Ciclo del Carbono
Ciclo del Carbono | Fuente: Earth Observatory (NASA)

Ciclos Biogeoquímicos

Ciclo del Carbono (C)

El carbono es un componente esencial de los seres vivos, se encuentra en minerales y rocas bajo la forma de carbonatos, y en la atmósfera y el agua, como anhídrido carbónico (CO2). Los vegetales verdes absorben de la atmósfera el anhídrido carbónico (compuesto de carbono y oxígeno), del cual toman el carbono durante la fotosíntesis y con ayuda de la energía solar, fabrican sus alimentos y sustancias de reserva, como son: el almidón y el azúcar.

El oxígeno, que queda del anhídrido carbónico es devuelto a la atmósfera. Los animales y el hombre se alimentan de productos vegetales. En consecuencia, transforman los hidratos de carbono o carbohidratos, aprovechando la energía que en ellos existe y eliminando durante el proceso de la respiración el carbono residual a la atmósfera, bajo la forma de anhídrido carbónico. De esta manera restituyen el carbono al ambiente natural.

Ciclo del Nitrógeno (N2)

La atmósfera tiene aproximadamente 70% de gas nitrógeno (N2), pero ni las plantas, ni los animales pueden usarlo directamente; sólo pueden aprovecharlo algunas bacterias y cianobacterias.

Las bacterias existen normalmente en el suelo o en las raíces de algunas plantas leguminosas como el frijol, guisantes, alfalfa, etc. A esta asociación se le llama simbiosis. Dichas bacterias fijan o capturan directamente el nitrógeno atmosférico que se encuentra al ras del suelo y lo transforman en nitratos, compuestos químicos que son aprovechados por los vegetales para elaborar proteínas, vitaminas y otras moléculas orgánicas. Cuando los animales consumen estos vegetales, transforman las proteínas que contienen en proteínas animales. Luego, los organismos vegetales y animales que mueren, son descompuestos rápidamente por los microorganismos (bacterias y hongos) para dar origen a otros compuestos químicos como amoniaco, que pasa luego a la atmósfera y es aprovechado nuevamente por los vegetales. Los animales eliminan el nitrógeno con sus deyecciones (orina y excrementos).  

Ciclo del Oxígeno (O2)

El oxígeno se encuentra formando parte de la atmósfera en un 20% aproximadamente, pero también se localiza disuelto en el agua (océanos). Las plantas consumen oxígeno para su respiración y a la vez lo producen mediante el fenómeno de fotosíntesis, pero la cantidad de oxígeno que generan durante la fotosíntesis, es superior a la consumida, de modo que el exceso de oxígeno pasa a la atmósfera. Los animales, a su vez, necesitan el oxígeno para llevar a cabo su respiración. El oxígeno atmosférico pasa a través de los diferentes organismos y es devuelto a la atmósfera bajo la forma de anhídrido carbónico, el cual será utilizado por las plantas o los organismos autótrofos.

Ciclo del Fósforo (P)

El fósforo se encuentra en la corteza terrestre formando fosfatos. Las lluvias disuelven el fosfato de las rocas quedando sedimentado en el suelo, mientras que otra parte de fosfato llega hasta al mar. Las plantas y otros organismos autótrofos absorben el fosfato del suelo para fabricar moléculas orgánicas. Los animales consumen a las plantas y captan el fósforo de ellas. Posteriormente, cuando los organismos animales y vegetales mueren, van a ser descompuestos por los desintegradores, los cuales, de esa materia muerta, devuelven el fósforo bajo la forma de fosfato al suelo y al agua.

Por otro lado, los fosfatos que llegan al mar, pasan a integrarse o a formar parte del sedimento marino, dicho sedimento es removido por las corrientes marinas hacia la superficie para ser asimilado por el fitoplancton, que luego pasará a los animales acuáticos, sobre todo, a los peces. Finalmente, la descomposición de los cadáveres permitirá devolver los fosfatos al suelo. El ciclo del fósforo es sedimentario porque a diferencia del carbono y del nitrógeno, no entra en la atmósfera.

Estructura a escala de la hoja
Estructura a escala de la hoja | Fuente: Richard Wheeler 

La Hoja

Concepto
La hoja es un órgano vegetativo, generalmente de forma laminar. Tienen su origen en las yemas foliares del tallo. Se caracteriza por su fototropismo positivo, decir su crecimiento o desarrollo hacia la luz.

Partes de la hoja
Vaina: Pequeña dilatación en la base del peciolo. Función: fija la hoja al tallo.
 Peciolo: También se denomina tallo de la hoja. Constituye una estructura de sostén y contiene los haces conductores(xilema y floema). En algunas hojas el peciolo se ensancha constituyendo un órgano de reserva como es el caso del apio. Algunas hojas carecen de peciolo como el mastuerzo, maíz, tabaco, etc.
 Limbo: es la porción plana y ancha, donde se lleva a cabo las principales funciones de la hoja. En el limbo se diferencian la base, el ápice y los bordes. Se encuentra provisto de gran cantidad de nervaduras en cuyo interior se encuentran los haces vasculares (xilema y floema). El limbo presenta dos caras: la superior (haz) y la inferior (envés).
  Nervaduras: Ramificaciones vasculares en el limbo, son más pronunciadas en el envés.

Funciones de la hoja
 Realiza la fotosíntesis.
 Interviene en la respiración: ingreso y salida de O2 y salida de CO2.
 Interviene en la transpiración.
 En la conducción de la savia bruta y savia elaborada, mediante las nervaduras.

Clasificación de las hojas

Por su forma
 Lineales: Son largas y delgadas. Ejemplo: Maíz, trigo, cebada.
 Lanceoladas: Presentan la base y el vértice agudos. Ejemplo: Laurel.
 Aovada: Presenta la base obtusa y el vértice cónico. Ejemplo: Acalifa, llantén.
 Acicular: Es larga y muy delgada. Ejemplo: Pino.
 Sagitada: Presenta la forma de una flecha. Ejemplo: Cartucho, sagitaria.
 Circular: Presenta la forma de un disco. Ejemplo: Mastuerzo.
 Palmatiforme: Cuando tiene forma de una mano extendida. Ejemplo: higuerilla, vid, algodonero.

Por su consistencia
 Coriácea: El limbo es grueso y duro. Ejemplo: magnolia.
 Suculenta (carnosa): El limbo es grueso y blando, con abundante sustancia de reserva. Ejemplo: sábila.

Por su borde
 Entero: El borde es contínuo. Ejemplo: Picus, naranjo.
 Aserrada: El borde presenta entrantes y salientes agudas. Ejemplo: Rosal, sauce.
 Dentada: El borde presenta entrantes obtusas y salientes agudas. Ejemplo: cucarda, sauce.
 Festonada: El borde presenta entrantes agudas y salientes obtusas. Ejemplo: geranio, violeta.

Por su nervadura
 Uninervia: Nervadura principal sin ramificaciones y a lo largo del limbo. Ejemplo: Pino.
 Paralelinervia: Nervadura lo largo del limbo en forma paralela. Ejemplo: trigo, cebada, lirio, bambú, maíz, etc.
 Curvinervia: Las nervaduras se disponen en el limbo describiendo curvas. Ejemplo: Acalifa, llantén.
 Penninervia: La nervadura central se dispone a lo largo del limbo y de ella salen las nervaduras secundarias. Ejemplo: Laurel, rosal, cucarda, acalifa, chirimoyo.
 Palmatinervia: La nervadura central es corta en la base del limbo y de ella salen las nervaduras secundarias que se dispersan por el limbo. Ejemplo: la malva, el geranio, el algodonero.
 Peltinervia: Las nervaduras parten del centro del limbo. Ejemplo: mastuerzo.

Por su peciolo
 Peciolada: Presentan peciolo. Ejemplo: geranio, naranjo.
 Peltada: El peciolo se inserta en la parte central del limbo. Ejemplo: Mastuerzo.
 Envainadora: La vaina es desarrollada y rodea al tallo. Ejemplo: maíz, caña de azúcar.
 Sésil: Hojas sin peciolo, el limbo se une directamente al limbo. Ejemplo: tabaco, clavel.

Inserción de las hojas en el tallo
✍ Alternas: Cuando las hojas están insertadas en forma alternada.
✍ Opuestas: Cuando las hojas están insertadas en forma opuesta.
✍ Verticiladas: Cuando varias hojas están insertadas en un mismo vértice.

Experimento: 

Divisibilidad de la materia

 Asunto: experiencia sobre las propiedades generales de la materia.
 Objetivo: demostrar que el aire ocupa un lugar en el espacio y demostrar la divisibilidad de la materia.
 Materiales: acuario o cubeta, dos vasos de precipitación, capsula de evaporación, mortero, agitador, cloruro de sodio, agua destilada o agua de caño e imaginación.

Fundamento científico

La materia presenta una serie de características que son comunes a todos los cuerpos. Así posee masa, volumen y es impenetrable, o sea que los cuerpos no pueden ocupar el mismo tiempo ni el mismo lugar.

Procedimiento

Parte A
1. En el acuario o cubeta grande, vierta agua hasta casi llenar el recipiente.

2. Con una mano sumerge en el agua el vaso A y con otra sumerge el vaso B, ambos invertidos. ¿Qué observas?

3. Deja el vaso B se llene de agua inclinando la boca hacia arriba. ¿Qué sucede?

4. Sostén luego el vaso A con la boca hacia abajo y colócalo encima del vaso B. responde: ¿Qué sucede al inclinarse el vaso B?  ¿Qué observas en el vaso A?

Parte B
1. Coloca el trocito de sal en una capsula de evaporación. Anota sus características.

2. Tritura o muele el trocito de sal en el mortero, hasta obtener un fino polvo. Contesta: ¿Qué clase de materia es el trocito de sal? Los cristales de sal, ¿Qué nombre reciben? ¿Qué procedimientos has empleado para obtener las partículas de sal? ¿Por qué?

3. Mezcla la sal molida con agua, en el vaso de precipitación. Responde: ¿Qué sucede con la sal y qué sabor toma la solución? ¿Qué procedimiento has empleado y qué grado de división de la materia conseguiste? 
- El grado de división de la materia que has obtenido, ¿es visible o invisible?, ¿por qué? 
- Para obtener átomos, ¿Qué aparato de laboratorio utilizarías y en qué consiste?

Análisis experimental

La experiencia realizada en la parte A, nos permite concluir que el aire ocupa un lugar en el espacio, por la propiedad de la impenetrabilidad; esto se demostró cuando el vaso B (vacío) desprendió burbujas que se dirigían al vaso A, para desalojar el agua que contenía.

 La experiencia realizada en la parte B, permite concluir que los cuerpos pueden dividirse en partículas cada vez más pequeñas, sin perder sus propiedades íntimas, mediante procedimientos mecánicos o físicos.

Pizarra: Organización de las células  
Pizarra: Organización de las células | Fuente: Archivo Carpetapedagogica.com

Organización de las células

"Una persona organizada ahorra tiempo y energía, y su trabajo es más eficiente”. Lo mismo ocurre en la naturaleza: para que un organismo pueda cumplir sus funciones vitales, es necesario que sus estructuras estén organizadas.

¿Cómo están organizadas las células?

De células a tejidos
Las células que tienen una misma forma y función se reúnen y forman los tejidos.

De tejidos a órganos
Diferentes tejidos se agrupan para formar los órganos del cuerpo. Un órgano es un conjunto de tejidos que trabajan juntos para realizar una misma función.

De órganos a sistemas
Varios órganos se agrupan en sistemas para cumplir una función, como por ejemplo, el sistema digestivo.
Varios sistemas, actuando en forma coordinada, forman un organismo.
Tú eres un organismo, porque tienes sistema digestivo, sistema circulatorio, sistema muscular, sistema óseo, etc. En el caso de las plantas, el conjunto de órganos forma el organismo.

Cada región tiene órganos importantes

Región del cuerpo cabeza:
- Cráneo: Músculos y huesos del cráneo, cerebro.
- Cara: Órganos de los sentidos: ojo, oído, lengua, nariz.

Región del cuerpo tronco:
- Cuello: Músculos y huesos del cuello, faringe, laringe, esófago, tráquea.
- Tórax: Músculos y huesos del tórax, bronquios, corazón, pulmones, esófago, tráquea.
- Abdomen: Músculos y huesos del abdomen, estómago, intestinos, hígado, páncreas.

Región del cuerpo extremidades: 
- Superiores: Músculos y huesos del hombro, brazo, antebrazo y mano.
- Inferiores: Huesos de la cadera (vejiga y órganos sexuales). Músculos y huesos de muslo, pierna y pie.

Los tejidos humanos

Tejido

Es una colección funcional de células y material intercelular asociado que se especializa para llevar a cabo una función específica. Es también un conjunto de células que posee características morfológicas comunes y un mismo origen.

Tejidos humanos

Cada órgano de nuestro cuerpo está formado por tejidos, éstos tienen funciones y características diferentes.

Clasificación de los tejidos

(1) Tejido que protege tu cuerpo: Tejido epitelial

La epidermis o superficie de la piel está formada por este tejido que diariamente se renueva; así mismo la boca, internamente, está recubierta por un tejido húmedo y delgado llamado mucosa bucal.

(2) Tejido que une: Tejido conjuntivo


Los huesos de tu esqueleto están unidos mediante unas fibras elásticas formadas por tejido conjuntivo, llamadas ligamentos. Los músculos también se unen a los huesos mediante fibras llamadas tendones.

(3) Tejido que se parece a tus huesos: Tejido cartilaginosos

Toca la punta de tu nariz. ¿Qué sientes?. Esta parte es blanda porque está formada por tejido cartilaginoso, que es más flexible que el tejido óseo. Este tejido también se encuentra en las orejas.

(4) Tejido que transmite información: Tejido nervioso

¿Te ha ocurrido despertarte de pronto al sentir que un insecto camina sobre tu piel? Pues bien, esta sensación ha sido transmitida por una cadena formada por las células del tejido nervioso.

(5) Tejido que forma tus huesos: Tejido óseo

El tejido óseo forma los huesos como el del tabique nasal. Es de consistencia dura debida a que posee calcio.

(6) Tejido que rellena espacios: Tejido adiposo

Este tejido se encuentra debajo de la piel y también rodeando algunos órganos; se caracteriza por poseer células llenas de grasa o lípidos.

(7) Tejido que transporta: Tejido sanguíneo

¿Qué es lo primero que pasa cuando te haces una herida? Te sale sangre, ¿verdad?. La sangre es también un tipo compuesto por un líquido y pequeñas células: glóbulos rojos, glóbulos blancos y plaquetas.

(8) Tejido que nos da movimiento: Tejido muscular


¿Has visto a los atletas o a los deportistas que practican fisiculturismo? Son personas que desarrollan mucho su tejido muscular. El tejido muscular recubre los huesos y forma órganos como el corazón y el estómago.

Aparato Urinario
Aparato Urinario

El sistema excretor y sus cuidados

La sangre lleva oxígeno y alimentos a las células, pero también  recoge los desechos y todo lo que está en exceso en ellas.

Las sustancias de desecho se producen durante la combustión de los alimentos. En este proceso no sólo se produce dióxido de carbono sino también otras sustancias tóxicas, como la úrea.

Nuestro cuerpo tiene diversos mecanismos para eliminar lo que no le sirve. Como ya sabes, el dióxido de carbono se elimina a través de los pulmones; y la urea, junto con el exceso de agua y de otras sustancias, se elimina a través del sistema excretor.

El sistema excretor está formado por:

Los riñones. La sangre llega hasta ellos llena de impurezas. En los riñones, la sangre se filtra y queda limpia, lista para continuar la circulación. Los desechos, junto con el exceso de agua, son retenidos por el riñón y forman la orina.
Los uréteres. Transportan la orina de los riñones a la vejiga.
La vejiga. Almacena la orina. Puede acumular hasta medio litro de orina. Cuando está llena, te dan ganas de orinar.
La uretra. Transporta la orina de la vejiga al exterior del cuerpo.

Cuidados del sistema excretor

Diariamente puedes realizar las siguientes pequeñas acciones para cuidar tu sistema excretor:

Toma abundante agua, por lo menos seis vasos por día. El agua disuelve las sustancias que están en exceso en nuestro organismo y así es más fácil eliminarlas.
Orina cada vez que tengas ganas. No retengas demasiado tiempo la orina, porque se pueden producir infecciones.
Mantén limpios los genitales, porque pueden infectarse con hongos y bacterias que causan inflamaciones y a veces enfermedades graves.

La sangre
Muestra de sangre humana. donde a: Glóbulos rojos o eritrocitos, b: Glóbulo blanco: Neutrófilo, c: Glóbulo blanco: Eosinófilo, d: Glóbulo blanco: Linfocito

La sangre

Recuerda alguna ocasión en que te hayas hecho una herida y te saliera sangre. Habrás visto que es roja, un poco espesa, y que después de un ratito se pone dura y cierra la herida (si esta no es muy grande). 
La sangre no es un simple líquido rojo: en ella hay millones de células que cumplen importantísimas funciones. Estas células “nadan” en un líquido amarillo formado principalmente por agua.

En un mm3 de sangre hay 4 millones de glóbulos rojos, 7 mil glóbulos blancos y 350 mil plaquetas.

Composición de la sangre

(1) El plasma
Es la parte líquida de la sangre. En el plasma se encuentran disueltos los nutrientes y los desechos, y flotan las células sanguíneas.

(2) Los globulos blancos
Son más grandes y menos numerosos que los glóbulos rojos. Su función es defender el organismo. Por eso, cuando tienes alguna infección la cantidad de glóbulos blancos aumenta. ¿Viste que cuando te lastimas al poco tiempo se forma pus en la herida? La pus es un grupo de glóbulo blancos que murieron en la lucha contra las bacterias que querían entrar a tu organismo.

(3) Los globulos rojos
Son células de forma circular y aplanada. Contienen una sustancia de color rojo llamada hemoglobina que le da ese mismo color a la sangre. La hemoglobina transporta el oxígeno por todo el cuerpo.

(4) Las plaquetas
Son pequeños fragmentos de células que se encargan de la coagulación de la sangre.

Tipos de sangre

Aunque la sangre de todos los seres humanos está formada por glóbulos rojos, glóbulos blancos, plaquetas y plasma, no todos tenemos el mismo tipo de sangre. Hay cuatro grupos sanguíneos: A, B, O y AB, y dos factores: RH+ y RH– . 

Y sabes por qué es importante conocer nuestro grupo sanguíneo? Porque cuando una persona necesita una transfusión de sangre no le pueden poner sangre de cualquier grupo, ya que moriría. Por ello, antes deben hacerle análisis y buscar un tipo de sangre compatible.

Salud

Salud, por oposición, no es simplemente ausencia de enfermedad: es un estado de bienestar físico y mental que permite a un individuo desarrollar sus actividades en forma normal.

La salud podemos entender desde dos puntos de vista: la salud individual, que concierne a cada persona y la salud colectiva que es la salud de la comunidad.

(1) Salud Individual

Es el estado en que las células, tejidos y órganos de un individuo funcionan normal y armónicamente.

La salud por sí sola no se puede mantener en vigencia, siempre existen factores que constantemente pretenden alterarla, por lo que es necesario que nuestro organismo esté bien alimentado y aseado; que el ambiente en donde vivamos posea una adecuada ventilación y luz suficiente.

(2) Salud Colectiva

En la actualidad la salud ya no es tan sólo preocupación individual sino que lo es de toda la comunidad. Por consiguiente, la salud de cada persona debe mantenerse en buen estado para tener una población completamente sana y apta para trabajar y producir los medios necesarios parra subsistir y así contribuir al adelanto científico y tecnológico del país. Para conservar la salud colectiva se ha organizado medidas para luchar contra las enfermedades cuando se manifiestan y además, para prevenirlas, es decir, para evitar que se produzcan. Los extraordinarios avances de la ciencia médica, la permanente tarea educativa en el campo de la salud y la lucha por conseguir un ambiente apropiado, son actualmente los pilares en que se apoyan los programas de salud del Ministerio Salud del Perú; creando hospitales, postas de salud, programas de salud comunal, programas de alimentación popular como el vaso de leche, la educación sanitaria, etc.

Tipos de ecosistemas

(1) Según el grado de intervención humana, los ecosistemas pueden ser:

A) Naturales, como los bosques, lagos, praderas, desiertos, etc. En ninguno de ellos el hombre ha intervenido en su formación. 

B) Artificiales, como las chacras, represas, parques, jardines, acuarios, etc. En todos estos casos el hombre interviene activamente en su formación.

(2) Según el medio en el que se ubican, los ecosistemas pueden ser:

A) Terrestres, como los desiertos, las punas, la selva amazónica, la corteza de un árbol caído, etc.

B) Acuáticos, que pueden ser de agua dulce o de agua salada. Los ecosistemas de agua dulce los encontramos en ríos, lagos, lagunas, etc. Los ecosistemas de agua salada los encontramos en el mar, en los manglares, etc.

C) Mixtos o anfibios, como los que se encuentran en las orillas de mares, ríos, lagos y lagunas.

(3) Según su tamaño, los ecosistemas pueden ser:

A) Microsistemas tan minúsculos como una gota de agua, un florero de agua, una maceta, etc.

B) Microsistemas tan grandes como el lago Titicaca, el mar peruano o el altiplano puneño.

Relaciones en los ecosistemas

Todos los seres vivos que habitan en un lugar se relacionan entre sí para alimentarse y protegerse. En la naturaleza encontramos muchos ejemplos de seres que viven juntos.

(1) En algunos casos, los seres vivos que viven juntos pertenecen a la misma especie. Ésta es una relación intraespecífica. Por ejemplo, una colonia de abejas.

(2) En otros casos, los seres que viven juntos pertenecen a especies diferentes. Ésta es una relación interespecífica. Por ejemplo, la relación que existe entre una pulga y un perro.

Muchas relaciones benefician a las especies que participan en ellas, pero a veces una sale perjudicada.
Las principales relaciones que se establecen entre los seres vivos son: la asociación, el comensalismo, el parasitismo, el mutualismo, la competencia y la depredación.

Asociación

Las asociaciones son agrupaciones de varios seres vivos que viven juntos para mejorar sus posibilidades de defensa y de búsqueda de alimentos.

Las asociaciones pueden ser de tres tipos: 

(1) Familiares: formadas por individuos de una misma especie. Por ejemplo, una familia de gorilas. 

(2) Sociales: formadas por muchos individuos de la misma especie que se reparten el trabajo. Por ejemplo, una colonia de hormigas. 

(3) Gregarias: formadas por muchos individuos de especies diferentes que se encuentran en grandes grupos. Por ejemplo, las manadas de cebras, que normalmente comparten el espacio con manadas de ñúes y de venados.

Comensalismo

El comensalismo se establece entre dos seres de especies diferentes: uno de ellos se beneficia y el otro no obtiene ventajas ni sale perjudicado. Un ejemplo de esta relación es la que establece entre el tiburón y la rémora. Las rémolas son peces que tienen en su cabeza una ventosa con la que se fijan al cuerpo del tiburón. Las rémoras se alimentan de los restos de comida del tiburón y éste apenas nota su presencia.

También hay comensalismo entre las plantas. Algunas plantas crecen sobre otras más grandes, como los árboles, sin causarles ningún daño.

Estas plantas, llamadas epífitas, pueden conseguir toda el agua que necesitan recogiéndola de las hendiduras del árbol. Además, tienen la posibilidad de recibir mucha luz solar.

Parasitismo

El parasitismo es una relación entre dos seres de especies diferentes. Uno de ellos – el parásito – resulta beneficiado, y el otro – llamado huésped – se perjudica.
Un ejemplo es la tenia, parásito de los seres humanos. Este gusano vive en el intestino de las personas y se alimenta de las sustancias digeridas. La tenia se beneficia pero la persona afectada sufre muchas molestias.

Mutualismo

El mutualismo es una relación entre dos seres de especies distintas que conviven y se benefician mutuamente, mejorando así su probabilidad de sobrevivir. Por ejemplo, las plantas, para ser polinizadas, dependen de los insectos que se alimentan de ellas.
A veces los individuos están tan unidos que no pueden vivir separados. En este caso la asociación se llama simbiosis. Un ejemplo son los líquenes, que están formados por un hongo y un alga que siempre viven juntos.

Competencia

La competencia ocurre cuando dos especies disputan un recurso escaso. Por ejemplo, el puma y el jaguar son competidores porque ambos se alimentan de los venados que hay en un territorio.

Depredación

La depredación es un tipo de relación en la cual una especie debe matar a otra para alimentarse. El cazador es el depredador y el animal cazado es la presa.

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