Ecología

La Ecología forma parte del campo de las ciencias experimentales en el ámbito del marco curricular común, y por ello tiene como propósito general propiciar en el alumno el interés por el estudio de las ciencias, a través de estrategias centradas en el aprendizaje, que le permitan despertar su curiosidad científica, creatividad e ingenio, para fortalecer el desarrollo de competencias disciplinares básicas y competencias genéricas orientadas a que conozca y aplique métodos y procedimientos para fortalecer el desarrollo del pensamiento categoria y complejo al resolver situaciones problemáticas de la vida real. 

La Ecología es una disciplina científica, propuesta por Ernst Haeckel; conocido por divulgar la teoría de la evolución de Darwin y hacer interesantes especulaciones sobre la evolución. Haeckel fue célebre por proponer una terminología  basada en raíces griegas, como la palabra Ecología, que derivó del griego OIKOS que significa casa. La definición propuesta por Haeckel fue: “…la ciencia de las relaciones del organismo con el medio ambiente, incluídas,, en sentido amplio, todas las condiciones de existencia…”

a partir de esta definición damos inicio a la gran aventura por conocer nuestro entorno, cómo relacionarnos con él y sobre todo el proteger los recursos para que el día de mañana nuestros hijos puedan disfrutar de este maravillo mundo... Nuestro planeta Tierra.

Secuencia didáctica cinco

Especiación, Adaptación y Extinción

Propósito: Analizar la evolución con base en los primeros principios de especiación, adaptación y extinción.de las especies.

Especie y Modelos de Especiación

Una especie es un grupo de organismos con características similares que se aparean libremente en la naturaleza y que presentan descendencia fértil; cuando se llega a presentar una asociación con otros grupos de poblaciones de híbridos que forman descendencia, esta suele ser poco o nada fértil.

Desde la perspectiva evolutiva, las especies son grupos de organismos reproductivamente homogéneos en un tiempo y espacio dados, pero que sufren transformaciones con el paso del tiempo o la divesificación espacial. Como consecuencia de estos cambios las especies sufren modificaciones y se transforman en otras especies o bien se subdividen en grupos aislados que pueden convertirse en especies nuevas.

Una especiación es el proceso mediante el cual una población de una determinada especie da lugar a otra  u otras poblaciones, aisladas reproductivamente de la población anterior y entre sí, que con el tiempo irán acumulando otras diferencias genéticas. El proceso de especiación, a lo largo de 3,800 millones de años ha dado origen a una enorme diversidad de organismos, millones de especies de todos los reinos, que han poblado y pueblan la Tierra casi desde el momento en que se formaron los primeros mares. 

La formación de una o más especies nuevas a partir de una ya existente; en un momento dado una población puede quedar en aislamiento reproductivo respecto a otros miembros de la especie. Con el tiempo los acervos genéticos de las dos poblaciones separadas comienzan a divergir en su constitución genética debido a que la población aislada sufre de selección natural, mutación y deriva genética. Si estos cambios se acumulan a lo largo de cierto tiempo se forma una especie diferente. Recuerda los Pinzones que estudió Darwin, son un claro ejemplo de la especiación. 

Modelos de Especiación

I. Especiación alopátrica: se produce cuando las poblaciones quedan aisladas físicamente debido a barreras geográficas (ríos, montañas, etc) que interrumpen el flujo genético entre ellas. Las poblaciones aisladas irán divergiendo genéticamente por efecto de la aparición de nuevos genes mutantes y reorganizaciones cromosómicas, los cambios en frecuencias alélicas debido a la selección natural y la deriva genética y, con el paso del tiempo, llegarán a producir razas distintas que se convertirán en especies distintas.

Cuando desaparecen las barreras geográficas y las poblaciones se vuelven a encontrar, las diferencias acumuladas no son lo suficientemente importantes, podrían hibridar y fusionarse en una única población que contendría todo el acervo genético acumulado. No obstante, los acervos genéticos de las poblaciones pueden divergir hasta el punto que hayan aparecido mecanismos físicos o etológicos de aislamiento reproductivo.

II. Especiación simpátrica: Llamada también secundaria, en la que se forma una especie

nueva por fusión de dos de ellas, tal es el caso de las especies de origen híbrido. Este caso es menos frecuente debido a que el cruzamiento interespecífico natural es difícil que se presente, aunque este proceso es común en las plantas. Dos especies de una misma región se cruzan, aunque el híbrido es esteril, una pequeña población se conserva por reproducción asexual; posteriormente ocurre duplicación cromosómica, lo que hace posible la reproducción sexual del híbrido y conforman una nueva especie, la cual puede ampliar su distribución geográfica.

Actividades: trabajo individual: imprimir el trabajo de la siguiente liga: http://www7.uc.cl/sw_educ/educacion/grecia/plano/html/pdfs/linea_investigacion/Concepciones_Alternativas_ICA/ICA056.pdf

y elaborar un ensayo, imprimirlo y presentarlo en clase para revisión.

Trabajo en equipo:

Elaborar una maqueta que represente los dos mecanismos de selección y exponerlos en clase. 

Secuencia didáctica cuatro

¿Cuál es la relación de la evolución con la Biodiversidad?

Objetivo: Conocer la importancia evolutiva que tiene la Biodiversidad así como la clasificación de los seres vivos.

¿Qué es la Biodiversidad?

La diversidad biológica, es la variabilidad entre los organismos vivientes, terrestres, marinos y acuáticos y los complejos ecológicos de los cuales forman parte; esto incluye la diversidad dentro de las especies, entre especies  y entre los ecosistemas.  El terminó biodiversidad se refiere al número total de especies que hay en un ecosistemas y a la complejidad resultante de las interacciones entre ellas; en pocas palabras define la “riqueza” biológica de un ecosistema.  A lo largo del tiempo, surgieron culturas humanas que se adaptaron al entorno local, descubriendo, usando y modificando los recursos bióticos locales. Muchos ámbitos que ahora parecen "naturales" llevan la marca de milenios de habitación humana, cultivo de plantas y recolección de recursos. 

Existen dos procesos íntimamente ligados a la idea de la evolución:

  1.-La adaptación de los organismos  a su ambiente, mediante cambios en sus fenotipos y genotipos que los vuelven más eficientes en el aprovechamiento de los recursos.   2.-La formación de nuevas especies.  

La biodiversidad puede dividirse en tres categorías: a) diversidad genética, entendida como la variación de los genes dentro de las especies; b) diversidad de especies, es decir, la variedad existente en una región -el número, o sea, su "riqueza " es una medida que a menudo se utiliza; c) diversidad de ecosistemas, cuyo número y distribución podrá medirse en las comunidades y asociaciones de especies en términos generales. Para englobar todos los aspectos de biodiversidad es necesario hablar de diversidad cultural, lo cual incluye los grupos etnicos de cada país, así como las manifestaciones culturales y de uso de los recursos naturales.

Alexander Von Humboldt

(1769-1859) Naturalista y explorador alemán.  Apasionado por la botánica, la geología y la mineralogía, tras estudiar en la Escuela de Minas de Freiberg y trabajar en un departamento minero del gobierno prusiano, en 1799 recibió permiso para embarcarse rumbo a las colonias españolas de América del Sur y Centroamérica.

Acompañado por el botánico francés Aimé Bonpland, con quien ya había realizado un viaje a España, recorrió casi diez mil kilómetros en tres grandes etapas continentales. Las dos primeras en Sudamérica, desde Caracas hasta las fuentes del Orinoco y desde Bogotá a Quito por la región andina, y la tercera por las colonias españolas en México.

Como resultado de su esfuerzo, logró acopiar cantidades ingentes de datos sobre el clima, la flora y la fauna de la zona, así como determinar longitudes y latitudes, medidas del campo magnético terrestre y unas completas estadísticas de las condiciones sociales y económicas que se daban en las colonias mexicanas de España. Entre 1804 y 1827 se estableció en París, donde se dedicó a la recopilación, ordenación y publicación del material recogido en su expedición, contenido todo él en treinta volúmenes que llevan por título Viaje a las regiones equinocciales del Nuevo Continente.

De entre los hallazgos científicos derivados de sus expediciones cabe citar el estudio de la corriente oceánica de la costa oeste de Sudamérica que durante mucho tiempo llevó su nombre, un novedoso sistema de representación climatológica en forma de isobaras e isotermas, los estudios comparativos entre condiciones climáticas y ecológicas y, sobre todo, sus conclusiones sobre el vulcanismo y su relación con la evolución de la corteza terrestre.

En 1827 regresó a Berlín, donde desempeñó un destacado papel en la recuperación de la comunidad académica y científica alemana, maltratada tras décadas de conflicto bélico. Fue nombrado chambelán del rey y se convirtió en uno de sus principales consejeros, por lo que realizó numerosas misiones diplomáticas. En 1829, por encargo del zar, efectuó un viaje por la Rusia asiática, en el curso del cual visitó Dzhungaria y el Altai.

Durante los últimos veinticinco años de su vida, se concentró principalmente en la redacción de Cosmos, monumental visión global de la estructura del universo, de la que en vida vio publicados cuatro volúmenes. Humboldt está considerado como uno de los últimos grandes ilustrados, con una vasta cultura enciclopédica, cuya obra abarcaba campos tan dispares como los de las ciencias naturales, la geografía, la geología y la física.

La reducción de biodiversidad es una consecuencia directa del desarrollo humano, ya que muchos ecosistemas han sido convertidos en sistemas empobrecidos que son menos productivos, económica y biológicamente. Se puede decir que el uso inadecuado de los ecosistemas además de perturbar su funcionamiento también implica una pérdida económica.  La conservación de la diversidad biológica supone un cambio de actitud: desde una postura defensiva (protección de la naturaleza frente a las repercusiones del desarrollo) hacia una labor activa que procure satisfacer las necesidades de recurso biológicos de la población al mismo tiempo que se asegura la sustentabilidad a lo largo del tiempo de la riqueza biótica de la Tierra. 

México, un País megadiverso

México es considerado un país megadiverso, ya que forma parte de un grupo de naciones poseedoras de la mayor cantidad y diversidad de animales y plantas, casi el 70% de la diversidad mundial de especies. 

El número total de especies conocidas en México es de 64,878 aproximadamente. Junto con Brasil, Colombia e Indonesia. México se encuentra entre los primeros lugares en la lista de riqueza de especies. se han descrito 26 mil especies de plantas, 282 especies de anfibios, 707 de reptiles y 439 de mamíferos. estas cifras comparadas con otros países, colocan a México como un país megadiverso, ya que presenta al menos 10% de la diversidad del planeta. 

Actividad: Trabajo en equipo; elabora un video que muestre la riqueza biológica que presenta tu municipio (máximo 3 min.), enviar al correo para revisión.

PRESENTACIÓN DEL VIDEO GANADOR

Secuencia didáctica 3

¿Qué es la Variabilidad Genética?

Objetivo: Identificar los mecanismos de variación genética y sus implicaciones en los seres vivos y en el ser humano.

La Genética

La Genética es la rama de la Biología que se encarga del estudio de aquello que es

transmitido o heredado de generación en generación  a través de los genes. 

El término “gen” hace referencia al origen y se conoce como la unidad básica de la genética, es un segmento de ADN que  trasmite rasgos hereditarios de padres a hijos. Del mismo término gen se derivan otros como generación (filial) que es un conjuntos indefinidos de individuos que nacen en un período similar de años (aproximadamente entre diez y treinta años de tiempo son suficientes para marcar una generación) y genotipo que hace referencia a la constitución genética de un individuo, es decir son el conjunto de genes que los  padres le heredan a los hijos. Cada progenitor aportara su genes algunos  se manifiestan a través de rasgos físicos y otros no, ya sea el color de ojos, la forma de la nariz, etc, aquellos que se manifiesten se conocen como  genes dominantes, existen otros que no se manifiestan siempre, pero están almacenados en las células y se denomina genes recesivos. 

El fenotipo es el conjunto de rasgos que se aprecian en un individuo y es  obtenido de la suma de factores genéticos (genotipos) como factores  ambientales (alto, delgado, piel morena o blanca, cabello lacio o rizado etc.). Así, las características de cada individuo pueden ser heredadas y otras adquiridas. El conjunto de genes pertenecientes a una misma especie se define como genoma. 

Variación Genética

La variabilidad genética es una medida de la tendencia de los genotipos de una población a diferenciarse.  Los individuos de una misma especie no son idénticos. Si bien, son reconocibles como pertenecientes a la misma especie, existen muchas diferencias en su forma, función y comportamiento. En cada una de las características que podamos nombrar de un organismo existirán variaciones dentro de la especie. 

Los casos más evidentes de variabilidad genética de las especies son las especies domesticadas, en donde los seres humanos utilizamos la variabilidad para crear razas y variedades de maíces, frijoles, manzanas, calabazas, caballos, vacas, borregos, perros y gatos, entre otros. 

El flujo genético (también conocido como migración) es la transferencia de genes de una población a otra o de una generación a otra. La migración hacia o desde una población puede ser responsable de importantes cambios en las frecuencias del acervo genético (el número de individuos con un rasgo particular). La inmigración puede resultar en la introducción de nuevo material genético al acervo genético establecido de una especie o población particular y, a la inversa, la emigración provoca una pérdida de material genético. Uno de los factores más significativos que provocan el flujo génico es la movilidad, y los animales tienden a ser más móviles que las plantas. 

Genética Mendeliana

La Genética Mendeliana es la parte de la genética que sigue la metodología que ideó Gregorio Mendel. Se basa en el estudio de las proporciones en las que se heredan las características de los individuos.

Se considera a Mendel como fundador de la genética, aunque la comunidad cien- tífica no tuvo en cuenta su obra hasta 40 años más tarde, cuando sus trabajos fueron redescubiertos independientemente por De Vries, Correns y Von Tschermak.

Durante las dos terceras partes del siglo XX, se ha podido descubrir la función de muchos genes, las leyes que rigen su transmisión hereditaria, se ha evaluado matemáticamente la probabilidad de heredar una determinada característica, se ha mejorado el rendimiento de muchos cultivos, en épocas en las que la naturaleza íntima de los genes no era aún accesible al investigador.

A la luz de los conocimientos actuales, podemos analizar las posibilidades que nos brinda el estudio de las características hereditarias de la descendencia de un cruzamiento.

El éxito de los trabajos de Mendel se debe a varios factores:

-  La selección adecuada del material de partida: la planta del guisante.

- El riguroso estudio estadístico de la descendencia, aspecto que no tuvieron en cuenta los biólogos anteriores.

- La simplificación del problema, al analizar un solo carácter de los muchos que se podían encontrar alterados.

Leyes de Mendel

Primera ley de Mendel. Ley de uniformidad de los híbridos de la F1.   

Dice que: cuando se realiza el cruzamiento entre dos individuos de la misma especie pertenecientes a dos variedades o razas puras (homocigóticos) todos los híbridos de la primera generación filial son iguales.En la actualidad esta ley expresa así. “El cruce de dos razas puras da una descendencia híbrida uniforme tanto fenotipica como genotipicamente.

Esta uniformidad de todos los individuos de la F₁ puede manifestarse, bien por parecerse a uno de los padres (herencia dominante), bien porque aparezca un fenotipo con aspecto intermedio (herencia intermedia). 

Segunda ley de Mendel: Separación o disyunción de los alelos  

Así como la primera ley hace referencia a lo que ocurre en la F_l, esta segunda trata de interpretar los resultados que se obtienen en la F₂ (segunda generación filial) al cruzar los individuos híbridos de la F_l. 

La segunda ley es llamada ley de la separación o disyunción de los genes que forman la pareja de alelomorfos, es decir, que los dos genes que han formado pareja en los individuos de la F_l, se separan nuevamente al formarse las células reproductoras de éstos, lo que demuestra que dicho emparejamiento no es definitivo. Esto conduce a que en los individuos de la F₂aparezcan parejas de alelos distintos de los de la F_ly, en consecuencia, dicha generación ya no es de genotipo uniforme.

Así, puede formularse esta ley actualmente: “Al cruzar entre sí los híbridos obtenidos en la primera generación, los caracteres antagónicos que poseen se separan y se reparten entre los distintos gametos, apareciendo así varios fenotipos en la descendencia” 

Tercera ley de Mendel: transmisión independiente de los caracteres.  

Llamada ley de la herencia independiente   de los caracteres, porque expresa el hecho de que cada uno de los caracteres hereditarios se transmite a la descendencia con absoluta independencia de los demás.

Hoy se enuncia esta ley así: “Los distintos caracteres no antagónicos se heredan independientemente unos de otros, combinándose al azar en la descendencia”

En las dos leyes anteriores se ha estudiado la forma como se transmite un carácter: pero esta tercera ley se ocupa de averiguar el comportamiento en la herencia de dos caracteres que se presentan juntos en el mismo individuo, de suerte que entran en juego no uno, sino dos pares de genes o alelomorfos (dihibridismo).

Actividades

Trabajo individual:

A partir de la siguiente liga:

 http://biologia-geologia.com/BG4/351_herencia_de_un_caracter_problemas_resueltos.html

Escoge cuatro problemas y resuelve en tu libreta. Nota: solo abre la pagina en la computadora. No usar celular.
Elabora un glosario en tu libreta con las palabras en negrillas dentro de la lectura.

Trabajo colaborativo:
Elaborar un ensayo con el tema "Enfermedades Genéticas", imprimirlo y entregarlo a revisión.

Secuencia didáctica Dos

¿Cómo evolucionan los seres vivos?

Objetivo: Analizar los principios de la evolución biológica como base del desarrollo de la biodiversidad de las especies.

Teorías Evolutivas

Durante muchos siglos la creencia del hombre sobre la evolución se basó en el concepto Creacionista que propone que las especies fueron creadas por un ser supremo y ocupan un lugar predeterminado en la naturaleza.  En este sentido, se creía que cada tipo de organismo fue creado de manera individual y que todos los organismos actuales son descendientes de aquellos ancestros sin haber sufrido cambio alguno.  A lo largo de la historia, sin embargo, los científicos han buscado causas naturales, más que sobrenaturales, para explicar los acontecimientos de la naturaleza, por lo cual, la concepción creacionista del origen de la vida fue reemplazada por la explicación de que el mundo vivo evolucionó gradualmente a partir de antecesores más simples y menos diversificados, que fueron dando lugar a organismos más complejos y diversos.

Ahora analizaremos las Teorías Evolutivas que nos tratan de explicar cómo se ha dado el proceso evolutivo en las especies de nuestro planeta.

I. Teoría de las Catástrofes

Uno de los defensores de esta teoría fue George Cuvier, que explicó que los cambios geológicos y biológicos producidos en nuestro planeta se debían no a cambios graduales, sino a cambios repentinos y violentos, las catástrofes que dan nombre a la Teoría. Pensaba que los eventos geológicos dieron como resultado grandes catástrofes; propuso la existencia de varias creaciones que ocurrieron luego de cada catástrofe.

Cuvier propuso que los fósiles eran el resultado de la extinción de animales creados por Dios, en las catástrofes bíblicas o producto de sucesivas creaciones. Así, por ejemplo, un animal que no hubiera entrado al arca de Noé, nos dejaría vestigios de su existencia. Posteriormente aparecerían de nuevo otras especies totalmente diferentes a las extintas. A raíz de esta teoría se estableció la Teoría de las creaciones sucesivas.

II. Teoría del uso y desuso.

Antes de que la teoría de Charles Darwin fuera aceptada, otros científicos de la época se aventuraron a la creación de teorías para la explicación de la evolución de los seres vivos. Uno de ellos fué Jean Baptiste de Lamarck, naturalista francés, quien planteó su teoría basada en dos principios básicos; el concepto de que es una característica intrínseca de los seres vivos evolucionar a un nivel de complejidad y perfección cada vez mayores para organismos más complejos; el segundo fue el del "uso y desuso" que fue el primer crucial del Lamarckismo y decía que lo que no es usado se atrofia y lo que es usado se desarrolla siendo pasado a generaciones posteriores. Es decir, órganos, miembros y otras características de los seres vivos que fuesen usados acabarían desarrollándose y pasando de generación en generación sucediendo la transmisión hereditaria de las características adquiridas.Postulados de la Teoría de Lamarck:

1. Automejoramiento de las especies.  Los seres vivos cambian por deseo o voluntad propia, con el fin de adaptarse a los cambios del ambiente. 

2. Uso y desuso de órganos.  Las estructuras que un organismo no necesita, tienden a reducirse, mientras que los órganos que son utilizados tienden a desarrollarse. 

3. Herencia de los caracteres adquiridos.  Según Lamarck, los cambios que sufren los organismos durante su vida pueden ser heredados a sus descendientes.

Por su simplicidad, utilizamos el ejemplo de la jirafa, quienes antiguamente tuvieron el cuello corto, es por ello, que tuvieron que estirar sus cuellos repetidamente para alcanzar la copa de los árboles y poder alimentarse. Este movimiento constante del cuello habría provocado un alargamiento en el pescuezo de las primeras jirafas y por eso sus descendientes habrían nacido con el pescuezo más largo que sus padres y así sucesivamente hasta originar las actuales jirafas.

III. Teoría de la Selección natural

Charles Darwin, naturalista inglés (1809-1882), revolucionó el pensamiento biológico de su época cuando propuso una teoría sobre la evolución de los seres vivos, en la que sintetizó y organizó la información que existía hasta ese momento.

Darwin explicaba que las especies adaptadas se reproducían y sobrevivían en mayor número que las menos adaptadas.  A este proceso lo llamó selección natural.  

En 1844 Darwin escribió un ensayo en donde formuló su hipótesis sobre la evolución, pero lo publicó hasta 1858 de manera conjunta con Alfred Wallace (1823-1919) naturalista que realizó estudios en el Archipiélago Malayo. En 1859 Darwin publicó su libro “Acerca del origen de las especies por medio de la selección natural”.  La teoría de Darwin llamada teoría de la selección natural se resume en los siguientes puntos: 

1. Variación.  Los organismos cambian presentando variaciones al azar en muchas de sus características. 

2. Sobreproducción.  Al reproducirse, los organismos generan más organismos de los que pueden sobrevivir hasta llegar al estado adulto.

3. Lucha por la Existencia.  Si nacen más organismos de los que el medio puede mantener, se establece entre ellos una lucha por la existencia, esto es, una competencia por sobrevivir.

4. Supervivencia Del Más Apto.  El medio seleccionará a los organismos mejor adaptados, es decir, aquellos que tengan las características favorables para sobrevivir.  Los que presenten variaciones desfavorables serán eliminados.

5. Herencia de las Variaciones Favorables.  Los organismos adaptados son los que se reproducen y transmiten las características a la progenie.

6. Especiación. A través de muchas generaciones, algunas características se heredan y otras no, originando nuevas especies, distintas a las originales. 

IV. Teoría moderna evolutiva o Neodarwinismo

 Hacia mediados del siglo XX, cuatro investigadores: Theodosius Dobzhanzky, Ernst Mayr, Julian Huxley y George Simpson, reformularon en forma independiente la teoría de Darwin, incorporándole los nuevos avances de la genética y reafirmando el papel central de la selección natural en la evolución.  Según esta teoría los fenómenos evolutivos se explican básicamente pro medio de las mutaciones (las variaciones accidentales de que hablaba Darwin) sumadas a la acción de la selección natural. 

Así, la evolución se habría debido a la acumulación de pequeñas mutaciones favorables, preservadas por la selección natural y por consiguiente, la producción de nuevas especies (evolución trans específica) no sería nada más que la extrapolación y maginificación de las variaciones que ocurren dentro de las especies.

Esta nueva propuesta se conoce como Teoría Sintética de la Evolución o Teoría Moderna Evolutiva y se basa en dos postulados:

1. Los cambios evolutivos se explican por la selección natural y de la variación genética.

2. La formación de nuevas especies, o especiación, está basada en procesos genéticos. 

Video: El origen de las especies

Actividades

1. Actividad en equipo de trabajo; de la siguiente liga: http://www.actionbioscience.org/esp/evolucion/ escojan un tema para elaborar una presentación en Power point y enviar al correo.

2. De manera individual elabora un resumen del tema presentado en tu libreta.