Biología 3 ES - serie Huellas by Macmillan Publishers S.A.

HUELLAS

BIOLOGÍA LA INFORMACIÓN Y LA COMUNICACIÓN EN LOS SERES VIVOS

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1 r CAPÍTULO 2

Estímulos lumínicos Los estímulos lumínicos constituyen una de las principales fuentes de información del ambiente para una gran parte de las especies animales. Los receptores que captan este tipo de estímulo se llaman GPUPSSFDFQUPSFT; por lo general, se trata de materiales que reaccionan al recibir luz: los GPUPQJHNFOUPT. Según el grado de complejidad del ser vivo, los fotopigmentos se localizan en estructuras muy diversas, que varían en tamaño, forma y sensibilidad, y también en cuanto al espectro lumínico que captan. A pesar de estas variantes, estas estructuras (que pueden ser órganos complejos o contar apenas con unas pocas células) reciben de manera general, en los animales, la denominación de ojos.

Si bien no se trata de animales, muchos protozoos unicelulares poseen manchas oculares, compuestas por una lente y una capa de pigmentos sensibles a la luz. Estas estructuras son muy simples y no son capaces de formar imágenes, pero les permiten responder a los cambios de intensidad lumínica y acercarse a una fuente luminosa o alejarse de ella.

Algunos animales invertebrados, como las lombrices de tierra, tienen células con fotopigmentos distribuidas por toda la superficie de su cuerpo, los fotorreceptores dérmicos. Estas estructuras son más sencillas y menos sensibles que los ojos de los vertebrados, pero resultan fundamentales para orientarse durante el desplazamiento y la regulación del ciclo reproductor, según el momento del año (percibido a partir de la cantidad de horas de luz diarias).

Ciertos invertebrados más complejos, como los calamares y los pulpos, presentan ojos más desarrollados, que pueden enfocar los rayos de luz, pues poseen una lente entre el medio exterior y la cámara donde están las células fotorreceptoras. Estas estructuras se llaman ojos en cámara, y les permiten distinguir formas simples.

La mayoría de los insectos y arácnidos poseen ojos compuestos, formados por muchas unidades llamadas omatidios. Cada omatidio es un ojo simple que capta un fragmento de la imagen final. Así, los insectos ven imágenes “en mosaico”.

mancha ocular

Un caso particular de ojos compuestos es el que presenta Ophiocoma wendtii, un invertebrado perteneciente al grupo de las estrellas de mar y los erizos de mar. Este animal tiene lentes sobre toda su superficie pero, a diferencia de las lombrices, aquellas procesan la información proveniente de las señales luminosas y funcionan como un ojo compuesto.

Los ojos de los vertebrados están formados por una cámara con un sistema de lentes que permiten enfocar las imágenes. Su estructura es similar a la de los ojos de los calamares, pero su capacidad de procesar información cristalino es mucho más compleja. La zona fotosensible es la superficie posterior de la cámara, donde convergen los rayos de luz que pasaron por la lente, y se llama retina. El iris es una región coloreada (la que define el color del ojo), que permite regular el tamaño del orificio por donde entra la luz, llamado pupila. La lente o cristalino se pupila encuentra justo detrás del iris, en contacto con la cámara, que está llena de iris una sustancia viscosa: el humor vítreo.

retina

humor vítreo

¿Qué ven los animales? La luz es un estímulo electromagnético compuesto por ondas de distinta energía, o diferentes MPOHJUVEFT EF POEB. Esto se detecta, por ejemplo, cuando se forma un arcoíris como consecuencia de la separación de los colores que componen la luz blanca solar. Los pigmentos de las estructuras fotorreceptoras varían entre los grupos de animales; por eso, a pesar de presentar “ojos”, no todos ven lo mismo. Los vertebrados, por ejemplo, captan longitudes de onda entre 400 y 740 nanómetros (1 nm = 0,000001 mm) mediante diferentes pigmentos; esto les da la capacidad de ver en colores. Muchos insectos pueden ver luz ultravioleta, de menos de 400 nm, invisible para los seres humanos. Las serpientes y muchos peces, como también los mosquitos, perciben radiación infrarroja, mayor a 800 nm. Este último tipo de energía es emitida por cualquier objeto o cuerpo, y depende de su temperatura.

La visión infrarroja es muy útil para diversos seres vivos, en ambientes con escasa cantidad de luz.

ACTIVIDADES 1. La posición de los ojos en los vertebrados puede ser frontal (como en los felinos, el águila, el lobo y los primates) o lateral (como en los peces, muchas aves, los equinos y los rumiantes). a. ¿Qué diferencias puede implicar esta característica para la visión de cada especie animal? b. ¿De qué manera les parece que afecta esto en su supervivencia?

2. Con una cámara digital, saquen una fotografía mientras presionan un botón del control remoto de la televisión. a. ¿Qué ocurrió? b. ¿Cómo podrían explicarlo?

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1 r CAPÍTULO 2

Estímulos mecánicos En algunos estímulos —como el tacto, la presión, el sonido y las vibraciones— interviene una fuerza que provoca el movimiento de un cuerpo u objeto. Por eso, se los llama FTUÓNVMPT NFDÈOJDPT. Los receptores del organismo capaces de detectar este tipo de estímulos se llaman NFDBOPSSFDFQUPSFT, y permiten captar permanentemente información del ambiente, ya que se distribuyen por todo el cuerpo. En general, los mecanorreceptores son estructuras que poseen pequeños “pelos” o cilias, muy sensibles, que se mueven fácilmente al captar una vibración, y así sensan el estímulo. En la piel de los mamíferos, existen diferentes mecanorreceptores; cada uno capta un tipo de vibración diferente. Una gran parte de estos receptores está relacionada con el tacto, que es la capacidad de percibir la textura, la temperatura y la dureza de los objetos. Los receptores sensibles al tacto y a la presión, por ejemplo, se localizan en las capas más profundas de la piel, próximos a los músculos y a los tendones. Cada uno está compuesto por una terminación nerviosa rodeada de capas de tejido muy delgadas, como las de una cebolla. Al presionar sobre cualquier punto de esta cápsula, se produce la deformación del nervio en su interior, que transmite la información en forma de impulso eléctrico. Según la intensidad del estímulo, varía la corriente emitida por la fibra nerviosa; si se supera cierto valor, se produce la sensación de dolor. Sin embargo, estos mecanorreceptores se “amoldan” fácilmente a las nuevas condiciones. Por eso son muy sensibles frente a estímulos mecánicos puntuales y breves, pero si estos se mantienen en el tiempo, los mecanorreceptores dejan de responder. Por ejemplo, si nos ponemos antiparras o alguna prenda ajustada, sentiremos la presión en el momento inicial, pero luego de unos minutos, dejaremos de percibirla. presión

cápsula

fibra nerviosa

Los estímulos mecánicos se perciben mediante movimientos en los componentes de los mecanorreceptores.

Al aplicar una presión, la fibra nerviosa del mecanorreceptor se deforma.

Diversos receptores táctiles

receptores táctiles

Algunos receptores táctiles presentes en mamíferos y en varios vertebrados consisten en terminaciones nerviosas libres en los tejidos más superficiales del cuerpo, como la piel. En el ser humano, por ejemplo, la mayoría de los receptores táctiles se ubican en la lengua, en los labios y en las puntas de los dedos. Además, los pelos nacen de una estructura llamada GPMÓDVMP QJMPTP, que también posee mecanorreceptores. Los insectos y otros invertebrados poseen receptores táctiles distribuidos por todo el cuerpo, especialmente en las antenas y en las patas, que reciben el nombre de TFOTJMBT. Algunos de estos receptores están compuestos por setas o pelos conectados a una célula nerviosa, y son parte del esqueleto externo del animal. Otros son más complejos y consisten en órganos conformados por varias células sensoriales. Además de ser táctiles, estas estructuras son sensibles a las vibraciones. Los peces y algunos anfibios acuáticos perciben los movimientos en el agua mediante células sensoriales especiales. Cada uno de estos mecanorreceptores está formado por células con cilias que se doblan como consecuencias de las perturbaciones en el agua. Estos receptores reciben el nombre de OFVSPNBTUPT, y se ubican por lo general en la superficie del cuerpo. En algunos peces, en cambio, los neuromastos están localizados en forma de línea a lo largo del cuerpo del animal, y por eso se los llama MÓOFB MBUFSBM. Este sistema sensorial les permite orientarse y localizar a otros seres vivos, como sus presas o sus predadores, cuando estos se desplazan en el agua.

pelo

folículo piloso

mecanorreceptor

terminaciones nerviosas

En la piel se localizan receptores táctiles que perciben estímulos mecánicos y otros estímulos, como la temperatura.

Los insectos, como esta hormiga, poseen sensilas, o pelos táctiles, que captan los estímulos mecánicos del ambiente.

CIENCIA EN ACCIÓN

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¿Cómo funcionan las pantallas táctiles? Cada vez es más común que los dispositivos electrónicos, como los smartphones y las tabletas, posean pantallas táctiles. Este tipo de pantallas puede funcionar de diferentes maneras. Algunas poseen dos capas entre las que circula una corriente eléctrica; cuando se presiona sobre la pantalla, ambas capas quedan en contacto, y el procesador del equipo calcula sus coordenadas. Otros dispositivos detectan las variaciones eléctricas; como el cuerpo humano es conductor de la electricidad, provoca un cambio en la carga eléctrica de un sector de la pantalla, al tocarlo con los dedos. ii Las TIC como construcción cultural.

línea lateral La línea lateral es un sistema sensorial, que poseen algunos peces, formado por mecanorreceptores.

ACTIVIDADES 1. ¿Qué es el tacto? ¿Qué tipos de receptores intervienen en el tacto? 2. Hagan una lista con los estímulos mecánicos que conozcan. 3. Subrayen las palabras principales de estas páginas y elaboren con ellas un mapa conceptual sobre los estímulos mecánicos en los animales.

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1 r CAPÍTULO 2

Estímulos sonoros El sonido consiste en ondas que se transmiten por un medio físico, como el agua o el aire, y generan una vibración. Es decir, se trata de un estímulo mecánico. Una forma de comprender este fenómeno es imaginándose las ondulaciones que produce una piedra al caer en la superficie calma de una laguna. Entre las características de los sonidos, está su altura, que depende de la velocidad a la que vibran los materiales. Si lo hacen de manera lenta, el sonido es grave; mientras que si la vibración es rápida, el sonido es agudo. El oído es un órgano sensorial especializado en detectar vibraciones sonoras. Sin embargo, no todos los animales con oídos escuchan lo mismo, pues las alturas sonoras que perciben varían entre los diferentes grupos de organismos. Por otra parte, a pesar de que relacionarnos con el entorno mediante sonidos nos parezca muy normal, la mayoría de los animales —en especial, los invertebrados— no tiene esta capacidad. Detectar sonidos no solo es útil para escapar de posibles predadores o para cazar presas, los animales que presentan este sentido han desarrollado formas de comunicación entre sí, por ejemplo, para emitir avisos o alertas al resto de los individuos de la población o buscar pareja. Las arañas, los crustáceos y algunos insectos como las cigarras, los grillos y las polillas, son los únicos invertebrados que detectan sonidos. En estos casos, el oído consiste en una cámara de aire cubierta por una membrana, el tímpano, que transmite y amplifica las ondas sonoras que capta; de manera similar al funcionamiento de un tambor. Además, las sensilas sobre su cuerpo también les permiten captar sonidos.

Los grillos y los saltamontes tienen los oídos en las patas delanteras.

CIENCIAS EN LA NET

oído

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Un simulador virtual de sonidos Para experimentar cómo se oyen sonidos de diferentes características, pueden bajar y explorar el simulador sobre percepción de sonido, elaborado por la Universidad de Colorado (Estados Unidos), disponible en la dirección: http://bit. ly/18lVBhR. Comparen su percepción del estímulo al variar la cantidad de fuentes que emiten sonido. ¿Qué ocurre cuando se modifica la presión del aire? ¿A qué se debe este fenómeno? ii Uso de TIC en la búsqueda y análisis de información.

Los oídos en los vertebrados El oído está formado por una cavidad cerrada por el tímpano y presentímpano ta un eje, llamado DPMVNFMB, que une esta membrana con otra estructura más desarrollada: el oído interno. Este es el órgano realmente sensorial, ya que posee células ciliadas que se deforman como respuesta a las vibraciones sonoras, conectadas a fibras nerviosas. En los mamíferos, como el ser humano, el órgano sensorial que percibe las vibraciones sonoras está compuesto por tres partes principales: El oído externo funciona como un embudo: concentra las ondas soEl oído de las ranas está noras y las transmite hasta el tímpano. La oreja recoge las vibraciones, que formado por una cámara que circulan a través del canal auditivo hasta el oído medio. amplifica las ondas sonoras, En el oído medio, las ondas se amplifican, es decir, aumentan su iny por un órgano sensorial con mecanorreceptores. tensidad —en el ser humano, por ejemplo, lo hacen hasta 90 veces—. Esta región se compone del tímpano y de una serie de pequeños oído oído oído externo medio interno huesos que conducen el sonido hasta el oído interno. En el oído interno, es donde se encuentran los mecanorreceptores. Esta parte consiste en una cavidad hueca en los huesecillos huesos del cráneo, donde se ubica una serie de canales enrocóclea llados llenos de líquido, llamados DØDMFB o DBSBDPM. Las células ciliadas tapizan el interior de estos canales y están conectadas con células nerviosas. Según la cantidad de células receptoras nervio que se estimulen y la forma en que lo hagan, diferenciamos auditivo sonidos de distinta intensidad o volumen y timbre. canal auditivo En la mayoría de los vertebrados, el sistema de audición es similar. Las principales excepciones son que los peces solo tímpano oreja o tienen oído interno, ya que el sonido se transmite mejor en el pabellón agua. Los reptiles, como los anfibios, carecen de oído externo. Las aves pueden oír casi lo mismo que el ser humano, pero su capacidad para detectar cambios en la intensidad de las vibraciones es mayor. Algunos animales, como los murciélagos y los delfines, emiten sonidos muy agudos o ultrasonidos (inaudibles para el ser humano) y captan el eco de estas ondas sonoras cuando “rebotan” en objetos o seres vivos. Así generan una “imagen” auditiva, y pueden Las aves no tienen oreja, por eso precisan rotar moverse con facilidad en la oscuridad. la cabeza para percibir Otros animales, como las ballenas y los elefantes, se comunican a través de grandes sonidos que provienen distancias mediante infrasonidos, vibraciones muy lentas que el ser humano no detecta. de distintas direcciones.

* * *

ACTIVIDADES 1. ¿El sonido se propaga mejor en el aire o en el agua? ¿Por qué? Hagan la prueba de colocar dos globos, uno con aire y otro con agua, sobre una mesa. Den golpes suaves en la mesa y coloquen el oído sobre los globos. ¿Se comprobó su hipótesis?

2. En grupos, elaboren un modelo del oído humano utilizando diferentes materiales. Luego, expliquen la percepción del sonido a sus compañeros. Pueden grabar su explicación en video y proyectarla para toda la clase.

1 r CAPĂ?TULO 2

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EstĂmulos quĂmicos

Algunos insectos pueden detectar olores a varios kilĂłmetros. La polilla Saturnia pavonia, por ejemplo, es capaz de percibir el olor hasta a 11 km de distancia de la fuente que lo originĂł.

Los estĂmulos quĂmicos determinan la alimentaciĂłn de hormigas y de otros insectos que perciben, por ejemplo, el nĂŠctar de las flores o un lĂquido azucarado mediante quimiorreceptores en sus bocas y antenas.

Otro tipo de estĂmulos que son capaces de detectar los animales son los estĂmulos quĂmicos. Esta forma de percepciĂłn estĂĄ presente en organismos tan simples como las bacterias y los protozoos; por esto, se trata del sistema sensorial mĂĄs primitivo: todos los seres vivos lo poseen. En este caso, los organismos sensan la presencia de sustancias quĂmicas mediante RVJNJPSSFDFQUPSFT. Los seres vivos mĂĄs complejos, como los insectos y los vertebrados, captan las seĂąales quĂmicas y transmiten la informaciĂłn mediante terminales nerviosas, que conducen a la elaboraciĂłn de la respuesta. Sin embargo, en los organismos unicelulares no es necesaria esta transformaciĂłn del estĂmulo quĂmico en una seĂąal elĂŠctrica; la respuesta se ejecuta en la Ăşnica cĂŠlula que los conforma. AsĂ, las amebas, los paramecios y las bacterias localizan el alimento, sensan la cantidad de oxĂgeno en el medio y se alejan de compuestos tĂłxicos. Las sustancias quĂmicas que perciben los animales pueden ser gaseosas â&#x20AC;&#x201D;es decir, estar disueltas en el aireâ&#x20AC;&#x201D; y actuar a distancia, o encontrarse en estado sĂłlido o lĂquido y ejercer su acciĂłn por contacto. En general, la detecciĂłn de estĂmulos quĂmicos a distancia recibe el nombre de TFOUJEP EFM PMGB UP, mientras que cuando la percepciĂłn de estos se lleva a cabo por contacto, se conoce como TFOUJEP EFM HVTUP. En los vertebrados, estos sentidos se localizan en Ăłrganos diferentes y especializados; pero en la mayorĂa de los invertebrados, las mismas estructuras cumplen ambas funciones. Las lombrices de tierra, por ejemplo, detectan la acidez del suelo mediante quimiorreceptores distribuidos por todo su cuerpo. Las hormigas, las abejas y las avispas poseen quimiorreceptores en cĂŠlulas sensoriales ubicadas en la boca y en las antenas. Otros insectos, como las mariposas, las polillas y las moscas, tienen estas cĂŠlulas sensibles a estĂmulos quĂmicos tambiĂŠn en las patas. ESTUDIO DE CASO

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ÂżLa comunicaciĂłn de las hormigas con las orugas, o para detectar a una compaĂąera de nido muerta, es a distancia o por contacto? ÂżQuĂŠ ventajas o desventajas puede presentar cada uno de estos comportamientos para los individuos involucrados? ii Explicar fenĂłmenos a partir de teorĂas y observaciones personales.

El olfato El sentido del olfato percibe estímulos químicos a distancia y en muchos animales determina los comportamientos relacionados con la alimentación, la selección de pareja y la delimitación territorial. En los vertebrados, los receptores del olfato se localizan en la cavidad nasal. Allí, las sustancias olorosas quedan retenidas en una capa de mucus, donde se disuelven y pueden ser sensadas. Luego se genera una señal eléctrica que es analizada en el cerebro; esta información afecta también a las emociones y a los pensamientos. El ser humano no posee este sentido muy desarrollado; aun así, es capaz de detectar unos 10.000 olores diferentes. Los perros, por su parte, tienen un sentido del olfato un millón de veces más sensible que el humano.

Las serpientes captan los olores con la lengua y la acercan hacia el órgano de Jacobson (ubicado cerca de la nariz), que los sensa.

Las feromonas Las sustancias químicas que son producidas por los propios seres vivos y que intervienen en su comunicación se llaman GFSPNPOBT. Estos estímulos son detectados a distancia por el sentido del olfato, y funcionan tanto entre individuos de la misma especie como entre especies diferentes. Las hormigas, termitas, abejas y otros insectos sociales pueden reconocer a un compañero de nido mediante este tipo de señales. Estos animales también utilizan feromonas para marcar el sendero y para emitir señales de alarma. Además, algunas feromonas funcionan como hormonas recibidas de forma externa y regulan, por ejemplo, la maduración sexual de los individuos. Ciertos mamíferos producen este tipo de sustancias junto con la orina o en glándulas especiales, que determinan su comportamiento reproductivo (como la elección de pareja) o les permiten marcar su territorio.

Los zorrinos emiten feromonas en situaciones de peligro, para defenderse de sus depredadores.

CIENCIAS EN LA NET

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Comunicarse mediante el olfato Entren a http://youtube/ 1JcRsF6Hq_U. Allí encontrarán una charla de Martín Bonadeo, presentada durante un ciclo de TEDx Rosario, sobre la comunicación a través del olfato en los seres humanos. Luego de mirarla, respondan a estas preguntas: ¿Cómo se nombran los olores? ¿Por qué nos bañamos? ¿Para qué sirve, desde un punto de vista sensorial, que dos personas se besen? ii Uso de TIC en la búsqueda y análisis de información.

CIENCIA EN LA HISTORIA

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Las primeras investigaciones sobre las feromonas Ya en 1887, Charles Darwin (1809-1882) reconoció que los animales secretaban sustancias que provocaban efectos específicos, como la atracción sexual. Recién en 1932 el fisiólogo alemán Albrecht Bethe (1872-1954) nombró a estos compuestos ectohormonas. En 1959, el bioquímico alemán Peter Karlson (1918-2001) y el zoólogo suizo Martin Luscher (1917-1979) propusieron reemplazar el término por feromona, dado que ectohormona generaba una contradicción, ya que hormona se define como una sustancia producida por glándulas de secreción interna. ii La ciencia como construcción histórica y cultural.

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1 r CAPÍTULO 2

El gusto Los receptores del gusto y del olfato son bastante similares, por ejemplo, en ambos casos es necesario que las sustancias químicas se disuelvan para poder ser percibidas. En los vertebrados, esto ocurre en el mucus de la cavidad nasal con los estímulos olorosos, y en la saliva que se produce en la boca con las sustancias gustativas. En los insectos, los receptores del gusto se localizan en sensilas distribuidas en la boca y en las patas. Un pelo sensorial posee cuatro tipos de quimiorreceptores, que captan, cada uno, un estímulo particular; por ejemplo, sal o azúcar. En los vertebrados, el gusto se detecta en la boca, especialmente en la lengua, donde están las QBQJMBT HVTUBUJWBT, que consisten en un grupo de células sensoriales. Al igual que en los insectos, el ser humano distingue unos pocos sabores

básicos: ácido, salado, amargo, dulce y VNBNJ (término japonés que significa “sabor delicioso”, presente en ciertos alimentos como el tomate maduro y la salsa de soja), que pueden relacionarse con papilas gustativas diferentes. La integración de la información de las sustancias gustativas, junto con los olores de los alimentos, nos permite percibir múltiples sabores.

El sabor de los alimentos depende también de los olores que llegan a la cavidad nasal por la nariz y la garganta.

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EX P E R I M E NTO S E N P A P E L ¿Los quimiorreceptores son específicos? HIPÓTESIS: cada quimiorreceptor es capaz de percibir un cierto gusto. PREDICCIÓN: si se mide el impulso nervioso provocado por un estímulo gustativo, solo un tipo de receptor mostrará actividad. PROCEDIMIENTO: se fijó una mosca a una varilla con cera. Luego, se insertó en una sensila un microelectrodo que mide la variación en la corriente eléctrica. Se colocaron estímulos (carne, miel y sal licuadas) en una gota sobre la sensila, y se observó qué quimiorreceptor respondía en cada caso.

RESULTADOS: cada receptor resultó sensible a una clase particular de sustancia, es decir, produjo una mayor corriente debido al impulso nervioso elaborado. Pero, a su vez, detectó una amplia gama de estímulos químicos con distinta intensidad. CONCLUSIÓN: los alimentos estimulan múltiples receptores gustativos. Al procesar esta información en el cerebro, se detecta una gran variedad de gustos, mucho mayor que los cuatro correspondientes a los quimiorreceptores. ii Análisis de datos experimentales.

ACTIVIDADES 1. ¿Por qué la quimiorrecepción es llamado en estas páginas “el sentido más primitivo”?

3. ¿Qué comportamientos determinan los estímulos químicos? Hagan una lista detallada.

2. ¿Todos los estímulos químicos son percibidos de manera consciente? Den ejemplos.

4. Cuando una persona está resfriada, ¿percibe de igual manera el sabor de los alimentos? ¿Por qué?

Formas de contaminación que alteran la percepción de los animales El desarrollo de las actividades humanas —como las industrias, el transporte y la vida en grandes ciudades— afecta de maneras muy diversas el comportamiento y la percepción sensorial de los animales. Las luces de las ciudades alteran la cantidad de horas de luz natural diaria y provocan contaminación lumínica. El gran resplandor que emiten los centros urbanos perturba la migración de las aves que se guían por las estrellas; y el momento en que estas cantan, ya que ven alterado su “reloj interno”. Esta contaminación también altera el compor tamiento de los insectos, que chocan contra las fuentes de luz, y mueren. Muchos animales aprovechan la oscuridad de la noche para descansar, cazar o protegerse de los depredadores, y la contaminación lumínica perturba estos comportamientos relacionados con la alimentación, la reproducción y la supervivencia de los organismos. Por otra parte, las actividades humanas como el transporte, las construcciones y las industrias producen ruidos que pueden resultar perjudiciales tanto para los seres humanos como para el resto de los seres vivos. La contaminación sonora provoca disminución en la capacidad auditiva, irritación, cansancio y mareos. El ruido de los helicópteros y el despegar de los aviones ahuyentan a las aves y a otros animales, alterando los ecosistemas cercanos. Los barcos, a su vez, producen vibraciones que afectan el desarrollo de los seres vivos marinos, como los cangrejos, y alteran la comunicación de las ballenas y de los delfines, lo que provoca su desorientación, sordera y, en algunos casos, su muerte. Como resultado, en mayor medida, de la actividad industrial, se vierten sustancias químicas al aire, al agua y al suelo que pueden resultar tóxicas para muchos animales. La contaminación química provoca, por ejemplo, que las gaviotas pierdan el sentido del equilibrio y caigan al suelo, y que otras aves no puedan realizar el cortejo que les permite aparear-

se. También perturba la percepción de las feromonas entre ciertos anfibios, como los tritones, y produce irritación en la mucosa nasal y en los ojos en los mamíferos.

La contaminación lumínica se produce, entre otras cosas, por el mal uso de los equipos de iluminación, que se colocan apuntando hacia el horizonte en vez de hacia el suelo.

Las ballenas suelen asustarse al percibir ruidos de sonares (equipos de detección por sonido usados por los barcos) y suben a la superficie rápidamente, sin lograr la descompresión adecuada, lo que puede causarles la muerte.

¿Les parece que estas formas de contami*nación solo afectan a los animales salvajes? ¿De qué manera perturban a los humanos? ¿Qué medidas podrían tomarse para *minimizar las fuentes de contaminación? Propongan algunas y luego complementen sus propuestas con información sobre el tema que hallen en enciclopedias o en Internet. ii Relación entre ciencia, tecnología, sociedad y ambiente.

Ciencia en acción

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1 r CAPÍTULO 2

Otros tipos de estímulos La luz, las vibraciones y las sustancias químicas no son los únicos tipos de estímulos que detectan los animales; existen muchos otros que complementan su percepción del ambiente que los rodea, y les permiten, por ejemplo, orientarse, saber si se están moviendo o si están quietos, sentir la temperatura del aire o de un objeto y percibir estímulos eléctricos.

ne pequeñas partículas, denominadas PUPMJUPT. El funcionamiento del sentido del equilibrio es similar al de los invertebrados, ya que los receptores responden según dónde se depositen los otolitos. 1. Los cilios de las células sensoriales se reúnen en una cápsula llamada cúpula.

2. Cuando la cabeza cambia su orientación o se mueve, la sustancia gelatinosa del oído interno presiona contra la cúpula y mueve los cilios.

flujo de endolinfa

La gravedad En la mayoría de los animales, el sentido del equilibrio está relacionado con la audición. En ambas funciones intervienen HSBWJSSFDFQUPSFT —un tipo de mecanorreceptores— que detectan el movimiento de cierto líquido o de partículas dentro de estructuras especiales. En los invertebrados, el equilibrio depende de la posición de unos granos de arena, llamados FTUBUPMJUPT, dentro de una cavidad tapizada con células ciliadas sensoriales. Según la posición del estatolito, que siempre se deposita en la zona más baja de la cavidad, se ejerce una fuerza sobre distintas células receptoras, que transmiten la información al cerebro, donde se procesa la información acerca de la posición del cuerpo. En los seres humanos y en otros mamíferos, la gravedad se percibe en el oído interno. En este órgano hay células ciliadas con gravirreceptores, cubiertas por un material gelatinoso que contiecélulas receptoras ciliadas cilios

estatolito

Los cangrejos y las langostas poseen los estatolitos cerca de la base de sus antenas.

cúpula cilios células ciliadas

fibras nerviosas movimiento del cuerpo 3. Los gravirreceptores de las células ciliadas transmiten la información hacia el sistema nervioso. El sentido del equilibrio no solo percibe la posición del cuerpo, también permite detectar si este se encuentra en movimiento.

La electricidad Algunos peces, como la anguila eléctrica, son capaces de generar corrientes eléctricas. Cuando un ser vivo es alcanzado por esa corriente, la altera. Estos peces detectan la perturbación en la corriente eléctrica que produjeron mediante electrorreceptores; de esta manera, localizan a sus presas. Otros animales, como el ornitorrinco, los tiburones, las rayas y los bagres, poseen receptores de electricidad en su cuerpo que les permiten percibir los impulsos eléctricos producidos por los animales de los que se alimentan.

La temperatura Los termorreceptores detectan el frío y el calor, y participan en la regulación de la temperatura. Estos receptores están distribuidos en la superficie del cuerpo (la piel) y en su interior, donde sensan la temperatura interna. La termorregulación de los seres vivos es fundamental para el mantenimiento de su homeostasis.

El campo magnético Muchos animales pueden orientarse a partir de las líneas del campo magnético de la Tierra. A principios de 1970, el biólogo estadounidense William Keeton (1933-1980) demostró cómo influye este fenómeno en la migración de las aves. E XPERIMENTO S EN PAPEL

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El receptor magnético fue un misterio durante muchos años; en la actualidad, se sabe que existen depósitos de magnetita (un mineral que contiene hierro) en el cuerpo de ciertos animales. Este material es atraído por el campo magnético de la Tierra, es decir, actúa como una brújula. Junto con otros estímulos, como la luz solar y las estrellas, participa en la orientación de ciertas aves durante sus migraciones, permitiéndoles llegar a su destino, a miles de kilómetros, sin desviarse ni perderse. Otros animales, como el salmón, las tortugas marinas y el ser humano, poseen magnetita en los huesos del cráneo. En las abejas, este compuesto se encuentra en el abdomen; mientras que algunos moluscos lo poseen en los dientes.

¿Las palomas perciben el campo magnético terrestre? HIPÓTESIS: las palomas poseen un material en sus cabezas que les permite percibir el campo magnético terrestre y así orientarse durante el vuelo. PREDICCIÓN: si se ata un imán a la cabeza de las palomas, este ejercerá mayor atracción sobre el material magnético de sus cuerpos que el campo magnético de la Tierra, y las aves se desorientarán. PROCEDIMIENTO: Keeton sujetó pequeños imanes a las cabezas de un grupo de palomas, y una pequeña barra de cobre (del mismo peso y forma que los imanes) a las cabezas de otras palomas. Luego, las liberó y observó su comportamiento. RESULTADO: Keeton observó que las palomas con los imanes atados a la cabeza se desorientaban, ya que su capacidad de retorno se alteraba de manera significativa. En cambio, las palomas con las barras de cobre se orientaban correctamente. CONCLUSIONES: las palomas poseen un receptor capaz de percibir el campo magnético terrestre, que utilizan para orientarse durante vuelos largos. ii Análisis de datos experimentales.

Las truchas arcoíris convierten la información del campo magnético de la Tierra en impulsos nerviosos, y pueden orientarse en recorridos de más de 300 km.

ACTIVIDADES 1. Comparen la percepción eléctrica de la anguila con la ecolocalización de murciélagos y delfines. 2. Los receptores del dolor, o nociceptores, responden al calor, a la presión y a ciertas sustancias químicas. ¿Por qué creen es importante que los individuos tengan nociceptores? 3. Relacionen los receptores magnéticos con el funcionamiento de una brújula.

Taller de Ciencias

¿Las vacas se alinean según el campo magnético de la Tierra? Si observan con atención un grupo de vacas pastando, verán que la mayoría se posiciona siguiendo la misma orientación con su cuerpo. Esto puede interpretarse como parte de comportamientos involucrados en la termorregulación frente a situaciones adversas. Por ejemplo, en días fríos y soleados, las vacas se alinean de manera perpendicular al Sol, así la superficie de su cuerpo expuesta al calor es la mayor posible. Mientras que, en días fríos y ventosos, se ubican paralelas al viento, lo cual reduce la pérdida del calor corporal. ¿Pero por qué mantienen el mismo comportamiento cuando no hace frío ni hay viento?

[HIPÓTESIS DE TALLER] En condiciones ambientales favorables, es decir, cuando el clima es cálido y sin viento, las vacas orientan su cuerpo según el campo magnético terrestre, al pastar o descansar. [PREDICCIÓN] Si se analiza la posición de un número de vacas suficientemente grande respecto del campo magnético terrestre, la mayoría se encontrarán alineadas en sentido Norte-Sur. [MATERIALES] Computadora con acceso a Internet y con los programas Google Earth y PowerPoint instalados transportador lápiz anotador.

[PROCEDIMIENTO POR PASOS]

1. En grupos de dos o tres compañeros, enciendan la computadora y abran el programa Google Earth. Si no lo tienen, pueden descargarlo desde el sitio http://www.google.com.ar/ intl/es/earth/. 2. Busquen zonas donde se vean grupos de vacas. Los animales son visibles desde alrededor de 1,2 km de altura (este dato se muestra en la esquina inferior derecha del programa como “alt. ojo”). Algunos puntos que pueden utilizar son estos: 29 26 25 S, 61 44 44 O * Argentina: 33 51 46 S, 60 16 48 O * Argentina: Argentina: 37 29 33 S, 60 58 1 O * Francia: 54 41 N, 1 13 40 E * Francia: 45 * Alemania:455149214828N,N,1 216 574050E E * Holanda: 51 46 41 N, 5 26 54 E *

3. Seleccionen los campos. El ganado no debe es-

6. Superpongan cada brújula a la imagen del gana-

tar muy cerca de cursos de agua ni de zonas montañosas, ni pobladas.

do que corresponda.

4. Acerquen la imagen hasta unos 200 m de altura y tomen capturas de pantalla de las zonas elegidas. Para esto, presionen la tecla “imp. pant.”, arriba en el teclado. Luego, con las teclas “ctrl.” y “v”, peguen cada imagen en una diapositiva del programa PowerPoint.

5. Tengan en cuenta que el norte magnético terrestre no coincide exactamente con el geográfico (el Polo Norte). Para conocer su orientación en cada zona, ingresen al sitio: http://www.ngdc.noaa. gov/geomag-web/#declination. Coloquen la latitud y la longitud de cada punto, sin valores decimales. Van a obtener la representación de una brújula que indica el norte magnético (MN).

7. Dibujen una línea a lo largo del cuerpo de cada animal. Luego, calculen el ángulo entre este eje y el norte magnético. Anoten los datos de cada zona en una tabla. [RESULTADOS] A partir de los datos que obtuvieron, construyan un gráfico con los ángulos, donde cada punto represente un animal. ¿Cómo harían para diferenciar individuos a los que les correspondiese el mismo valor angular?

norte magnético

ACTIVIDADES

1. ¿Qué tipo de receptores actúan en cada una de las situaciones mencionadas en la introducción de la experiencia? 2. ¿Se comprobó la hipótesis de trabajo? ¿Por qué, o por qué no? 3. ¿Por qué creen que fue necesario seleccionar ciertos grupos de ganado, según lo indicado en el punto 3 del procedimiento?

4. Supongan que obtuvieron como resultado que la mayoría de los individuos se orientaba hacia el norte magnético. ¿Es posible afirmar que esa ubicación se debe al campo magnético terrestre? ¿Por qué? 5. ¿Qué otros experimentos les parece que serían necesarios para poder corroborar la hipótesis de este taller? Imaginen esas experiencias y detállenlas por escrito.

Propuesta de actividades

48 ESTUDIO DE CASO

[ ]

Al igual que las orugas con olor a “hormiga compañera”, muchos otros seres vivos han desarrollado, a lo largo de su evolución, sustancias químicas que “engañan” a otras especies. Varias plantas con flor, como las del grupo Raflessia, producen olor a carne podrida, un aroma delicioso para las moscas.

1. ¿Cuál creen que es la función de este olor en Raflessia, si los individuos de su propia especie no pueden percibirlo?

2 . ¿La sustancia química olorosa actuará a distancia o por contacto? ¿Por qué? 3 . ¿Este estímulo químico se puede considerar una feromona? Expliquen por qué. 4. Clasifiquen los receptores involucrados en la percepción de los animales, según su ubicación en el organismo. a. Completen la tabla marcando con una X el tipo de receptor que corresponda en cada caso. b. Hagan un listado de qué tipo de estímulo son capaces de detectar cada uno de estos receptores.

5. ¿Por qué les parece que somos incapaces de percibir nuestro propio olor, por ejemplo, en ropa que usamos o en nuestra casa? ¿Qué ventaja tiene esto? Externorreceptores Visión Olfato Gusto Tacto Audición Equilibrio Dolor Orientación Temperatura

Internorreceptores

Propiorreceptores

6 . Observen las siguientes imágenes e indiquen qué receptores están actuando para que los animales ejecuten esas respuestas. a

7 . Indiquen si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas. Corrijan las incorrectas en sus carpetas. a. El tímpano actúa como el parche de un tambor. b. El gusto es el sentido más primitivo. c. Todos los animales ven de la misma manera. d. Los mecanorreceptores del sonido se encuentran en el oído interno. e. Las sensilas de los insectos les permiten captar estímulos químicos. f. Las serpientes pueden detectar animales muertos en la oscuridad, mediante su visión infrarroja. g. Las papilas gustativas poseen quimiorreceptores que actúan por contacto. 8 . Reúnanse en grupos e investiguen acerca de los cuidados necesarios para mantener los órganos de los sentidos saludables en el ser humano. Cada grupo se encargará de un sentido en particular. Elaboren afiches para una campaña de concientización destinada a toda la comunidad educativa. Luego, si es posible, expongan esos afiches en la cartelera del aula o en la del colegio.

9. Realicen la siguiente experiencia: con una servilleta de papel, sequen su propia lengua. Luego, coloquen un pequeño trozo de chocolate sobre ella. a. ¿Percibieron su sabor de manera rápida o lenta? ¿A qué se debe esto? b. ¿Qué receptores intervienen en la captación de este estímulo? ¿Cómo es el mecanismo en el que intervienen? c. ¿Cuál de los cinco sabores básicos corresponde al chocolate? d. Cada sabor es percibido por células sensoriales particulares, que se hallan agrupadas en distintas zonas de la lengua. ¿Cómo harían para determinar qué parte de la lengua capta el sabor del chocolate? Diseñen una experiencia para comprobarlo.

a. ¿De qué manera creen que afectan estas vibraciones a los animales acuáticos que migran, como las ballenas?, ¿y a los que viven cerca de las costas? b. ¿Qué otras formas de contaminación perturban a los seres vivos acuáticos? Propongan alternativas para reducirlas.

10. El sonar es un aparato utilizado en la navegación que detecta la presencia de objetos sumergidos a partir de ondas sonoras emitidas por el propio barco.También se utiliza para la comunicación subacuática entre diferentes embarcaciones.

1 3 . Hagan una lista con tres temas que no hayan logrado entender, y otra con tres conceptos que podrían explicar con sus propias palabras. Comparen sus listas con las de sus compañeros.

1 1 . Luego de haber leído este capítulo, ¿qué pueden decir, a libro cerrado, acerca de la percepción en los animales? 1 2 . ¿Sobre qué tema, entre los que se incluyen en el capítulo, les gustaría seguir aprendiendo o leer un poco más?

[RED CONCEPTUAL] Función de relación en animales

capacidad de

Irritabilidad

Externorreceptores

a partir de captados por

pueden ser

Receptores

Propiorreceptores

pueden ser

Lumínicos

Mecánicos

determinan

Órganos internos

Posición y ubicación del cuerpo

Otros

de distinto tipo

relacionados con

se detectan

por ejemplo

Temperatura Presión

A distancia por medio del

percibidos por

detectadas mediante

Olfato

por contacto a partir del

Gravedad Electricidad

Audición Magnetismo