GUÍA Nº 1 DE BIOLOGIA Solucionario

Nombre: Curso: 4º medio Electivo de Biología Profesor(a): David Troncoso Castillo Unidad Temática Nº 1: Materia y energía en ecosistemas. Fecha de aplicación: Semana del 1º de Abril / 2020 Contenido(s): Ciclos Biogeoquímicos Objetivo de Aprendizaje Desarrollar modelos que expliquen el ciclo del carbono, el nitrógeno, el agua y el fósforo, y su importancia biológica. Instrucciones: Hola queridos(as) estudiantes:

- Como es sabido en tiempos de cuarentena se ha dispuesto a trabajar a través de guías formativas. La presente guía ya había sido fotocopiada y entregada a ustedes pero prefiero además enviar el formato digital para que la puedan desarrollar si es que no la tienen en sus manos.

- En la guía se adjunta información que pueden ir leyendo y respondiendo cada actividad. - También se dejan algunos link de videos que pueden consultar. - En caso de dudas escriban a mi correo dtroncoso@colegiorauquen.cl - Si encuentran necesario (pero no es obligatorio) pueden enviar la guía desarrollada. Si no es así asegúrense de terminarla

y archivarla para su posterior revisión. - Hasta la próxima semana estará el solucionario de esta guía y la guía Nº 2 que también podrán descargar de la plataforma

del colegio. - Les sugiero que para mayor información en cuanto a la preparación de contenidos ingrese a la página www.demre.cl y

pueden descargar los temarios de la prueba electiva de biología, como también descargar y realizar ensayos PSU. *Se que estos últimos tiempos han sido complejos para todos, pero eso no nos debe debilitar el espíritu, Ánimo!

Ciclos biogeoquímicos Introducción

El te rmino Ciclo Biogeoqui mico deriva del movimiento ci clico de los elementos que forman los organismos biolo gicos y el ambiente geolo gico en donde interviene un cambio qui mico. Se refiere en resumen al estudio del intercambio de sustancias qui micas entre formas bio ticas y abio ticas.

Como vimos en clases, los organismos biológicos cuyo rol en las tramas tróficas son _________________, ___________________ y ______________________ permiten el ciclaje de la materia entre lo biótico y lo abiótco. El ambiente geológico el cual está constituido de ____________________, ____________________ y ___________________ son capas de la Tierra en donde la materia círcula permitiendo así el ciclo.

Pero mientras que el flujo de energia en el ecosistema es abierto, puesto que al ser utilizada en el seno de los niveles tro ficos para el mantenimiento de las funciones vitales de los seres vivos se degrada y disipa en forma de calor, no sigue un ciclo y fluye en una sola direccio n. El flujo de materia es cerrado ya que los nutrientes se reciclan. La energi a solar que permanentemente incide sobre la corteza terrestre, permite mantener el ciclo de dichos nutrientes y el mantenimiento del ecosistema. Por tanto estos ciclos biogeoqui micos son activados directa o indirectamente por la energi a que proviene del sol.

La materia circula desde los seres vivos hacia el ambiente abio tico, y viceversa. Esa circulacio n constituye los ciclos biogeoqui micos, que son los movimientos de agua, de carbono, oxi geno, nitro geno, fo sforo, azufre y otros elementos que en forma permanente se conectan con los componentes bioticos y abio ticos de la Tierra. Las sustancias utilizadas por los seres vivos no se "pierden" aunque pueden llegar a sitios donde resultan inaccesibles para los organismos por un largo peri odo. Sin embargo, casi siempre la materia se reutiliza y a menudo circula varias veces, tanto dentro de los ecosistemas como fuera de ellos.

Nuestro planeta actu a como un sistema cerrado donde la cantidad de materia existente permanece constante, pero sufre permanentes cambios en su estado qui mico dando lugar a la produccio n de compuestos simples y complejos. Es por ello que los ciclos de los elementos qui micos gobiernan la vida sobre la Tierra, partiendo desde un estado elemental para formar componentes inorga nicos, luego orga nicos y regresar a su estado elemental.

En las cadenas alimentarias, los productores utilizan la materia inorga nica y la convierten en orga nica, que sera la fuente alimenticia para todos los consumidores. La importancia de los descomponedores radica en la conversio n que hacen de la materia orga nica en inorga nica, actuando sobre los restos depositados en la tierra y las aguas. Esos compuestos inorga nicos quedan a disposicio n de los distintos productores que inician nuevamente el ciclo.

Los ciclos biogeoqui micos ma s importantes corresponden al agua, oxigeno, carbono y nitro geno. Gracias a estos ciclos es posible que los elementos principales (carbono, hidro geno, oxi geno, nitro geno, fo sforo y azufre) este n disponibles para ser usados una y otra vez por otros organismos.

Tipos de ciclos biogeoquímicos Los ciclos biogeoqui micos pueden ser gaseosos, sedimentarios y mixtos. Ciclos gaseosos Los elementos casi siempre se distribuyen tanto en la atmo sfera como en el agua y de ahi a los organismos, y asi sucesivamente. Los elementos que cumplen ciclos gaseosos son el carbono, el oxi geno y el nitro geno. La transformacio n de elementos de un estado a otro es relativamente ra pida. Ciclos sedimentarios Son aquellos donde los elementos permanecen formando parte de la tierra, ya sea en las rocas o en el fondo marino, y de ahi a los organismos. En estos, la transformacio n y recuperacio n de estos elementos es mucho ma s lenta. Ejemplos de ciclos sedimentarios son el del fo sforo y el del azufre. Ciclos mixtos El ciclo del agua es una combinacio n de los ciclos gaseoso y sedimentario, ya que esa sustancia permanece tanto en la atmo sfera como en la corteza terrestre. Los ciclos biogeoqui micos ma s importantes corresponden al agua, oxi geno, carbono y nitro geno.

1. CICLO DEL AGUA

Actividad 1: Ve un Video mostrado por tu profesor y responde las siguientes preguntas en tu cuaderno (link: http://www.youtube.com/watch?v=_Bnuo1n_pVg)

1. ¿Qué es la biosfera?

Es todo el conjunto e interacción de factores bióticos y abióticos presentes en el planeta Tierra

2. ¿Cuál es la importancia del ciclo del agua?

Permite un flujo continuo de agua a través del continente, el aire y los océanos, lo cual permite la existencia de seres vivos, la circulación de

los nutrientes, la moderación del clima y el hábitat de las especies.

3. ¿Qué importancia tiene el agua para los seres vivos?

El agua tiene múltiples funciones entre ellas:

- Forma el hábitat de muchas especies acuáticas.

- Es un termorregulador favoreciendo a la temperatura óptima para los seres vivos.

- En ella ocurren las reacciones metabólicas de los seres vivos (fotosíntesis, respiración celular, entre otras)

- Forma parte de la composición química de los seres vivos ya que en la mayoría sobrepasa el 60%.

- Favorece a la circulación de los nutrientes.

- Permite la gestación y el origen de un ser vivo ya que siempre se da en un medio acuático, incluso el amnios de los organismos

placentados.

4. ¿De que formas se puede encontrar el agua dulce del planeta?

En forma líquida, hielo o vapor (niebla, nubes)

5. ¿Que organismos y poblaciones pudieron identificar en el video?

Terrestres, acuaticos. Organismos unicelulares y pluricelulares. Dependiendo del hábitat existen poblaciones acuaticas de peces, anemonas.

Especies terrestres como áves, mamiferos, reptiles, entre otros.

6. ¿Que caracteri sticas teni an los ecosistemas observados?

Los ecosistemas de algun grado u otro presentan agua en forma liquida o de nieva modelando así el artico, el oceano o el continente con

mayor o menor abundancia de agua. La presencia de agua modera el clima y sus estaciones haciendo posible la adaptacion de diferentes

especies en los distintos ecosistemas. Si el agua es abundante y el clima frio encontraremos ecosistemas articos, por ejemplo. Mientras que

su escasez y altas temperatura encontraremos desiertos.

7. ¿Que organismo les llamo ma s la atencio n?, ¿por que ?

* Respuesta subjetiva a cada estudiante

8. ¿De qué forma el ser humano altera la Biósfera?¿cómo se puede cuidar?

El ser humano modifica el hábitat a su necesidad a diferencia de otras especies que solo se deben adaptar a lo que ya existe. Por lo tanto el

ser humano tala bosques, desertifica, construye edificaciones quitando espacios naturales, contamina el agua, el aire y los suelos. Es el

principal causante del cambio climática y el calentamiento global.

Actividad 2. Rotula los cambios de proceso del agua en la siguiente figura:

1. Precipitación 2. Escurrimiento (desde el continente al océano) 3. Evaporación 4. Condensación

Actividad 3. Ciclo del Carbono

Puedes observar el siguiente link https://youtu.be/u6dhBw_f7Oc

a. ¿De do nde viene la materia con la cual esta n hechos los seres vivos? ¿Que procesos se relacionan con la obtencio n de dicha materia? Fundamenta.

La materia se cicla de forma contínua. Desde la materia inorgánica presente en el suelo o en el aire se forma la materia orgánica. El proceso mas conocido es la fotosíntesis que incorpora compuesotos inorgánicos como el agua y el CO2 y con energía solar se forma glucosa y otros compuestos orgánicos.

b. Observa el siguiente esquema del ciclo del carbono y responden las preguntas que se presentan a continuacio n.

a. ¿Por qué es importante el carbono para los seres vivos? Por que el carbono es el elemento base de la formación de las principales biomoléculas de los seres vivos (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos

nucleicos.

b. ¿Cómo incorporan el carbono a su organismo los seres vivos no productores? A través de la nutrición. Los primeros son los herbívoros y posteriormente los carnívoros, carroñeros y descomponedores.

c. ¿Dónde se puede encontrar carbono en la Tierra?

El carbono se puede encontrar el la atmósfera a través de gases como el CO2, el metano (CH4), como así también disuelto en los

océanos como CO2, o en el suelo bajo la forma de rocas carbonatadas y carbón.

d. ¿Qué relación existe entre el ciclo del carbono y el reciclaje de materia orgánica?

Que existe un flujo continuo entre el ser vivo y el ambiente comenzando con la incorporación del Carbono a través de la fotosíntesis.

Desde aquí pasa a través de las tramas tróficas y cuando los organismos mueren el carbono es devuelto al ambiente en forma inorgánica.

e. ¿Qué consecuencias para la vida podrían acarrear variaciones en el ciclo del carbono?

Podría ocasionar un desbalance en la producción de materia orgánica si es que este es escaso o bien si está alterado podría causar

contaminación. Un ejemplo de esto es el sobrecalentamiento de la atmósfera por el efecto invernadero.

f. Identifica en el esquema posibles fuentes de alteración en el flujo del ciclo. Argumenta tu respuesta.

Las fuentes principales son la quema de combustibles fósiles proveniente de las industrias o el uso de vehículos de transporte. También

un origen importante pueden ser los incendios.

g. ¿Como asocias el incremento del CO2 en la atmósfera con la actividad industrial y el cambio climático que en la actualidad afecta a

nuestro planeta?

El CO2, proveniente de las actividades industriales, al estar en mayor concentración hace que el aire aumente su densidad con lo cual los

rayos solares que contienen energía permanecen por mas tiempo en la atmósfera causando un aumento en la temperatura. Esto produce

un cambio en el clima y sus efectos pueden ser catastróficos como por ejemplo el derretimiento de los glaciares, alteraciones en el ciclo

del agua, inundaciones en algunas partes del mundo o sequias en otras.

Basándote en tus observaciones y respuestas, discute las siguientes afirmaciones (Si es correcto o incorrecto):

_____Correcto__ La materia es reciclada por los organismos vivos del ecosistema.

____Correcto___ La energía no puede ser reciclada y finalmente se dispersa al espacio en forma de energía calórica.

_____Correcto__ Todo el material del universo está compuesto de partículas muy pequeñas. Actividad 4. Ciclo del Nitrógeno

1. Observe un video sobre el ciclo del nitrógeno https://youtu.be/yJu_p-OoZv8

Luego respondan las siguientes preguntas:

a. ¿Por qué es importante el nitrógeno para la vida de los organismos?

El nitrógeno es un elemento químico que forma parte esencial de algunas moléculas biológicas de gran importancia como lo son los

ácidos nucleicos (que forman el ADN) y las proteínas (las biomoleculas que mas funciones tienen en los seres vivos).

b. ¿Cómo obtienen nitrógeno los seres vivos que no son productores?

Lo obtienen a través de la nutrición. Principalmente los organismos productores lo incorporan desde las raíces a través de compuestos

nitrogenados y desde allí en adelante se les traspasa a al resto de los consumidores por la alimentación (herbívoros y carnívoros).

c. ¿Qué consecuencia podría traer para los seres vivos la ausencia de las bacterias nitrificantes?

Las bacterias nitrificantes son las únicas capaces de transformar el N2 en compuestos nitrogenados asimilables para las plantas (nitritos y

nitratos). De no existir estas bacterias no existiría el resto de seres vivos ya que no tendrían la fuente de nitrógeno para construir ADN y

proteínas.

Actividad 5. Ciclo del Fosforo Puedes visitar https://youtu.be/PuCisvis5_o a. Averigua en qué moléculas biológicas se encuentra contenido el fósforo. El fosforo está contenido en algunas moléculas lipídicas (como los fosfolípidos), como también en los ácidos nucleicos (grupo fosfato). También en el ATP (adenosín trifosfato) b. ¿Cuál es la función del fósforo en los seres vivos?

El fosforo principalmente es estructural y energético. En el primer caso forma parte de las membranas biológicas como los fosfolipidos de la membrana celular. Tambien forma parte del material genético ADN y ARN. En su condición energética forma partedel ATP que es un aceptor de electrones.

d. ¿Qué tipo de ciclo biogeoquímico tiene el fósforo de acuerdo a la descripción de la imagen o video adjunto?

Es de ciclo sediementario yaq que el elemento permanece formando parte de la tierra, ya sea en las rocas o en el fondo marino, y de allí a los organismos. En estos, la transformacio n y recuperacio n de estos elementos es mucho ma s lenta.

Actividad 6. Verdadero o Falso. Escribe una V sobre la línea en blanco si el enunciado es verdadero o F si es falso. Corrige lo falso.

1. ____V___ Los ciclos biogeoquímicos transfieren materia y energía. 2. ____V___ En los ciclos biogeoquímicos es necesaria la energía.

3. ____F___ para la circulación de la materia es necesaria solo la litosfera. También la hidrósfera y la atmósfera

4. ____F___ En las cadenas alimentarias, los productores utilizan la materia orgánica y la convierten en inorgánica que será la fuente

alimenticia para todos los consumidores. Al revés 5. ____V___ Los elementos que cumplen ciclos gaseosos son el carbono, el oxigeno y el nitrógeno.

6. ___V___ Ejemplos de ciclos sedimentarios son el del fo sforo, el del azufre y el del carbono.

7. ___V___ El ciclo del agua depende netamente de la energía proveniente del sol.

8. ___V___ La atmósfera contiene alrededor de 0.03 % de dióxido de carbono. Es el elemento básico de los compuestos orgánicos (hidratos de carbono, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos).

9. __V____ El carbono también puede formar parte de sales llamadas carbonatos, como el carbonato de sodio y el carbonato de calcio,

entre otras.

10. ___F___ El carbono solo pasa a otros seres vivos por medio de la respiración celular. A través del proceso de fotosíntesis y a través del

consumo por la trama alimentaria.

11. ___F___ El primer proceso de la fijación del Carbono es por la respiración celular La fotosíntesis.

12. ___F___ El carbono en la litosfera solo se puede encontrar en la capa mas superficial de la corteza terrestre. También en la mas profundas en compuestos como el carbón y el crudo.

13. ___V___ La atmo sfera posee un 78 % de oxigeno, y es la reserva fundamental utilizable por los organismos vivos.

14. ___F___ El oxigeno solo puede circular por la parte gaseosa del planeta (entre O2 y O3). También formar parte de la hidrósfera (H2O) y

en moléculas orgánicas como los lípidos, proteínas, ácidos nucleicos y glúcidos.

15. ___F____ La mayoría de los seres vivos puede asimilar el Nitrógeno de manera directa. Solo las bacterias nitrificantes. 16. ___F____ Las bacterias juegan un rol protagónico en el ciclaje del nitrógeno. No todas, solo las nitrificantes

17. ____V___ La transformación del amoniaco o amonio (NH4+) en nitritos (NO2–) por un grupo de bacterias del ge nero Nitrosomas para

luego esos nitritos convertirse en nitratos (NO3–) mediante otras bacterias del ge nero Nitrobacter es un proceso conocido como

amonificación.

18. ___V___ Las plantas usan los átomos de nitrógeno para la síntesis de clorofila, de proteínas y de ácidos nucleicos (ADN y ARN). 19. ___V___ La mayor reserva de fo sforo esta en la corteza terrestre y en los depósitos de rocas marinas.

20. ___F___ El fosforo es el elemento mas abundante del planeta pero no tiene una real importancia. Es el oxígeno con cerca de un 46%. Y

el fósforo así como los otros elementos también es importante.

Actividad 7. COMPRENSIÓN DE TEXTO

Lee el siguiente texto y responde:

Cuando falta el nitrógeno en el suelo, las plantas crecen mal, son amarillentas y las cosechas son malas. Para corregir esto, en la agricultura moderna se agrega nitrógeno al suelo, como salitre o urea. Sin embargo, el exceso de fertilizantes químicos es arrastrado por el agua de las lluvias y de riego y contamina los suelos y cursos de aguas superficiales y subterráneas.

Sin embargo, la naturaleza ha encontrado solución para este problema. En efecto, en el suelo viven bacterias del género Rhyzobium que se asocian a las raíces de algunas plantas, especialmente leguminosas como chícharos, habas, porotos, lentejas y alfalfa. Estas bacterias que captan el nitrógeno gaseoso del aire invaden las raíces y estimulan la formación de nódulos, los que aparecen como gránulos o tumores de las raíces. Preguntas: Averigua

1. ¿De qué forma el nitrógeno en exceso puede ocasionar un daño en el ambiente? Por ejemplo puede ocasionar un exceso de fertilidad en el agua permitiendo que las algas crezcan en gran cantidad alterando la composición química y la temperatura del agua. Esto ocasiona un proceso llamado eutrofización y se da principalmente en los proceso agrícolas y ganaderos. Esto altera el hábitat de especies acuáticas. 2. ¿Qué rol cumplen las bacterias de genero Rhyzobium? ¿qué ocurriría si desaparecieran? Estas son bacterias que ayudan a fijar el nitrógeno atmosférico a nutrientes esenciales para las plantas, sobre todo las leguminosas ya que se asocian a sus raíces. Si desaparecen estas bacterias sería muy complejo para el ecosistema y sus tramas tróficas ya que no habría disponibilidad de sustrato para formar ácidos nucleicos y proteínas (moléculas indispensables para la estructura y función celular).

3. ¿Qué ocurriría con los ciclos biogeoquímicos si se eliminan de la naturaleza a los organismos productores?

No existiría tampoco los consumidores ya que todos los organismos dependen de base de los productores, que son los que fijan y transforman la materia inorgánica en orgánica. Actividad 8. Desarrolla un resumen a través de un mapa semántico de la información trabajada de esta guía.

Actividad de autoevaluacion. Completa con una X las casillas que describen los criterios se es que se cumplen o falta por cumplir.

Criterios Cumplido Por cumplir Logré comprender el significado de los ciclos biogeoquímicos Logré comprender la importancia de los principales elementos químicos descritos en esta guía.

Comprendí la importancia biológica de cada uno de los principales elementos químicos que forman parte de los seres vivos (Carbono, del agua, nitrógeno, fosforo)

Pude trabajar con todos los conceptos entregados en esta guía. Soy capaz de construir un mapa conceptual en forma de resumen.

Pude rescatar aspectos importantes de mi aprendizaje observando los videos que se sugieren en esta guía.

¿Qué es lo que mas me ha costado de este trabajo formativo? (describe)

• En la próxima actividad formativa estudiaremos cuales serian los efectos de los desajustes de los ciclos biogeoquímicos. • Mucho ánimo y cuídate mucho para no perderte el siguiente capitulo. Saludos.