Modelo para interpretar sistemas vivos

Profundización en las ideas básicas y en las “buenas” preguntas

 

Teresa Pigrau

Neus Sanmartí

 

En este apartado se hace un breve resumen de:

 

 

  • las ideas básicas a trabajar

 

  • las ideas habituales del alumnado a revisar

  • posibles “buenas” preguntas que ayuden a la construcción de estas ideas

Vivo / No vivo
Definimos el ser vivo como sistema que se relaciona con el medio
Interrelacionamos los órganos o aparatos y funciones
Rompemos con la definición tradicional del ser vivo porque no funciona

Más que una clasificación mecanicista, interesa profundizar en un ser vivo como una unidad (un sistema) que realiza tres funciones (nutrición, relación y reproducción) en un medio concreto. Por tanto, siempre que trabajamos seres vivos deberíamos hacerlo en relación al medio en que viven. También es clave conceptualizar que los organismos están formados por células. Una célula es la parte más pequeña de un ser vivo que puede realizar estas 3 funciones.

Las funciones se realizan en la mayoría de organismos a través de órganos, aparatos y sistemas específicos, que se interrelacionan entre ellos dando lugar a una estructura. Las partes de cada organismo están vivas, porque están formadas por una o varias células, pero no son seres vivos como tales. La organización de los seres vivos implica reconocer como interactúan unas partes con otras y por qué. El alumnado tiene dificultades para interrelacionar los aparatos y las funciones.

Algunos alumnos asocian vida con 'movimiento'. Esto hace que no consideren las plantas como seres vivos o que, en cambio, piensen que la Luna está viva porque se mueve. También algunos creen que el fuego es algo vivo (el lenguaje cotidiano lo refuerza), porque nace, crece y muere. La definición tradicional de ser vivo como algo que nace, crece, se reproduce y muere no es idónea ya que no todos los seres vivos mueren (por ejemplo, los que se reproducen por bipartición) y, además, es sólo descriptiva y no ayuda a comprender qué es lo que caracteriza la vida.

  • Preguntas que promuevan el establecimiento de relaciones:

¿Para qué le sirve el corazón a la mano? ¿Qué pasa si no se tiene el sentido de...? ¿Cómo se cura un hueso cuando se rompe? ¿Cómo lo hace una semilla para germinar?

  • Una pregunta para empezar a pensar en el modelo es:

¿Qué hacen los seres vivos? Responden con acciones comunes, pero también con otras que sólo hacen algunos (volar, aparearse, fabricar alimentos...), y a partir de ahí se puede empezar a reconocer que estas acciones son maneras diferentes de hacer las funciones según los diferentes grupos de seres vivos.

  • También puede ser de interés preguntarnos:

¿Un hueso (o un huevo) está vivo?

La función de nutrición
Para nutrirnos necesitamos de la respiración...
... y de la excreción
Relacionamos los diferentes sistemas que nos permiten nutrirnos

Nutrirse conlleva intercambiar materia y energía con el medio y, en consecuencia, modificarlo. Los seres vivos son, por lo tanto, sistemas abiertos que para subsistir dependen de la materia y energía que obtienen del medio, y que la alteran interactuando. Nutrirse no se puede reducir a "alimentarse", ya que la idea importante es la obtención y transformación de los materiales y de la energía necesarios para que se desarrolle la vida.

 

Las plantas fabrican su alimento (nutrientes) a partir de la fotosíntesis y almacenan la energía del Sol. Los animales consumen nutrientes que se encuentran en otros seres vivos a partir del proceso de la digestión, mediante la cual se 'rompe' la materia que forma los alimentos con el fin de hacerlos accesibles a los sistemas de transporte. Estos sistemas de transporte o circulación, llevan la materia que entra en el organismo a todas las células y al mismo tiempo los materiales de desecho al exterior.

 

La respiración permite obtener la energía almacenada en los nutrientes. El oxígeno es indispensable para que se realice este proceso que se lleva a cabo en todas y cada una de las células que forman un organismo. Generalmente el alumnado identifica la respiración como la acción de tomar aire del medio, pero el oxígeno es transportado hasta las células donde se hace la verdadera respiración, tanto en los animales como en las plantas. Por tanto, no se debe identificar la respiración en las plantas como el proceso contrario a la fotosíntesis. Este último proceso sólo tiene lugar en las partes verdes de la planta y en presencia de luz, mientras que la respiración tiene lugar en todas las partes de la planta (en todas las células) y en todos los momentos del día.

La excreción es el proceso que lleva a la eliminación de materiales que no se utilizan o son residuos, transportándolos desde las células hasta el exterior del organismo.

No tiene sentido aprender sólo las partes de los diferentes sistemas que posibilitan llevar a cabo la función de nutrición, sino que habría que irlos relacionando.

  • Preguntas interesantes pueden ser:

¿Cómo imaginamos que va cambiando un trozo de pan después de comerlo? (U otro alimento)

¿Cómo se explica que un árbol que pesa 1 kg pasados 10 años pese 20 kg?

¿Cómo llegan los nutrientes de la planta a la parte del organismo que los necesita? ¿Y el oxígeno?

¿Respira un polluelo dentro del huevo (o el tronco de un árbol)? ¿Cómo lo hace?

¿Qué pasaría si en un determinado bosque desaparecieran... -los conejos, o las ardillas, o los pinos... -?

¿Qué evidencias tenemos de que un determinado ser vivo se alimenta?

Definimos que es la nutrición, que va más allá de alimentarse
La función de relación
Hablamos de cómo se captan y transportan los estímulos y cómo se elaboran las respuestas
Relacionamos los sentidos y los sistemas nervioso y locomotor

Los seres vivos se relacionan con su medio, tanto interno como externo y para hacerlo, tienen la capacidad de captar estímulos de diversos tipos, procesarlos y dar una respuesta. Las ideas importantes a introducir y hacer evolucionar en el aula tienen que ver con cómo se captan los estímulos (a través de los sentidos u otros receptores), como se transportan hasta un centro de coordinación y se genera una respuesta que da lugar a una acción (movimiento, sensación de frío...). Este proceso tiene lugar tanto cuando nos pinchamos con una aguja y retiramos el dedo como cuando corremos y se acelera el corazón, y también cuando tenemos sensación de sed y bebemos agua.

Normalmente se estudian los sentidos por una parte, el sistema nervioso por otra y los sistema locomotor por otra, cuando sólo tiene sentido estudiar de manera integrada, ya que sólo así se puede entender cómo se realiza la función de relación .

  • Preguntas interesantes son:

¿Cómo hacen los peces (o otros organismos) para relacionarse cuando deben encontrar pareja, prever depredadores...?

¿De qué le sirve al pájaro cantar?

¿De qué le sirve a una planta aromática emitir olores intensos o tener colores bonitos?

¿Qué ventajas o desventajas representa para un organismo destacar en su entorno o poder camuflarse?

  • Algunas preguntas de interés pueden ser:

¿Cómo sabe un huevo que va a nacer una serpiente y no un pollito?

¿Qué cambia y qué no cambia cuando crecemos?

¿Cómo crecen los huesos?

¿Es lo mismo una semilla que un huevo?

¿Las plantas también necesitan que se junte una parte 'madre' y otra 'padre' para reproducirse?

 

¿Cómo se fecundan árboles (como por ejemplo, las palmeras) que tienen un solo tipo de flor para que se desarrollen los frutos y las semillas?

¿Cómo imaginamos una semilla por dentro y cómo se desarrolla?

Los seres vivos se perpetúan en el tiempo de generación en generación, por lo que transmiten las características básicas de la especie a sus descendientes. Es importante trabajar en clase con la idea de continuidad de la vida y de transmisión de la información. Y también diferenciar la dualidad entre unidad-diversidad (unidad -características básicas de la especie- y diversidad -características individuales-).

Además de darse la reproducción a nivel de individuo, se da también a nivel celular. Esto permite a los seres vivos crecer (aumentar de tamaño) y desarrollarse (modificar órganos -por ejemplos los sexuales- o la estructura -metamorfosi-). Para algunos alumnos puede ser difícil reconocer que organismos en diferentes etapas de metamorfosis pertenecen a la misma especie.

Por otra parte y fruto de la conjugación de los dos aspectos de la reproducción mencionados, los seres vivos pasan por ciclos. Los ciclos de vida pueden ser de una variedad muy amplia, pero tienen aspectos comunes que se pueden destacar. Por otra parte la relación entre el ciclo de vida y las condiciones del medio es muy importante. Sabemos que los ciclos de vida se llevan a cabo en condiciones específicas para cada especie, y la alteración de estas condiciones rompe los ciclos o los desvía.

La función de reproducción
Hablamos de la continuidad de la vida y de la transmisión de la información
Nos situamos a nivel de individuo y a nivel de célula
Relacionamos el ciclo de la vida y las condiciones del medio
¡Recurso!
Ecosistema
Definimos los elementos de un ecosistema
La unidad básica del ecosistema es la población
Entendemos el ecosistema con las mismas entidades teóricas que usamos para entender los seres vivos
Hablamos de las redes tróficas y el impacto humano
Biodiversidad
y evolución

Una especie biológica es un grupo natural de individuos que pueden cruzarse entre sí, pero que están aislados reproductivamente de otros grupos afines.

Definimos la diversidad de la vida
Relacionamos la herencia y la mutación con la estabilidad de los ecosistemas
Hablamos de evolución biológica y de adaptación, rompiendo con la idea de que los seres vivos "se adaptan" al medio por ellos mismos
Definimos la especiación y relacionamos los fósiles con el estudio de la historia de la Tierra
En la clasificación de la biodiversidad pasamos de los cinco reinos a los tres dominios
Cambiamos la idea de conservación de especies por la idea de conservación
de hábitats

Es un sistema natural que está formado por una comunidad de seres vivos -plantas, animales, hongos, algas, protozoos y bacterias- (la biocenosis), que se clasifican en diferentes niveles tróficos (productores, consumidores -depredadors, descomponedores...-), y el lugar físico donde estos seres vivos viven y se relacionan - agua, luz, temperatura y suelo- (el biotopo).

Dentro de un ecosistema los individuos de una misma especie forman poblaciones. El conjunto de diferentes poblaciones de un ecosistema recibe el nombre de comunidad. El hábitat es el lugar físico de un ecosistema donde vive una especie y donde se encuentra adaptada.

En el modelo 'ecosistema' utilizamos las mismas entidades teóricas que para el ser vivo pero la unidad básica en este caso no es el organismo sino la población. Cada una de estas poblaciones también:

 

  • intercambia materia y energía con el medio, es decir, en un ecosistema los materiales (el oxígeno, el carbono...) se transforman cíclicamente, y la energía fluye tanto dentro de los organismos, a través de la nutrición, como fuera de ellos (la proveniente del Sol o de un fuego).

  • se relaciona con el medio y responde, modificándolo, dentro de las limitaciones de lo que entendemos por adaptación (que permite interpretar las interacciones a nivel de biotopo y biocenosis así como los impactos ambientales y sus consecuencias para la población),

  • se reproduce y transfiere información en el espacio y el tiempo (sucesiones, fluctuaciones...).

Al estudiar un ecosistema se tienen en cuenta las complejas interacciones entre los organismos que viven en él. Estas interacciones se dan a través de lo que se denomina red trófica o red alimentaria que es una serie de cadenas alimentarias que se establecen de forma lineal entre organismos que pertenecen a diferentes niveles tróficos. La energía se degrada (aumenta la entropía) en cada nivel de la cadena y sólo los productores, a partir de la fotosíntesis, disminuyen el nivel de entropía del sistema.

Hay muchos y variados ecosistemas, desde un bosque o un lago hasta el tronco de un árbol muerto, pero debido a la influencia y la acción del hombre en una escala hasta ahora nunca conocida, se están destruyendo en gran cantidad. Algunos de los impactos ambientales de la actividad humana sobre los ecosistemas se relacionan con la destrucción y fragmentación de los hábitats, el cambio climático, la contaminación, las especies introducidas, la sobreexplotación..., ya que estos factores y otros afectan a cómo se intercambia materia y energía, a cómo se relacionan las poblaciones o a cómo se reproducen y se transmite la información. Pensamos por ejemplo, en lo que ocurre cuando se introduce una especie invasora en un ecosistema.

 

 

 

 

La diversidad de la vida se puede entender como las diversas formas en que los seres vivos realizan las funciones básicas y tiene que ver con sus genes, que regulan las limitaciones propias de cada especie, pero también con las diferentes condiciones ambientales del lugar donde viven. Si los cambios del medio son mayores que los límites propios de una especie determinada, ésta puede desaparecer porque sus individuos dejan de relacionarse, de nutrirse y de reproducirse. Por lo tanto, aprender a clasificar los seres vivos no se puede reducir a memorizar los nombres de los diferentes grupos sino que habrá que dedicar tiempo a identificar los criterios que han llevado a la actual clasificación.

Cada organismo es único en función de la herencia. La diversidad más evidente proviene de la reproducción sexual, ya que los descendientes combinan al azar características del macho y de la hembra (espermatozoides-polen/óvulos). Entre los organismos de una especie con reproducción asexual también hay diversidad, ya que existen mecanismos de intercambio de información que permiten cierta variabilidad, pero no tanta como en la sexual.

 

También se produce variabilidad por mutación, que son cambios en el material genético de cualquier célula (de sus características). Cuando ésta afecta a las células reproductoras, los cambios se transmiten a la generación siguiente generando diversidad biológica.

La biodiversidad es una gran ventaja para la estabilidad de un ecosistema porque ante cambios en él algunos organismos de una especie y algunas especies tienen más probabilidades de sobrevivir. Si todos los organismos fueran iguales, ante un pequeño cambio todos morirían. Si desapareciera toda una especie, desaparecería un eslabón de una cadena trófica y podría repercutir en el conjunto del ecosistema o incluso del planeta. Por eso es tan importante conservar la biodiversidad desde el punto de vista ambiental.

Los seres vivos que sobreviven en un ecosistema son aquellos que, por sus propias características, tienen más probabilidades (más éxito) de reproducirse que otros. Su descendencia heredará sus rasgos y, por tanto, estarán más adaptados al medio (no se adaptan, ideas que a menudo se confunden). Este proceso es lo que llamamos selección natural y su resultado es la adaptación.

A lo largo del tiempo, este proceso de selección natural ha ido dando como resultado la gran biodiversidad que caracteriza a los ecosistemas del planeta. Es lo que se denomina proceso evolutivo o evolución biológica. De los individuos que llegan a un nuevo hábitat sobreviven aquellos que tienen más éxito reproductivo. Estos serán los seleccionados y en generaciones posteriores serán tan diferentes a los fundadores como para no reconocerse y, por lo tanto, se generará una nueva especie. A este proceso lo llamamos especiación. Ha habido organismos que actualmente no existen y sabemos, a través de los fósiles, que han poblado nuestro planeta; así podemos reconstruir la historia de la Tierra. Para los alumnos hasta 4º de primaria les es difícil representarse el tiempo geológico y pueden situar los dinosaurios conviviendo con hombres primitivos.

 

Desde la ciencia, la diversidad de seres vivos se clasifican en función de sus características. Se diferencia entre cinco reinos o dominios: animales, plantas, hongos, algas y protozoos, y bacterias. Sin embargo, actualmente la comunidad científica y de acuerdo con las investigaciones recientes propone una clasificación en tres dominios: uno para las bacterias primitivas (Arquea), otro para las bacterias actuales (Bacteriae) y otro dominio para todos los Eucariae. La razón es la "relativa proximidad evolutiva" de plantas, animales, hongos, algas y protozoos y, en cambio, la "diversidad y lejanía evolutiva" de las bacterias.

Pero la diversidad no sólo tiene que ver con los diferentes tipos o formas de seres vivos existentes, sino también versa sobre las diferentes relaciones que se establecen entre ellos. Así, al hablar de ecosistemas no sólo hablamos de los animales, plantas, hongos o bacterias que viven, sino de toda una trama de relaciones de varios tipos que entre ellos se establecen (mutualismo, donde dos especies se relacionan y ambas obtienen beneficios; parasitismo, donde una especie sale perjudicada; etc.).

Por lo tanto, deberíamos cambiar la idea de conservación de especies por la de conservación de hábitats (del medio donde viven), teniendo presente la diversidad de especies y de relaciones que se establecen. Se sabe que los esfuerzos de conservación de especies son importantes, pero hoy en día se asume que la complejidad de los ecosistemas es tal que es imposible preservar las especies sin preservar al mismo tiempo los ecosistemas donde viven.

 

  • Preguntas de interés pueden ser:

¿Qué hay en un bosque (o en un ecosistema)?

¿Dónde están situados los diferentes organismos? ¿Por qué están en este lugar y no en otro?

 

¿Qué necesitan estos organismos para vivir?

 

¿Cómo sería la vida de tal animal en un día de su vida en el ecosistema?

 

¿Cómo se interrelacionan los organismos?

 

¿Cómo afecta a tal ecosistema el viento, la lluvia, la sequía...?

 

¿Qué le entra y qué le sale a un bosque? ¿Qué pasa entre que entra... y sale...?

 

¿Cómo era el bosque hace tantos años? ¿Y como puede dentro de xx años?

 

¿Qué pasaría si no hubiera microorganismos en un bosque?

 

Cuando un bosque se quema, ¿se quema todo? ¿Se mueren todos los animales y plantas? ¿Qué cambia cuando hay un incendio y qué no cambia? ¿Cómo se recupera un bosque después de un incendio? ¿De qué depende? ¿Puede que haya bosques que no se regeneren? ¿Es lo mismo si llueve que si no llueve? ¿Cómo se podrían prevenir los incendios?

 

En un pueblo se han derramado productos tóxicos en el río que pasa por un bosque. ¿Cómo puede cambiar este bosque?

¿Qué puede pasar si cogemos las flores de un bosque, o desaparece tal animal?

  • Preguntas de interés pueden ser:

 

¿En qué se parecen y en qué se diferencian tales organismos? ¿Qué tienen en común? ¿Su manera de digerir los alimentos es similar (o de respirar ...)?

¿Cómo se puede saber si la ballena es un pez (u otros)? ¿En qué hay que fijarse para saber si un gusano y una serpiente forman parte del mismo grupo de seres vivos?

¿En qué nos parecemos a una planta y en qué nos diferenciamos?

 

¿En qué se diferencian los dientes de un herbívoro y de un carnívoro? ¿Por qué son diferentes?

¿Todos los individuos de una misma especie son iguales (o todos los conejos son iguales)? ¿En qué se parecen y en qué se diferencian?

 

¿Donde encontramos caracoles blancos y caracoles marrones? ¿Cómo lo explicamos?

¿Cómo se explica que algunos animales parece que se escondan y otros quieran llamar la atención?

¿Qué ventaja le aporta al búho el hecho de tener las plumas del mismo color que el tronco de los árboles?

 

¿Hay animales y plantas que existieron hace muchos años y ahora no habitan la Tierra? ¿Cómo lo podemos saber?

 

¿Cómo puede ser que una especie pueda desaparecer? ¿Cómo puede ser que aparezcan nuevas?

¿Podría ser que la utilización de pesticidas favoreciera el crecimiento de especies resistentes? ¿Cómo se puede explicar?

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