus actividades, interrelaciones, reacciones químicas, cambios físicos y demás fenómenos de cada uno.

2.1.1.2 Artificiales

La noción de ecosistema, por lo general, está asociada al ecosistema natural, donde lo biótico y lo abiótico se encuentran en equilibrio sin intervención del hombre. De todas formas, hay que destacar que existen los ecosistemas

2

artificiales, que son creados por el ser humano y que no existen en la naturaleza como cultivos, crías de animales, represas e incluso a las ciudades. Uno de estos ecosistemas que el hombre adaptó es el agroecosistema, es decir, sistemas agrícolas ganaderos que se dedican a producir alimentos y fibras textiles. 000000000000000000000000000000000000000000000000000

2.2. Factores asociados a los ecosistemas

2.2.1 Bióticos: Comprende todos los seres vivos existentes en un ecosistema, y las interrelaciones que se forman entre ellos, plantas, animales (incluido el hombre) y microorganismo. Estos individuos se pueden relacionar entre sí de manera Intraespecífica o Interespecífica.

La relación intraespecífica es la interacción biológica en la que los organismos que intervienen pertenecen a la misma especie. Este tipo de relaciones se considera que se presentan en una población.

Una relación interespecífica es la interacción que tiene lugar en una comunidad entre dos o más individuos de especies diferentes, dentro de un ecosistema. Las relaciones interespecíficas son relaciones ambientales que se establecen entre los organismos de la biocenosis.

2.2.2 Abiótico: Lo comprende todos los fenómenos físicos (presión atmosférica, lluvia, aire, suelo, etc.)  y químicos ( componentes de la rocas, minerales, salinidad del agua, etc.) que afectan a los organismos

2.3 Componentes

2.3.1 Materia: es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio, posee una cierta cantidad de energía, y está sujeto a cambios en el tiempo y a interacciones con aparatos de medida. Se considera que es lo que forma la parte sensible de los objetos perceptibles o detectables por medios físicos.

2.3.2 Energía: se define como la capacidad para realizar un trabajo. En tecnología y economía, «energía» se refiere a un recurso natural (incluyendo a su tecnología asociada) para poder extraerla, transformarla y darle un uso industrial o económico.

2.4 Célula: definida como la unidad básica de la vida. La célula es la estructura más pequeña capaz de realizar por sí misma las tres funciones vitales: nutrición, relación y reproducción. Además de su estructura básica (membrana, núcleo y citoplasma), posee varios organelos encargados de realizar funciones específicas. En el caso de la respiración celular, el organelo que interviene es la mitocondria, ella es la que ‘asume’ el papel de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular); actúan, por lo tanto, como centrales energéticas de la célula y sintetizan ATP a expensas de los carburantes metabólicos (glucosa, ácidos grasos y aminoácidos). 

3. FLUJO DE MATERIA Y ENERGÍA EN ECOSISTEMAS.

3.1. Nivel trófico o alimentario: Dado que el flujo de energía en un ecosistema ocurre cuando los organismos se comen unos a otros es necesario agruparlos teniendo en cuenta su fuente de energía. Dentro de un ecosistema los organismos que obtienen energía de una fuente común constituyen un nivel trófico o alimentario.

Las plantas fotosintéticas, que obtienen su energía directamente del sol, constituyen el nivel trófico denominado productores (también se pueden llamar autótrofos). Elaboran moléculas orgánicas ricas en energía y a partir de ellas se alimentan los demás organismos.

Los organismos que se alimentan de otros seres vivos constituyen el nivel conocido como consumidores, los que a su vez se dividen en:

o organismos herbívoros, a través de ellos ingresa la energía producida por las plantas, al mundo animal,

o animales carnívoros primarios, se alimentan de organismos herbívoros,

o y los carnívoros secundarios se alimentan de organismos carnívoros primarios, y así sucesivamente.

Los organismos que se alimentan del cuerpo muerto de otros organismos o  de sus productos de desecho se denominan descomponedores.

El paso de energía de un organismo a otro se produce a lo largo de una cadena trófica. Generalmente las cadenas tróficas se interconectan y forman una trama trófica o red trófica.

3

3.1.1 Productores: el primer nivel trófico de una trama alimentaria. En ecosistemas terrestres está representado por plantas, en tanto que en ecosistemas acuáticos los productores son las algas. Se caracterizan por usar la energía solar para producir  moléculas orgánicas (por ejemplo hidratos de carbono) y otros compuestos que luego serán transformados en energía química. Los productores constituyen el 99% de toda la materia orgánica del mundo vivo.Son organismos capaces de captar y aprovechar la energía solar o lumínica (que es prácticamente toda la energía exterior que recibe el ecosistema) para transformar sustancias inorgánicas (agua, dióxido de carbono y sales minerales), pobres en energía química, en sustancias orgánicas, ricas en energía química.

3.1.2 Consumidores o segundo nivel trófico: estos organismos aprovechan la materia orgánica de los productores para convertirla en materia orgánica propia. A este grupo pertenecen los: 

Consumidores primarios: se alimentan de los productores primarios y son los denominados herbívoros. En la tierra, los herbívoros típicos incluyen insectos, reptiles, pájaros y mamíferos. Dos grupos importantes de mamíferos herbívoros son los roedores y los ungulados. Estos últimos son los animales con pezuñas, que pastan, como los caballos, las ovejas o el ganado vacuno. En los ecosistemas acuáticos (de agua dulce y salada) los herbívoros son típicamente pequeños crustáceos y moluscos. La mayoría de estos organismos, como las pulgas de agua, los copépodos, las larvas de cangrejo y bivalvos (mejillones y almejas). Estos, junto con los protozoos forman el zooplancton, el cual se alimenta del fitoplancton. Los consumidores primarios también incluyen algunos parásitos de plantas, como por ejemplo: hongos, otras plantas y otros animales. 

Consumidores secundarios: este nivel está constituido por animales que comen otros animales, se alimentan de los herbívoros y por lo tanto son carnívoros, por ejemplo: halcón, orca, carpa, etc.

Consumidores terciarios se alimentan de los consumidores secundarios, y por lo tanto también son carnívoros, por ejemplo: león, cocodrilo, etc.

Los consumidores secundarios y terciarios pueden ser de tres tipos: 

1. predadores (cazan, capturan y matan a su presa), 2. carroñeros (que se alimentan de cadáveres) y 

3. parásitos    (que suelen ser más pequeños que su huésped).

3.1.3 Descomponedores: son organismos que aprovechan la materia y la energía que aún contienen los restos de seres vivos (cuerpos muertos, deyecciones, etc), descomponiendo la materia orgánica en materia inorgánica. A este grupo pertenecen los hongos, bacterias y otros microorganismos, quienes segregan enzimas digestivas sobre el material muerto o de desecho y luego absorben los productos de la digestión. Los animales carroñeros (buitres, algunos córvidos, hienas, etc.) no se consideran descomponedores, ya que aprovechan los restos de animales muertos.

Dentro del ecosistema, la materia se aprovecha de forma continua, en cambio la energía se emplea una sola vez, perdiéndose progresivamente a lo largo del proceso en forma de calor y de trabajo, por lo tanto es necesario incorporarla al sistema en forma continua.

3.2 Cadenas y pirámides tróficas. La secuencia general de quien come, descompone o degrada en un ecosistema, se llama cadena alimentaria. Esta secuencia de organismos relacionados muestra cómo se transfiere energía de un organismo a otro, cuando fluye a través de un ecosistema. La red trófica está dividida en dos grandes categorías: la red de pastoreo, que se inicia con las plantas verdes, algas o plancton que realiza la fotosíntesis, y la red de detritos que comienza con los detritos orgánicos. Estas redes están formadas por cadenas alimentarias independientes. En la red de pastoreo, los materiales pasan desde las plantas a los consumidores primarios (herbívoros) y de éstos a los

4

consumidores secundarios (carnívoros). En la red de detritos, los materiales pasan desde las plantas y sustancias animales a las bacterias y a los hongos (descomponedores), y de éstos a los que se alimentan de detritos (detritívoros) y de ellos a sus depredadores (carnívoros).

Un nivel trófico está constituido por organismos que, dentro de un ecosistema, obtienen su energía de una fuente común. En la cadena trófica, el sentido de la flecha señala la dirección de la transferencia de materia y energía.

En el ecosistema unos seres (eslabones) se alimentan de otros (eslabones), constituyendo una "cadena trófica" o cadena alimentaria, estableciéndose un nexo de unión entre los integrantes del ecosistema..

Pirámide trófica, gráfico compuesto de rectángulos horizontales superpuestos que representan los niveles tróficos de un ecosistema y adquieren la forma aproximada de una pirámide.

En una pirámide trófica la base o primer nivel trófico contiene en general los datos correspondientes a los productores (bacterias, algas, plantas), el segundo nivel lo forman los consumidores primarios (herbívoros principalmente), el tercer nivel los consumidores secundarios (carnívoros) y el cuarto los consumidores terciarios (superdepredadores). Cada rectángulo tiene la misma altura, de modo que la longitud de aquél es proporcional al valor representado y cada nivel de la pirámide corresponde a un eslabón de la cadena alimentaria o trófica (véase Red trófica). Los valores representados pueden ser: número de organismos (pirámides de números), biomasa (pirámides de biomasa) o producción (pirámides de producción de energía).Se conoce que una reducción del flujo de energía de un nivel inferior a otro superior es del 80 al 90% aproximadamente

4. PROCESOS BIOLÓGICOS Y FLUJO DE MATERIA Y ENERGÍA

Todos los seres vivos emplean la energía que contienen los enlaces químicos de la materia orgánica, la llamada energía química de enlace, para poder realizar todas sus actividades.

Autótrofos y heterótrofos: Cada ser vivo necesita un aporte de energía diario para realizar las actividades vitales, mantener sus células y fabricar su propia materia orgánica. Los organismos autótrofos lo obtienen oxidando la materia orgánica que han fabricado en la fotosíntesis o la quimiosíntesis, los llamados procesos anabólicos. Los heterótrofos la obtienen oxidando la materia orgánica que han incorporado en forma de alimento, este proceso es el catabolismo. Los principales procesos catabólicos son la fermentación y la respiración.

4.1 La fotosíntesis: Es el proceso por el cual los organismos autótrofos fotosintetizadores emplean la energía luminosa para fabricar moléculas orgánicas.

5

Fig. Localización de cloroplastosEn la fotosíntesis, a partir de compuestos inorgánicos sencillos (agua, sales minerales y CO2) y con la energía luminosa procedente del Sol, los organismos autótrofos fabrican moléculas orgánicas (hidratos de carbono) y desprenden oxígeno como producto de desecho. La ecuación general de la fotosíntesis es la siguiente:

6CO2 + 6H2O + energía → C6H12O6 + O2

La energía luminosa es captada por la clorofila y otros pigmentos que se encuentran en los cloroplastos, en unas membranas especiales que forman unos pequeños sacos llamados tilacoides.La fotosíntesis ocurre en dos fases:

Fase luminosa. Los cloroplastos captan la energía luminosa y la almacenan como energía de enlace de compuestos químicos reducidos. Este proceso ocurre en la membrana de los tilacoides y requiere luz.

Fase oscura. La energía de los compuestos reducidos se emplea para reducir el CO2, que formará, con el agua, materia orgánica. Este proceso ocurre en el interior de los cloroplastos y no precisa luz solar.

4.2 Respiración celular: es el proceso por el cual las células degradan las moléculas de alimento para obtener energía de manera paulatina. Ella es una reacción exergónica, donde parte de la energía contenida en las moléculas de alimento es utilizada por la célula para sintetizar ATP. Aproximadamente el 40% de la energía libre emitida por la oxidación de la glucosa se conserva en forma de ATP. Cerca del 75% de la energía de la nafta se pierde como calor de un auto;

solo el 25% se convierte en formas útiles de energía. La célula es mucho más eficiente.

Célula y respiración celular

La respiración celular es una combustión biológica y puede compararse con la combustión de carbón, bencina, leña. En ambos casos moléculas ricas en energía son degradadas a moléculas más sencillas con la consiguiente liberación de energía. La ecuación general de la respiración celular es la siguiente:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + ATP

6

RUTA DE ACTIVIDADES

I. Capacidad General de Deducir (Contactar la realidad)

Capacidades específicas Competencias a desarrollarA. Situarse en forma crítica frente a la realidad.

Gestiono la información (esto implica recibirla, obtenerla, procesarla y transmitirla)

Tarea 1: De cada ámbito que surge de la “circulación de la materia y la energía en los ecosistemas” escoja uno, descríbalo y dibújelo.

Tarea 2: Desarrollo la situación problémica. Tipo consecuencia.¿Qué pasaría si se eliminaran todas las plantas que se encuentran en las riveras del río La Vieja?

Construye una hipótesis. Compruebe la hipótesis (modelo) y susténtela.

Tarea 2.1. Identifica las variables que hacen parte de la hipótesis.Tarea 2.2. Comprueba la hipótesis a través de un experimento (modelo).

Tarea 3. Una vez realizado el experimento elaboro un informe que contenga conclusiones válidas.

Tarea 4: Descubre lo común y lo diferente.

Común Diferente A. Factores bióticos _____________ _____________ Factores bióticos _____________B. Productores _____________ _____________ Consumidores _____________C. Materia _____________ _____________ Energía _____________

D. Cadena trófica _____________ _____________ Pirámide alimentaria _____________

Tarea 4.1. Dados cinco (5) elementos, descubre cuatro (4) que tienen algo en común y uno (1) diferente (asigne nombres a los dos grupos), justifique la respuesta

A. 1. Serpiente Grupo ____________ 2. Conejo 3. Zanahoria Grupo ___________ 4. Águila 5. Hombre

B. 1. Estómago Grupo ____________ 2. Lengua 3. Intestino grueso Grupo ___________ 4. Pulmones 5. Intestino delgado

C. 1. Suelo Grupo ____________ 2. Aire 3. Radiación solar Grupo ___________ 4. Bacterias 5. Lluvias

D. 1 Sol Grupo ____________ 2. Radiación 3. CO2

7

4. Cloroplastos Grupo ___________ 5. Esófago

Tarea 4.2. Dada la siguiente lista, elabora una clasificación de acuerdo a los criterios (explique cada clasificación).A. Autótrofa.B. Heterótrofa.

( ) Luz, ( ) Nubes, ( ) Bacterias, ( ) Felinos, ( ) Agua, ( ) Hongos, ( ) Sol, ( ) O2, ( ) Dependiente, ( ) Mariposa, ( ) Plantas, ( ) CO 2, ( ) Independiente, ( ) Algas.

Tarea 5. Explique la situación (en forma detallada) que plantea la figura e identifique a qué concepto(s) pertenece

Tarea 6: Escriba su propio perfil conceptual (definición) para:

A. Nutrición. B. Respiración celular. C. Fotosíntesis.

Tarea 6.1. Escriba cualidades y tres proposiciones para cada caso.

A. Alimento Cualidad Proposición 1. ___________________ 1._____________________2.____________________ 2._____________________3.____________________ 3._____________________

B. Trabajo Cualidad Proposición 1. ___________________ 1._____________________2.____________________ 2._____________________3.____________________ 3._____________________

Tarea 7. Complete la información solicitada

NUTRICIÓN EN PLANTASElabore un gráfico explicativo del proceso de nutrición en las plantas, ¿qué órganos intervienen? ¿Cómo ocurre? ¿Por qué ocurre? ¿Por qué es importante? ¿Qué pasaría si no ocurre?

NUTRICIÓN EN ANIMALESElabore un gráfico explicativo del proceso de nutrición en los animales, ¿qué órganos intervienen? ¿Cómo ocurre? ¿Por qué ocurre? ¿Por qué es importante? ¿Qué pasaría si no ocurre?

Tarea 7.1. Encuentre una relación (sustente ampliamente la respuesta).

FOTOSÍNTESIS

8

RESPIRACIÓN CELULAR

Tarea 8. A. Una planta sin CO2 puede morir. ¿Por qué motivo? (explique ampliamente)

B. ¿Cuál es la importancia de las plantas para la preservación de la vida en el planeta? (explique ampliamente)

Tarea 9. Teniendo en cuenta la salida pedagógica por la Institución, representa, por equipos, un modelo relacionado con los temas estudiados y susténtelo.

Tarea 10. Elabore los acrósticos.

A. R B. EE CD OE SS I

ST TR EÓ MF AICAS

Tarea 11. ¿Qué desea preguntarle a los factores asociados a la circulación de la materia y energía en los ecosistemas y su importancia para la vida en el planeta? Construya su propia pregunta tipo SABER. Elementos a tener en cuenta.

Paso 1. Contexto: dónde se ubica el tema.

Paso 2. Enunciado: un breve argumento que soporta (explica) el tema abordado.

Paso 3. Conector: oración que contiene la pregunta.

Paso 4. Opciones: alternativas de solución. Una de ellas correcta.

Paso 5. Clave: respuesta correcta.

Tarea 12. Completar el cuadro con relación al tema ecosistemas.

Lo que conozco (C) Lo que quiero conocer (Q)

Lo que he aprendido (A)

Tarea 12.1. ¿Cómo afecta su vida la modificación de los ecosistemas y flujo de materia y energía en ellos?

BIBLIOGRAFÍA

https://licenciadascnambientalistas.wordpress.com/contenidos/

https://es.wikipedia.org/wiki/Relaci%C3%B3n_intraespec%C3%ADfica

http://cuadrocomparativo.org/cuadros-sinopticos-sobre-ecosistema-y-mapas-conceptuales-sobre-ecosistemas/

http://www.ambientum.com/enciclopedia_medioambiental/natura/El_ecosistema_natural.asp

Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos.

9