Muestra del libro Biología, Geología y Ciencias Ambientales 1º Bachillerato Nueva Etapa

Juan Eduardo Panadero Cuartero M.ª del Rosario Fuente Flórez

BIOLOGÍA, GEOLOGÍA Y CIENCIAS AMBIENTALES

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9

ESTRUCTURA DEL LIBRO

LA UNIDAD

PRESENTACIÓN

■ Fotografía y texto motivador. Fomenta el interés por reflexionar sobre los saberes que se trabajan en la unidad.

■ Índice de saberes. Enumeración de los contenidos que se desarrollan en la unidad.

DESARROLLO DE CONTENIDOS

La explicación de saberes, principios y teorías se complementa con: ilustración, esquemas y fotografías explicativas que acompañan y complementan los textos de la unidad.

Rutinas de competencias

Son secuencia de procedimientos rutinarios que complementan los saberes y se repiten a lo largo de todas las unidades para trabajar las distintas competencias:

■ Observa. Se establecen relaciones, diferencias y analogías entre los distintos saberes. Contribuye al desarrollo de las competencias: STEM (competencia matemática y competencia en ciencia y tecnología) y CPSAA (competencia personal, social y de aprender a aprender).

■ ¿Lo sabías? Proporciona información complementaria o un dato sorprendente o peculiar que fomenta la formulación de preguntas.

■ Razona. Los saberes y procedimientos ya trabajados se exponen de nuevo en contextos diferentes. Se desarrolla la competencia STEM (competencia matemática y competencia en ciencia y tecnología).

■ Historia de la ciencia. Muestra cómo influyen las ideologías de la sociedad en el desarrollo de la ciencia. Pretende enfatizar la igualdad de género y la no discriminación entre hombres y mujeres, y destacar el papel relevante que han desempeñado y desempeñan las mujeres en la ciencia que, con frecuencia, ha sido injustamente ignorado e infravalorado por gran parte de la comunidad científica. Contribuye al desarrollo de las competencias: CCL (competencia en comunicación lingüística), CPSAA (competencia personal, social y de aprender a aprender), CC (competencia ciudadana) y CCEC (competencia en conciencia y expresión cultural).

■ Evidencia experimental. Son ejemplificaciones que destacan el carácter predictivo de la ciencia. Incluyen la fundamentación científica y tecnológica para diseñar y contrastar los experimentos y procedimientos. Se fomentan las competencias: STEM (competencia matemática y competencia en ciencia y tecnología), CD (competencia digital), CPSAA (competencia personal, social y de aprender a aprender) y CE (competencia emprendedora).

Actividades

Son ejercicios de aplicación directa de los saberes para comprobar el grado de adquisición de conocimiento y desarrollar estrategias para resolver problemas.

CIERRE

Laboratorio y procedimientos

Se propone un problema cuya solución requiere el diseño de experimentos sencillos, orientados a la utilización de los materiales del laboratorio de Biología y Geología, y la aplicación de los procedimientos del método científico que fomentan el trabajo colaborativo y, junto con las actividades Evidencia científica, Descubre y Webquest, contribuyen al enfoque STEM en educación.

Actividades finales

Son dos páginas de ejercicios de consolidación de los saberes, con dos niveles de dificultad. En la segunda página hay tres secciones:

■ Habilidades matemáticas. Desarrolla estrategias para resolver problemas matemáticos relacionados con los contenidos.

■ Actividad de interpretación. De una gráfica, de una fotografía, etc., para desarrollar habilidades, destrezas y estrategias que incluyen la capacidad de observar cualidades, inferir, comparar y contrastar, etc.

■ Olimpiada de Biología y Geología. Colección de cuestiones y ejercicios similares a los que aparecen en los exámenes de las Olimpiadas de Biología y de Geología.

Debate y opina

Son textos para debatir en el aula. Contribuye al desarrollo de las competencias: CCL (competencia en comunicación lingüística), STEM (competencia matemática y competencia en ciencia y tecnología), CPSAA (competencia personal, social y de aprender a aprender), CC (competencia ciudadana.) y CCEC (competencia en conciencia y expresión cultural).

Webquest

Son actividades que se llevan a cabo con recursos de internet para investigar, seleccionar y analizar información con la que desarrollar una tarea en un tiempo dado. Contribuye al desarrollo de las competencias: STEM (competencia matemática y competencia en ciencia y tecnología), CD (competencia digital) y CPSAA (competencia personal, social y de aprender a aprender).

Los Papalagi viven como los crustáceos, en sus casas de hormigón… Hay piedras sobre él, alrededor de él y bajo él. Su cabaña parece una canasta de piedra. Una canasta con agujeros y dividida en cubículos… sin una mancha de cielo azul o bellas nubes, todo esto junto es llamado «ciudad» por los Papalagi. La ciudad es su creación y su orgullo. La gente que está viviendo allí no ha visto nunca un árbol o un bosque, jamás han visto el cielo claro… ¿Están los Papalagi orgullosos de haber reunido tanta piedra? No lo sé. Los Papalagi son gente con gustos raros.

Los Papalagi. Discursos de Lynn Tuiavii de Tiavea, jefe samoano. Editorial Integral.

El tiempo atmosférico o meteorológico representa el estado de la atmósfera en un momento y en un lugar concretos, en una escala de tiempo corta, y está determinado por las condiciones atmosféricas (humedad, temperatura, presión, precipitaciones y viento).

El clima hace referencia al promedio de los valores del tiempo meteorológico que habitualmente se repiten en un lugar determinado, en una escala de tiempo larga (en un período de unos 30 años o más).

 Elementos del clima. Son los mismos parámetros que caracterizan el tiempo meteorológico y que podemos medir: humedad, temperatura, presión atmosférica, precipitaciones y viento. Estos interactúan entre sí en las capas inferiores de la atmósfera.

 Factores del clima. Son agentes, como la latitud, los vientos predominantes, las corrientes marinas, los organismos fotosintéticos, la proximidad al mar, la altitud y la orientación del relieve, que actúan sobre los elementos del clima y los modifican (los aumentan o los disminuyen), lo cual origina los distintos tipos de climas.

Los climogramas muestran las variaciones de temperatura y pluviosidad que caracterizan a los distintos climas de la Tierra, elementos que también caracterizan el tiempo meteorológico; aunque existe una diferencia entre clima y tiempo meteorológico: depende de la escala de tiempo (cronológico) que consideremos.

EL CLIMA ES UN SISTEMA COMPLEJO

La Tierra es un sistema complejo, pero se puede estructurar en subsistemas más pequeños, lo que facilita su comprensión, así como el estudio de sus dinámicas y las interacciones que se establecen entre unos y otros:

 Atmósfera. Es una delgada envoltura de gases que rodea la Tierra.

 Hidrosfera. Compuesta por varios depósitos de agua salada (mares y océanos) y dulce (ríos, lagos y aguas subterráneas), incluido el hielo (glaciares, etc.), que constituye el subsistema criosfera.

 Litosfera. Constituida por los componentes minerales y rocosos que forman la corteza (continental y oceánica) y el manto superior.

 Biosfera. Es la delgada capa de la superficie del planeta Tierra, en la que se desarrolla la vida.

La complejidad del clima. Se debe a que es una interfase que resulta de la interacción de todos los subsistemas terrestres: atmósfera, hidrosfera y criosfera, geosfera y biosfera.

Es de especial relevancia para el clima el papel que desempeña la energía solar que incide sobre la superficie terrestre (atmósfera e hidrosfera) y la energía interna de la Tierra, responsable del vulcanismo.

Hidrosfera Biosfera

Atmósfera

Criosfera Litosfera

LA INFLUENCIA DE LA ATMÓSFERA EN EL CLIMA

La atmósfera es una mezcla de gases y polvo atmosférico que denominamos aire. Está compuesta por 78 % de nitrógeno (N2), 21 % de oxígeno (O2), 0,9 % de argón (Ar) y 0,1 % de dióxido de carbono (CO2), vapor de agua, ozono y otros.

La estructura de la atmósfera está formada por las siguientes capas:

 Troposfera. Es la capa más baja y en ella se producen los fenómenos meteorológicos como la lluvia, la nieve o el viento.

 Estratosfera. Entre los 15 y los 30 km de altura se encuentra la capa de ozono.

 Mesosfera. En ella se destruyen la meteoroides y asteroides de pequeño tamaño, que se vaporizan y se convierten en estrellas fugaces.

 Ionosfera o termosfera. Aquí la temperatura aumenta hasta los 1 000 ºC debido a la absorción de las radiaciones solares de alta energía.

 Exosfera. Es la última capa y en ella la densidad del aire es muy baja.

●●● Función protectora de la atmófera

La atmósfera actúa como filtro protector, ya que la termosfera absorbe los rayos X y gamma, y la capa de ozono absorbe gran parte de la radiación ultravioleta. Todas ellas son radiaciones de alta energía, perjudiciales para la salud. Además, la atmósfera también ejerce de escudo, pues la mayoría de los meteoroides procedentes del espacio exterior se desintegran al atravesarla.

●●● Función reguladora de la atmósfera

La función reguladora de la atmósfera es esencial para la supervivencia de los seres vivos. El dióxido de carbono, el vapor de agua, el metano y otros gases son responsables del efecto invernadero, que regula la temperatura de la superficie terrestre y la mantiene en un valor medio de unos 15 ºC.

Sin el efecto invernadero, la temperatura media de la Tierra primitiva habría sido más baja, alrededor de –18 ºC, y el agua no estaría en estado líquido, lo cual es indispensable para que la evolución química diera lugar a las primeras biomoléculas a partir de las cuales surgieron las células primitivas.

Causas del efecto invernadero. De la radiación solar que llega a la Tierra (1), una parte es reflejada por su superficie (2) y otra es absorbida (3). Por las noches, al enfriarse la superficie de la Tierra, emite radiación de onda larga (4) en forma de calor, una parte de la cual es absorbida por los gases de la atmósfera y otra es remitida de nuevo hacia la Tierra (5): ambas son las responsables del efecto invernadero que incrementa la temperatura del planeta.

2 ¿Cuáles son los dos elementos más abundantes en la atmósfera de la Tierra? Indica la importancia de alguno de ellos para la vida.

3 ¿Qué significa que la atmósfera tiene función protectora?

4 ¿Qué ocurriría en la Tierra si no existiera el efecto invernadero? Nombra un gas que contribuya al efecto invernadero.

Influencia de la altitud en el clima.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA TEMPERATURA DE LA ATMÓSFERA

Entre los factores que influyen en las variaciones de temperatura de la atmósfera destacan los siguientes:

●●●

Latitud y esfericidad de la Tierra

Debido a la esfericidad de la Tierra, la latitud, es decir, la distancia al ecuador afecta al ángulo de incidencia de los rayos solares y, por tanto, a la desigual intensidad con la que inciden sobre la superficie terrestre. En el ecuador lo hacen perpendicularmente y por ello las temperaturas son elevadas; en los polos, inciden de forma oblicua, y por eso las temperaturas son muy bajas. Esto provoca un desequilibrio térmico en el planeta que genera un flujo de energía en forma de calor, mediante células convectivas, desde los lugares cálidos a los fríos, lo cual da lugar al desplazamiento y la circulación de las corrientes de aire y de agua, responsables de la dinámica de la atmósfera y de la hidrosfera.

●●● Inclinación del eje de rotación de la Tierra

La inclinación del eje de la Tierra (23° 27’) con respecto al plano de la órbita, provoca la desigual distribución de la energía solar que reciben las diferentes regiones de la Tierra. A lo largo del año, varía la exposición al Sol en las distintas regiones del planeta y se origina el cambio de clima de las estaciones.

Equinoccio de primavera en el hemisferio norte

Solsticio de verano en el hemisferio norte

Movimiento de traslación de la Tierra.

●●●

Altitud y relieve

Influencia de la nubosidad en el clima.

5 ¿Cuál es la causa del desequilibrio térmico entre el ecuador y los polos?

6 Si la órbita terrestre es ligeramente elíptica, ¿cuándo tiene lugar el solsticio de invierno en el hemisferio norte, cuando la Tierra está más lejos del Sol o cuando está más cerca?

Solsticio de invierno en el hemisferio norte

Equinoccio de otoño en el hemisferio norte

La temperatura disminuye con la altitud, de manera que las temperaturas que se alcanzan en los diferentes pisos de una montaña, equivalen a grandes rasgos, con las que se distribuyen en distintas latitudes del planeta. Por otra parte, la orientación del relieve influye en la temperatura: las laderas orientadas al sur (de solana) son más cálidas que las orientadas al norte (de umbría).

●●●

Nubosidad

La presencia de nubes tiene dos efectos opuestos. Por una parte, reflejan la radiación solar y disminuyen la temperatura (efecto albedo); por otra, incrementan el efecto invernadero y elevan la temperatura.

●●●

Organismos fotosintetizadores

Los organismos fotosintetizadores, como las cianobacterias, las algas y las plantas, aportan oxígeno y absorben dióxido de carbono. Por esta razón, actúan sobre la función reguladora de la atmósfera: producen oxígeno, a partir del cual se forma el ozono, que actúa como filtro, y absorben dióxido de carbono, por lo que contrarrestan en parte el incremento del efecto invernadero y el calentamiento global, y de esta forma regulan el clima de la Tierra.

Desigual distribución de la energía solar que incide sobre la Tierra.

Rayos oblícuos Rayos perpendiculares

Clima polar Clima continental Clima mediterráneo

Efecto albedo Efecto invernadero

INFLUENCIA DE LA HIDROSFERA EN EL CLIMA

La hidrosfera está formada por todas las aguas presentes en la Tierra: en la atmósfera, en el agua líquida de océanos, ríos, lagos y subsuelo. La criosfera comprende el hielo de océanos, glaciares y superficies de la Tierra.

La hidrosfera también está expuesta al desequilibrio térmico del planeta. Este genera un flujo de energía, en forma de calor, desde los lugares cálidos a los fríos, y es responsable de la formación de las corrientes oceánicas y del ciclo del agua, que mantienen el agua del planeta en una constante circulación y contribuyen a la configuración del clima.

Por otra parte, los océanos se calientan y se enfrían más despacio que los continentes. Por esta razón, las zonas próximas al mar poseen climas más suaves (veranos frescos e inviernos moderados) que las regiones del interior, donde las temperaturas son extremas (veranos muy calurosos e inviernos muy fríos).

●●● Contribución de las corrientes oceánicas al clima

Las corrientes oceánicas desplazan grandes volúmenes de agua y distribuyen el calor desde las zonas cálidas a las zonas frías del planeta. Son de dos tipos:

 Corrientes superficiales (frías y cálidas). Son movimientos horizontales del agua superficial de los océanos originados por el Sol, los vientos y la rotación de la Tierra. Las corrientes oceánicas calientes transportan calor hacia las zonas más frías y aumentan la temperatura de las regiones costeras a las que bañan; mientras que las corrientes oceánicas frías se desplazan hacia zonas más cálidas y disminuyen las temperaturas de las regiones costeras por donde circulan.

 Corrientes profundas. Están causadas por las diferencias de densidad de las masas de agua oceánica.

●●● Los fenómenos oceánicos de El Niño y de La Niña

El Niño y la Niña son fenómenos oceánicos y atmosféricos cíclicos que provocan cambios de las precipitaciones y de las temperaturas a nivel global, especialmente en la cuenca del océano Pacífico.

 Condiciones normales. Los vientos alisios transportan el agua caliente de la corriente ecuatorial del océano Pacífico en dirección oeste, hacia la costa oriental de Asia, y esta agua es remplazada por el agua de la corriente fría de Humboldt.

 El Niño. La reducción de la fuerza de los alisios hace que el agua de la corriente ecuatorial del Pacífico se invierta y fluya hacia el este. Esto provoca sequías en la costa oriental de Asia y grandes precipitaciones con inundaciones en la costa occidental de América y en otros lugares de la Tierra.

 La Niña. Es el fenómeno contrario a El Niño: se intensifican las condiciones normales. Las aguas superficiales de las costas asiáticas están frías y pueden generar un aumento de las sequías en las costas americanas y un incremento de las precipitaciones e inundaciones en las costas asiáticas.

Criosfera. El hielo refleja la radiación solar (1) y disminuye la temperatura (efecto albedo).

Agua fría Agua

Agua

Londres

del Golfo

del Labrador Norteamérica Europa África

fría

LOS CAMBIOS DEL CLIMA

El cambio climático es la variación de los valores medios de los elementos constituyentes del clima (temperatura, presión, vientos, humedad y precipitaciones) en un período de tiempo de unos 30 años o más.

El clima no es algo inalterable. A lo largo de la historia de la Tierra se han sucedido cambios climáticos que han provocado períodos cálidos, seguidos de episodios fríos. En casos extremos originaron glaciaciones, donde las bajas temperaturas dieron lugar a la extensión del hielo de los casquetes polares y de los glaciares.

Paisaje invernal con patinadores y trampa para pájaros. Pieter Brueghel «el viejo», 1565 (Museo de Arte Antiguo de Bruselas).

Tiempo hace millones de años (Ma) Evolución del clima. Variación de la temperatura media del planeta desde hace 541 Ma.

Las principales causas del cambio climático pueden ser de origen natural, como los factores astronómicos, geológicos y biológicos; o antrópicas, debidas a las actividades humanas.

2.1

FACTORES ASTRONÓMICOS

Los factores astronómicos provocan cambios cíclicos de la radiación solar que incide en la Tierra y causan enfriamiento o calentamiento global del planeta.

8 ¿Cómo serán los veranos y los inviernos en una época en la que el ángulo de inclinación del eje de rotación de la Tierra respecto de la eclíptica es de 24o 50’?

9 El movimiento de precesión del eje de rotación terrestre también se llama movimiento de precesión de los equinoccios. ¿A qué crees que se debe esta denominación?

Son cambios de oblicuidad, del movimiento de precesión del eje de rotación terrestre y de la excentricidad de la órbita terrestre, que, junto con los impactos de cometas y meteoritos y las variaciones cíclicas de la radiación solar, originan cambios climáticos que solo se aprecian al cabo de miles de años.

●●●

Oblicuidad: Inclinación del eje de rotación terrestre

La oblicuidad, que es la variación de la inclinación del eje terrestre respecto del plano de su órbita de traslación (eclíptica), varía cíclicamente cada 41 000 años. Cuanto mayor es la inclinación, las estaciones son más extremas: inviernos más fríos y veranos más cálidos.

●●● Movimiento de precesión del eje de rotación terrestre

¿LO SABÍAS?

●●● Excentricidad de la órbita terrestre

En periodos de entre 95 000 y 120 000 años, la órbita terrestre pasa de ser casi circular a casi elíptica, lo cual modifica las temperaturas medias de las estaciones y su duración.

Ciclos de Milankovitch. La acción combinada de los factores astronómicos, oblicuidad (A), excentricidad de la órbita terrestre (B) y movimiento de precesión del eje de rotación (C), origina cambios cíclicos en la insolación de la superficie terrestre y es una de las causas de las glaciaciones.

●●● Variaciones de la radiación solar

Son variaciones cíclicas, en períodos de unos 11 años, causadas por fluctuaciones de la actividad solar que se manifiesta por el número de manchas en su superficie. El mínimo de Maunder y el mínimo de Dalton hacen referencia a la interrupción de los ciclos de 11 años y a la disminución de la radiación solar entre 1645 y 1850, reflejada en la casi desaparición de las manchas solares, que originó un enfriamiento del clima denominado Pequeña Edad de Hielo.

●●● Impactos de cometas y meteoritos

Las partículas y los gases liberados por los impactos de cometas y meteoritos alteraron drásticamente el clima de forma súbita.

10 ¿Cuál de estas dos fotografías del Sol indican que hay mayor enfriamiento del clima?

11 ¿Qué consecuencias tuvo el impacto del meteorito que origino el cráter de Chicxulub en México?

FACTORES GEOLÓGICOS

La dinámica interna de la Tierra ha contribuido a los sucesivos cambios climáticos ocurridos en el pasado.

Entre los factores geológicos implicados en los cambios del clima destacan los siguientes:

●●● Vulcanismo intenso

Las erupciones volcánicas emiten a la atmósfera partículas que bloquean parcialmente la radiación solar y provocan épocas frías, seguidas de otras más cálidas por el incremento del efecto invernadero generado por las emisiones de CO2

●●● Deriva continental

La distribución de los océanos y de las corrientes oceánicas y las variaciones de latitud de los continentes en el transcurso de la historia de la Tierra, han contribuido al cambio del clima. Por ejemplo, la deriva de la placa Índica, la actual India, que se encontraba en el Trópico de Capricornio, migró hasta el Trópico de Cáncer, colisionó con Eurasia y se originó la cordillera del Himalaya.

●●● Formación de cordilleras (orogénesis)

Provocan el descenso de la temperatura con la altitud y, además, pueden actuar como barreras climáticas que modifican el régimen de vientos y lluvias.

12 Hace unos 250 Ma, los continentes estaban reunidos en un gran supercontinente, llamado Pangea, y las latitudes en las que se encontraban eran distintas a sus posiciones actuales. ¿Cómo debió ser el clima de la zona central (A) de este supercontinente?

Deriva de la placa Índica. Orogénesis. Erupción volcánica.

FACTORES BIOLÓGICOS

La actividad de los seres vivos contribuye al cambio climático, unos disminuyen el efecto invernadero y otros lo incrementan.

1. Los organismos fotosintetizadores (cianobacterias, algas y plantas) consumen CO2, ejercen un efecto antiinvernadero y por lo tanto enfrían el clima. Además, los bosques transpiran vapor de agua y refrescan la atmósfera.

2. Todos los seres vivos, en especial los bosques, liberan vapor de agua por transpiración que contribuye al incremento de las precipitaciones.

3. El deshielo de mares y suelos (permafrost) de zonas polares libera metano, un gas con efecto invernadero generado por microorganismos que descomponen la materia orgánica; además del metano que emiten las flatulencias de los animales rumiantes.

13 ¿Qué efectos tienen los incendios forestales sobre el cambio climático?

14 Según la FAO, el consumo mundial de carne y de productos lácteos genera más emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) que todos los automóviles del mundo. ¿A qué crees que se debe?

FACTORES ANTRÓPICOS

Las actividades humanas son responsables del incremento de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en los últimos 150 años, que contribuyen al cambio climático, cuyo efecto es el calentamiento global.

 La quema de combustibles fósiles (carbón, gas natural y derivados del petróleo) emite dióxido de carbono y óxido nitroso.

 La deforestación causada por la sobreexplotación de los bosques, los incendios forestales, los vertederos y actividades agrícolas y ganaderas emiten dióxido de carbono y metano.

 La industria química y el tráfico emiten ozono a la troposfera que, además de ser GEI, es un contaminante. El tráfico de las ciudades lo emite especialmente en los días cálidos.

 La industria de la refrigeración, de los plásticos, extintores y propelentes de aerosoles emiten gases clorofluorocarbonados que, además de ser GEI, colaboran en la formación del agujero de la capa de ozono.

Ambas biólogas recibieron el Premio Princesa de Asturias de Investigación Científica y Técnica en 2019.

Joanne Chory, por la obtención de «superplantas» modificadas genéticamente para incrementar hasta veinte veces más su capacidad de capturar el CO2 atmosférico y así combatir el cambio climático.

Sandra Myrna, por el desarrollo de una herramienta que permite medir los beneficios de la biodiversidad de las plantas para contrarrestar los efectos del cambio climático.

J. Chory y S. Myrna

«Secuestro» geológico de CO2

Uno de los proyectos de la geoingeniería o ingeniería climática para secuestrar el exceso de CO2 de la atmósfera consiste en capturar este gas, comprimirlo e inyectarlo, mediante tuberías, en almacenamientos geológicos profundos, como yacimientos de petróleo y gas agotados, depósitos salinos o en vetas de carbón.

EMISORES Y LOS SUMIDEROS DE LOS GASES DE EFECTO INVERNADERO (GEI)

Los principales gases de efecto invernadero emitidos por las actividades antrópicas son el dióxido de carbono (CO2), el metano (CH4), el óxido nitroso (N2O), el ozono (O3) y ciertos gases denominados clorofluorocarbonados (CFCs). El vapor de agua también es el GEI cuya concentración puede aumentar por incremento de la evaporación debido al calentamiento global.

De todos ellos, los que más contribuyen al efecto invernadero son el dióxido de carbono (CO2) y el metano (CH4). Estos gases permanecen en la atmósfera hasta que se destruyen o son captados por los sumideros (procesos que extraen GEI de la atmósfera y los almacenan). Si las emisiones de los GEI superan la capacidad de los sumideros, se incrementa el efecto invernadero.

 El CH4 se oxida mediante reacciones químicas y se convierte en CO2

 El CO2 es secuestrado mediante las reacciones de fotosíntesis de las plantas, en el medio terrestre, y las algas y cianobacterias de los océanos; y mediante su disolución en el agua de mares y océanos donde, más tarde, dará lugar a las rocas calizas.

15 ¿Qué consecuencias climáticas provoca el deshielo del permafrost en amplias regiones de la tundra del Ártico?

16 ¿Por qué los arrozales, los humedales y los vertederos generan gas metano?

17 La fertilización del océano con hierro es una técnica de geoingeniería utilizada para estimular el crecimiento del fitoplancton. ¿Con qué fin se realiza?

LOS INDICADORES DEL CAMBIO CLIMÁTICO

La paleoclimatología estudia las variaciones climáticas del pasado. Para ello, identifica un conjunto de indicadores del cambio climático que ayuden a reconstruir los cambios de temperatura y precipitaciones en el transcurso del tiempo. Son como archivos de datos atrapados en los anillos de los árboles (dendroclimatología), en los arrecifes de coral, en sedimentos marinos o lacustres, en el hielo de los glaciares y los casquetes polares o en las estalactitas y estalagmitas de las cavernas.

●●●

A. Anillos de los árboles (dendroclimatología)

Los anillos claros y oscuros indican la edad del árbol y registran las variaciones de pluviosidad y temperatura que se han sucedido en sus diferentes etapas de crecimiento.

●●●

B. Corales

Los anillos de crecimiento de los corales (1) son similares a los de los árboles e informan de las diferentes condiciones climáticas en las que crecieron: temperatura del agua, salinidad, acidez, etc.

●●● C. Sedimentos

Mediante perforaciones (1) se obtienen columnas cilíndricas de sedimentos (2). En sus estratos están atrapados granos de polen (3), que indican los sucesivos cambios de vegetación adaptada a climas fríos o cálidos.

●●● D. Hielo glaciar y polar

Mediante perforaciones (1) se obtienen columnas cilíndricas de hielo (2). En sus capas están atrapados granos de polen, cenizas volcánicas y burbujas de aire (3), que contienen información de las variaciones climáticas.

●●● E. Estalactitas y estalagmitas

Los cambios climáticos quedan registrados en las sucesivas capas de crecimiento (1) de las estalactitas (2) y estalagmitas (3). Su espesor y composición mineralógica nos informan de las características del clima en el que se formaron.

Anillos muy juntos: sequía o competencia con otros árboles Anillos separados: época lluviosa

Año de nacimiento

Cicatriz: formada por un incendio

Grietas: exposición a fuertes heladas

18 En la columna de sedimentos de un lago se descubrió, en la sección A, polen de agave y de cactus y en la sección B, polen de orquídeas, caoba y ébano. ¿Sabrías decir qué tipos de climas indica la presencia del polen de estas plantas?

EL CAMBIO CLIMÁTICO DE ORIGEN ANTRÓPICO

Hemos visto que el cambio climático, con la alternancia de episodios cálidos y fríos, es un fenómeno natural que ha ocurrido en repetidas ocasiones a lo largo de la historia de la Tierra.

Sin embargo, el cambio climático actual, de origen antrópico, presenta dos características peculiares que lo diferencian de los anteriores: la rapidez y la intensidad con la que está teniendo lugar.

IPCC son las siglas en inglés de Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático, creado en 1988 por las Naciones Unidas. Su objetivo es conseguir que el aumento de la temperatura no supere los 1,5 °C y, para ellos, este grupo intergubernamental de expertos ha emitido diversos informes sobre las causas y los efectos del calentamiento global.

En uno de dichos informes, el IPCC alerta sobre la rapidez y la intensidad del cambio antrópico y lo argumenta con los siguientes datos: si en 650 000 años la concentración de CO2 se ha mantenido entre 200 y 280 partes por millón (ppm) actualmente su valor es de 379 ppm y dentro de 50 años puede alcanzar las 500 ppm).

Riesgos climáticos. Son fenómenos meteorológicos extremos, como los tornados, que representan una amenaza para las vidas humanas y sus bienes. El cambio climático puede incrementar su magnitud y su frecuencia.

3.1

EFECTOS ADVERSOS DEL CALENTAMIENTO GLOBAL

El calentamiento global no solo provoca efectos adversos en el medio ambiente y en los ecosistemas, también es una de las mayores amenazas para la estabilidad económica y social, la salud y el bienestar de las personas.

Algunas repercusiones ya se observan y otras se esperan a corto, medio o largo plazo.

Entre los efectos adversos del cambio climático destacan los siguientes:

Deshielo del Ártico y de la Antártida.

Aumento de la temperatura y

Alteración de los ecosistemas terrestres y marinos.

Fuertes tormentas e inundaciones.

Interrupción de alguna corriente oceánica.

Subida del nivel del mar e inundaciones costeras.

Alteración del ciclo hidrológico.

Fenómenos meteorológicos extremos.

●●●

Ecológicos

El calentamiento y la acidificación del agua de los océanos por disolución del CO2 causará gran mortandad de especies marinas, como los corales, pérdida de biodiversidad y extinciones masivas.

La subida del nivel del mar dará lugar a la desaparición de ecosistemas del litoral (marismas, dunas, etc.) y las olas de calor y las sequías favorecerán los incendios forestales.

●●●

Sanitarios

La salud de las personas se puede ver afectada por las olas de calor y de frío, los fenómenos meteorológicos extremos (incremento de la frecuencia y de la fuerza de huracanes y tornados), el agua potable de baja calidad, la escasez de alimentos y la propagación de enfermedades infecciosas transmitidas por insectos.

●●●

Económicos

La posible interrupción de alguna corriente oceánica, como la del Golfo, puede conducir a cambios climáticos abruptos; los fenómenos meteorológicos extremos, con episodios de sequías, fuertes tormentas e inundaciones, olas de frío y de calor, incremento de la fuerza de huracanes y tornados, desertificación, incendios forestales, etc., pueden causar disminución de la productividad agrícola, destrucción de infraestructuras turísticas y aumento de la pobreza.

●●● Sociales

El deshielo de los polos y el retroceso de los glaciares provocará la subida del nivel del mar, inundaciones de zonas costeras, destrucción de asentamientos humanos, pérdida de bienes, migraciones climáticas, etc.

Las sequías y la alteración del ciclo hidrológico causarán conflictos bélicos para conseguir recursos (agua, alimentos, suelos fértiles, etc.).

19 DANA (depresión aislada en niveles altos) o gota fría, es un fenómeno atmosférico originado cuando una depresión aislada de aire frío en altura se mueve independientemente en medio de otra masa de aire caliente. Es un fenómeno frecuente en España y suele causar fuertes lluvias y posibles inundaciones.

¿Qué efectos puede tener la deforestación sobre el agravamiento de las inundaciones?

Disminución de la productividad agrícola.

Migraciones climáticas.

Olas de calor y frío extremo.

Propagación de enfermedades infecciosas transmitidas por insectos.

Retroceso de los glaciales.

Incendios forestales.

Incremento del efecto invernadero. Relación entre la cantidad de CO2 en la atmósfera, en partes por millón (ppm), y el aumento de la temperatura (en °C).

LA MITIGACIÓN DEL CAMBIO CLIMÁTICO

La mitigación del cambio climático es el conjunto de acciones destinadas a paliar las consecuencias del cambio climático y, en la medida de lo posible, reducir el calentamiento global.

Para ello, pretende fortalecer la resiliencia y la capacidad de adaptación a los riesgos relacionados con el cambio climático, así como estabilizar la concentración atmosférica de gases de efecto invernadero, especialmente CO2 y CH4, mediante las siguientes acciones:

 Reducción de emisiones. Mejora de la eficiencia energética, independización de los combustibles fósiles, como la descarbonización y potenciación del uso de energías limpias o renovables, cambio de los hábitos alimentarios y de movilidad (moverse sin humo); planificación urbana y construcción bioclimática, etc.

 Aumento de la capacidad de los sumideros. Se lleva a cabo mediante la geoingeniería y la aplicación de Soluciones Basadas en la Naturaleza (SbN), como la reforestación y la conservación y regeneración de los manglares y los arrecifes de coral.

¿LO SABÍAS?

Soluciones Basadas en la Naturaleza (SbN)

Son soluciones para resolver los problemas a los que se enfrenta la sociedad, como el cambio climático, la gestión sostenible de los recursos y la prevención de riesgos naturales, que se apoyan en las funciones de los ecosistemas y en los servicios que estos proporcionan, facilitando su integración con otras soluciones tecnológicas o de ingeniería.

• Conservación y regeneración de los arrecifes coralinos y los manglares. No solo actúan como sumideros, también son barreras naturales en el litoral que amortiguan el impacto de los huracanes y reducen la erosión y los efectos catastróficos de las inundaciones costeras.

• Reforestación. Los bosques de las zonas altas de los ríos y de las llanuras de inundación hacen de sumideros y, además, frenan la escorrentía del agua y reducen el impacto de las inundaciones.

Eliminación progresiva de los combustibles fósiles. Del carbón (descarbonización) en la industria y las centrales térmicas, del gas natural y de los derivados del petróleo (gasolinas, diésel, etc.).

Cambiar los hábitos alimentarios y de consumo. Consumir alimentos de temporada y de proximidad y moderar el consumo de carne y de otros alimentos y productos que presenten alta huella ambiental (ecológica, hídrica y de carbono).

Planificación urbana. Limitar el crecimiento de las ciudades, potenciar el transporte colectivo, el carril­bici y la construcción bioclimática, y construir humedales artificiales, espacios verdes y pavimentos permeables que aumenten la biorretención y la infiltración.

Geoingeniería. Se estudia la captura y el almacenamiento del CO2 en formaciones geológicas profundas y la fertilización de los océanos con hierro para estimular el crecimiento del fitoplancton y la fotosíntesis.

Soluciones Basadas en la Naturaleza (SbN): reforestación y control de la agricultura y la ganadería. Incremento de los sumideros del CO2 mediante la fotosíntesis y limitación de las emisiones de CH4

Potenciación del uso de energías limpias o renovables. Eólica, solar (térmica y fotovoltaica), hidráulica, geotérmica, biomasa hidrógeno verde, etc.

LA EMERGENCIA CLIMÁTICA

La declaración de emergencia climática es una decisión adoptada por diversas entidades (Estados, Comunidades Autónomas, ciudades, universidades, etc.), con el fin de de concienciar a los ciudadanos y desarrollar medidas urgentes para hacer frente a la crisis climática. Entre estas medidas destacan las siguientes:

 Acuerdos internacionales, como el Protocolo de Kioto (1997), cuyo objetivo era reducir las emisiones un 5 % de seis gases de efecto invernadero; la Conferencia Internacional sobre Cambio Climático de París (2015), donde se acordó la reducción de las emisiones de gases invernadero con el fin de que el incremento de la temperatura media a finales de siglo no supere los 1,5­2 °C; la Cumbre del Clima de Madrid COP25 (2019), que y fue calificada como decepcionante por la irresponsabilidad de los líderes mundiales para adoptar medidas eficaces en la reducción de las emisiones de gases invernadero, algo similar a lo ocurrido en la cumbre de Glasgow (COP 26), en 2021.

 Leyes estatales, como la Ley de Cambio Climático y Transición Energética. España pretende, para 2030, incrementar un 35 % el uso de energías renovables y reducir un 20 % las emisiones de gases invernadero, con la intención de lograr una reducción del 90 % en 2050.

Consecuencias del incremento del efecto invernadero. Calentamiento global (A) y aumento del nivel del mar (B), en el escenario actual de altas emisiones de GEI (en rojo) y en un escenario de bajas emisiones (en azul).

Mejora de la eficiencia energética. Con el fin de reducir la cantidad de energía requerida para la calefacción, los electrodomésticos, el transporte, la industria, etc.

20 Argumenta de forma razonada por qué el consumo de alimentos de temporada y de proximidad o kilómetro 0 contribuye a mitigar el calentamiento global.

Transporte sin humos. Sustitución de los vehículos de gasolina y diésel por vehículos eléctricos o que utilizan hidrógeno, y potenciación del transporte por ferrocarril eléctrico frente al automóvil, el avión y el barco.

21 El objetivo 13 de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), Acción por el clima, propone adoptar medidas urgentes para combatir el cambio climático y sus efectos. Describe algunas medidas que podrías adoptar para contribuir al cumplimiento de este objetivo.

14

recorrido. 72

LA HUELLA DE CARBONO

La huella de carbono es un indicador ambiental que refleja «la totalidad de gases de efecto invernadero (GEI) emitidos por efecto directo o indirecto de un individuo, organización, evento o producto» (UK Carbon Trust, 2008), con el fin de determinar su contribución al cambio climático.

Se mide en términos de cantidad de CO2 equivalente y representa el impacto ambiental de nuestro estilo de vida como consecuencia de las emisiones de GEI generadas por distintas actividades, entre las que destacan la producción de energía (47 %), la agricultura y la ganadería (44 %), la industria (4 %) y el tratamiento de residuos (5 %).

Huella de carbono de algunos medios de transporte. Los valores indican los gramos 158

3.4 3.5 0 0 68 285

CO2 104

22 ¿En qué alimentos es mayor la huella de carbono y en cuáles es menor?

23 ¿Por qué hay que consumir más alimentos de temporada y de kilómetro 0 (producidos cerca de donde vivimos) para bajar la huella de carbono?

Huella de carbono de algunos alimentos.

¿CÓMO PUEDES LUCHAR CONTRA EL CAMBIO CLIMÁTICO?

La emergencia climática requiere un cambio de mentalidad:

 Adopta la estrategia de las 7Rs: rediseñar, reducir, reutilizar, renovar, reparar, reciclar y recuperar los productos.

 Practica el consumo ecoselectivo de alimentos de proximidad (km 0).

 Consume alimentos, ropa y calzado y programa viajes que presenten baja huella ambiental.

 Utiliza envases retornables y bombillas y electrodomésticos de bajo consumo.

 Camina, utiliza la bicicleta, vehículos eléctricos o el transporte público.

 Controla la temperatura de la calefacción, aísla la vivienda y apaga las luces innecesarias.

b) Espárragos de Navarra / Espárragos de Perú.

c) Naranjas de Valencia / Naranjas de Israel.

d) Piña de Hawái /Piña de Canarias.

e) Chuletas de cordero / chuletas de cerdo.

LA SOSTENIBILIDAD DEL PLANETA

Desde su aparición, las sociedades humanas realizamos una serie de actividades que nos permiten obtener alimentos, construir viviendas, vestirnos, desplazarnos etc. Esto significa que obtenemos los recursos de los ecosistemas y como consecuencia producimos alteraciones o impactos en el medio natural y generamos residuos.

La progresiva degradación del ambiente natural es una consecuencia directa del desarrollo incontrolado, en el que la búsqueda de ganancias exige un incesante crecimiento exponencial y favorece el consumismo de «usar y tirar». Existen dos modelos económicos contrapuestos: lineal y circular.

4.1

ECONOMÍA LINEAL

Promueve el desarrollo incontrolado, que consiste en extraer materias primas para crear los productos y servicios que demanda una población mundial cada vez más numerosa, usarlos y desecharlos, lo cual sobreexplota los recursos, genera montañas de residuos y degrada el medioambiente. Entre las características de este modelo económico destacan dos:

 Obsolescencia programada. Consiste en la limitación de la vida útil de los objetos, que nos obliga a entrar en un círculo vicioso de consumo y desperdicio.

 Hiperconsumo. Los gigantes tecnológicos, con el pretexto de que lo viejo ya no sirve, crean nuevas necesidades; más tarde, satisfacen dichas necesidades y, así, lanzan incesantemente productos que hace unos días no necesitábamos.

ECONOMÍA CIRCULAR

Sus objetivos son el aprovechamiento y la reducción de los recursos necesarios para la producción de bienes y servicios y la disminución de los residuos, con el fin de alcanzar un modelo de desarrollo sostenible. Para ello, adopta dos estrategias:

 Acciones 7R. Consiste en rediseñar, reducir, reutilizar, renovar, reparar, reciclar y recuperar los productos para alargar su vida útil, dándoles nuevos usos, y así reducir la extracción de materias primas y evitar el agotamiento de los recursos.

 Ecodiseño. Para salir del círculo vicioso «comprar­tirar­comprar…», los productos deben ser diseñados para ser reutilizados, reparados y reciclados posteriormente.

ECONOMÍA VERDE

La transición desde una economía lineal hacia una economía verde y circular es esencial para frenar el cambio climático y, además, un motor de crecimiento socioeconómico capaz de crear millones de empleos verdes.

Economía verde, según el Programa de Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA), es aquella que resulta del «mejoramiento del bienestar humano e igualdad social, mientras que se reduce significativamente los riesgos medioambientales y la escases ecológica», y empleos verdes son «los trabajos en agricultura, actividades de fabricación, investigación y desarrollo, administración y servicio que contribuyen sustancialmente a preservar o restaurar la calidad medioambiental».

Ejemplos de economía verde son las reforestaciones, que incrementan la captura de CO2 atmosférico y reducen el calentamiento global causado por el cambio climático, con lo cual se consigue un cuádruple efecto: se restauran espacios naturales degradados, se promueven acciones contra el cambio climático, se prevén las inundaciones, y se crea empleo local, verde e inclusivo, que promueve el desarrollo rural; y el ecoturismo, que combina, de manera equilibrada, las actividades de ocio en los espacios naturales, con la sostenibilidad socioeconómica y ambiental de las zonas rurales.

Hiperconsumo. Se ha incrementado por las actividades depredadoras de expolio y rapiña que practican ciertas empresas, cuyas únicas metas han sido la acumulación de dinero y la exhibición del derroche y de los bienes acumulados.

Economía lineal. Se basa en la generación y producción de bienes y servicios sin tener en cuenta la degradación del medio natural. Esto implica que habrá recursos que se agotarán, algunos a largo plazo y otros a corto plazo, por lo que habrá que buscar nuevos recursos que los sustituyan, que también se agotarán.

Economía circular. Su objetivo es que los residuos de unos se convierten en recursos para otros.

26 Explica las diferencias entre economía lineal y economía circular.

Fabricar Comprar Usar Tirar

Rediseñar Reutilizar

Recuperar Reciclar Renovar Reparar

Reducir

Huella ecológica. Para su cálculo se tienen en cuenta las hectáreas de:

1) Cultivos.

2) Pastos.

3) Bosques en explotación.

4) Mar productivo.

5) Terreno construido.

6) Superficie de bosques necesaria para la absorción de las emisiones de CO2.

LA HUELLA ECOLÓGICA Y LA BIOCAPACIDAD

Los recursos naturales son cualquier tipo de materia o energía que obtenemos del entorno, como el aire y el agua. En función de su disponibilidad, los recursos pueden ser:

 Renovables. Cuando se pueden regenerar a escala de tiempo humana, como la energía solar o el viento;

 No renovables. Si no son regenerables en una escala de tiempo humana, por lo que acaban agotándose, como el petróleo y los minerales.

Un problema que plantea la obtención de recursos (energéticos, alimentarios, etc.), su transporte, manufactura, utilización y eliminación de los residuos, es la huella ecológica que dejan en el medioambiente.

La huella ecológica se define como la superficie de terreno productivo (cultivos, pastos, zonas pesqueras, suelo urbanizado y bosques) que necesita cada persona para mantener su nivel de vida, es decir, para producir los recursos que consume y para eliminar los residuos que genera. Se expresa en hectáreas globales (hag) por persona.

La biocapacidad o capacidad de carga es la capacidad productiva que posee un ecosistema para mantener la vida que alberga, es decir, para suministrar recursos y asimilar los desechos.

Cuando la capacidad de carga de un territorio no es suficiente para soportar su huella ecológica, se dice que tiene déficit ecológico: la demanda de recursos y de eliminación de desechos de su población exceden lo que sus ecosistemas pueden regenerar y absorber y, por tanto, su desarrollo es insostenible. Por otra parte, la biocapacidad indica que, si repartimos el terreno productivo del planeta entre la población mundial, nos correspondería 1,7 hag a cada ciudadano.

DESARROLLO SOSTENIBLE

Este modelo propone que el desarrollo satisfaga las necesidades de las generaciones presentes sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades.

27 En España, la capacidad de carga es de 1,4 hag/persona y la huella ecológica es de 4 hag/persona.

a) ¿Cuántas Españas necesitamos para producir los recursos que consumimos y para eliminar los residuos que generamos?

28 ¿Cuál es la diferencia entre recursos renovables y no renovables?

29 Describe las características del desarrollo incontrolado y del desarrollo sostenible.

Para alcanzar esta meta es preciso un cambio de mentalidad, tanto de las administraciones públicas como de los ciudadanos, y una transición del modelo económico lineal a un modelo económico circular.

El desarrollo sostenible promueve el equilibrio entre las tres dimensiones en que se basan las sociedades humanas: económica, ecológica y social. El resultado de este equilibrio será la adquisición de una calidad de vida que asegure la supervivencia de las generaciones futuras y la conservación del resto de las especies de seres vivos que habitan en el planeta.

Para conseguirlo, debe contemplar tres principios:

 Sostenibilidad ecológica. Tiene como finalidad la conservación de los recursos naturales y la disminución de los impactos.

 Sostenibilidad económica. Se basa en realizar actividades productivas que respondan al interés y al progreso de las sociedades con costes que no excedan a los ingresos.

 Sostenibilidad social. Consiste en hacer un reparto equitativo de los recursos y la riqueza.

INDICADORES DE SOSTENIBILIDAD

Los indicadores de sostenibilidad o de desarrollo sostenible (IDS) son un conjunto de valoraciones que miden parámetros medioambientales (físicos, químicos, biológicos, geológicos, edáficos, etc.), sociales y económicos, con el fin de evaluar los impactos ambientales negativos ejercidos en el medio ambiente y el daño producido a los recursos naturales, así como el grado de consecución de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) en cada país o región.

Los indicadores de sostenibilidad se establecen atendiendo a estos tres componentes:

 Sostenibilidad ambiental. Tiene como finalidad la conservación de los recursos naturales y la disminución de los impactos. Los indicadores ambientales miden aspectos como las huellas ecológica, hídrica y de carbono, la salud ambiental, la superficie que ocupan los espacios naturales protegidos, la calidad del aire, el agua y los suelos, la gestión sostenible de los recursos hídricos y de los residuos, el reciclado de las basuras, etc.

 Sostenibilidad social. Consiste en hacer un reparto equitativo de los recursos y la riqueza.

Los indicadores sociales miden aspectos como las estrategias para la prevención de riesgos naturales, el umbral de pobreza, el acceso a una vivienda digna, a internet, a la electricidad, al agua potable y a un empleo estable, la seguridad alimentaria y ciudadana, la responsabilidad civil, la proporción de individuos con derecho a voto, los índices de paridad entre mujeres y hombres, las leyes que garantizan la igualdad de derechos de la mujer, la cobertura sanitaria y educativa y el abandono escolar, la tasa de natalidad y de mortalidad, el consumo nocivo de tabaco alcohol, drogas y fármacos, etc.

 Sostenibilidad económica. Se basa en realizar actividades productivas que respondan al interés y al progreso de las sociedades con costes que no excedan a los ingresos.

Los indicadores económicos miden aspectos como la tasa de crecimiento anual del ingreso nacional bruto per cápita (INB, anteriormente PIB), la proporción de deuda en relación al INB, la gestión sostenible de los recursos agrícolas, forestales, ganaderos y pecuarios, la eficiencia energética, la proporción del consumo de energías renovables, el transporte y el turismo, las pérdidas económicas atribuidas a los desastres naturales, la gestión urbana y el transporte público, la tasa de desempleo, el salario mínimo, el gasto en investigación, el desarrollo de infraestructuras, etc.

●●● Indicadores de alcance mundial o nacional

 Índice de bienestar económico sostenible (IBES). Valora el bienestar de una población midiendo la igualdad (valor = 1) o la desigualdad (valor = 0) respecto de ciertos factores, como el consumo, el nivel de educativo y la atención sanitaria de la población, y el acceso a bienes y servicios.

 Índice de desarrollo humano (IDH). Valora la salud los seres humanos (esperanza de vida), su educación (tasa de escolarización y de abandono escolar) y riqueza económica (INB per cápita).

 Índice de sostenibilidad ambiental (ISA). Mide 67 variables y entre los factores ambientales que se evalúan destacan las emisiones de agentes contaminantes, el uso de fitosanitarios, la gestión ambiental, la calidad de las aguas, el crecimiento de la población, y el consumo y la eficiencia energética.

 Índice global de economía verde (GGEI). Analiza los cambios e inversiones que están realizando más de 80 países para acelerar la transición hacia una economía más verde, respetuosa y sostenible con el medio ambiente.

 Índice de desempeño ambiental (EPI). Evalúa la política ambiental de un país para conocer su impacto en la salud ambiental (protección del ser humano ante los impactos ambientales) y la vitalidad y protección de los ecosistemas.

Producción ecológica Nivel de vida

Dimensión económica

Dimensión social

Desarrollo sostenible

Conciencia ambiental

Dimensión ecológica o ambiental Equilibrio entre las dimensiones económica, ecológica y social característico del desarrollo sostenible.

¿LO SABÍAS?

Según la Agencia Espacial Europea (ESA), Destination Earth (DestinE) es una iniciativa de la Unión Europea, que tiene co­mo objetivo desarrollar un gemelo digital (A), o réplica, de nuestro planeta (B).

Este gemelo se utilizará para monitorear los efectos de la actividad natural y humana en nuestro planeta, anticipar eventos extremos y adaptar las políticas a los problemas relacionados con el clima… y permitirá a sus usuarios explorar los efectos del cambio climático en los diferentes componentes del sistema terrestre, junto con posibles estrategias de adaptación y mitigación».

30 Indica qué tipos de ODS están relacionados con las actividades siguientes:

a) Colaborar con comedores sociales.

b) Fomentar la energía eólica.

4.7

AGENDA 2030 Y OBJETIVOS DE DESARROLLO SOSTENIBLE

En 2015, 193 países adoptaron en la Asamblea General de la ONU la Agenda 2030 para el Desarrollo Sostenible, «un plan de acción a favor de las personas, el planeta y la prosperidad, que también tiene la intención de fortalecer la paz universal y el acceso a la justicia».

En ella se plantean 17 Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), cada uno de los cuales tiene metas específicas que abarcan las esferas económica, social y ambiental y que deben alcanzarse en los próximos 15 años, con la convicción de que, sin la erradicación de la pobreza, no puede haber desarrollo sostenible.

Fin de la pobreza

Poner fin a la pobreza en todas sus formas en todas partes.

Hambre cero

Acabar con el hambre, lograr la seguridad alimentaria y una mejor nutrición y promover una agricultura sostenible.

Salud y bienestar

Garantizar vidas saludables y promover el bienestar para todos en todas las edades.

Educación de calidad

Asegurar una educación de calidad inclusiva y equitativa y promover oportunidades de aprendizaje permanente para todos.

Igualdad de género

Lograr la igualdad de género y empoderar a todas las mujeres y niñas.

Agua limpia y saneamiento

Garantizar la disponibilidad y la gestión sostenible del agua y el saneamiento para todos.

Energía asequible y no contaminante

Garantizar el acceso a energía asequible, confiable, sostenible y moderna para todos.

Trabajo decente y crecimiento económico

Promover el crecimiento económico sostenido, inclusivo y sostenible, el empleo pleno y productivo y el trabajo decente para todos.

Industria, innovación e infraestructuras

Construir infraestructuras resistentes, promover la industrialización inclusiva y sostenible y fomentar la innovación.

Ciudades y comunidades sostenibles

Hacer que las ciudades y los asentamientos humanos sean inclusivos, seguros, resistentes y sostenibles.

Producción y consumo responsables

Asegurar patrones de consumo y producción sostenibles.

Acción por el clima

Tomar medidas urgentes para combatir el cambio climático y sus impactos.

Vida submarina

Conservar y utilizar de manera sostenible los océanos, los mares y los recursos marinos para el desarrollo sostenible.

Reducción de las desigualdades

Reducir la desigualdad dentro y entre países.

Vida de ecosistemas terrestres

Proteger, restaurar, promover y gestionar el uso sostenible de los ecosistemas terrestres, combatir la desertificación, revertir la degradación de la tierra y detener la pérdida de biodiversidad.

Paz, justicia e instituciones sólidas

Promover sociedades pacíficas e inclusivas para el desarrollo sostenible, proporcionar acceso a la justicia para todos y construir instituciones efectivas, responsables e inclusivas a todos los niveles.

Alianzas para lograr los objetivos

Fortalecer los medios de implementación y revitalizar la asociación mundial para el desarrollo sostenible.

«Una España que haya alcanzado los ODS en 2030 será el país con el que todos y todas soñamos» (MDSA).

GESTIÓN SOSTENIBLE DE LOS RECURSOS NATURALES

Entre las causas que provocan el déficit ecológico destacan la sobreexplotación de los recursos y la producción de residuos a un ritmo tan vertiginoso que los ecosistemas no son capaces de reponer los recursos ni de reabsorber los desechos de forma natural.

Con la finalidad de disminuir la sobreexplotación de recursos naturales, como la pesca o el suelo agrícola, y al mismo tiempo satisfacer en parte la necesidad de alimentos para la población, se opta por la búsqueda de alternativas alimentarias:

 Acuicultura. Se realiza en piscifactorías continentales o en grandes estanques cercanos al mar y es una alternativa para luchar contra la sobreexplotación de los recursos pesqueros naturales.

 Agricultura ecológica. Utiliza abonos naturales, como el estiércol y el humus de lombriz, riego controlado, rotación de cultivos y control biológico de las plagas, sin el empleo de pesticidas químicos.

 Ganadería ecológica. Utiliza unos principios semejantes a los de la agricultura ecológica. En este caso, el trato de los animales es más humano, se crían en espacios abiertos y se alimentan de forma natural, lo que a su vez contribuye a la conservación de los ecosistemas forestales y pastizales.

 Reducción del despilfarro de alimentos. Es una de las formas de contribuir a alcanzar la sostenibilidad de los recursos alimentarios: de los más de 1 300 millones de toneladas de alimentos tirados a la basura, el mayor porcentaje corresponde a las frutas, verduras y lácteos.

 Extracción del corcho. El sistema de producción de corcho a partir de los alcornoques del Parque Natural de los Alcornocales (Cádiz y Málaga) es un ejemplo de desarrollo sostenible: cada año solo se desprende una parte de la corteza de un grupo de alcornoques, sin dañarlos ni matarlos. Estos alcornoques no se vuelven a descortezar hasta pasados nueve años, cuando la corteza se haya regenerado.

 La dehesa. Es un ecosistema mediterráneo parcialmente degradado en el que la tala selectiva, el pastoreo controlado y el control del matorral pueden ser ejemplos de desarrollo sostenible. Los árboles característicos son la encina (1) y el alcornoque (2), que pueden aparecer acompañados por otros, como el quejigo, el castaño o el acebuche (variedad silvestre del olivo). El ganado que pasta está formado por razas de vacuno, caprino, porcino (3), equino (4) y ovino (5). La presencia del ganado regula de forma natural el volumen de pastos y matorrales y fertiliza el suelo. Además, de la dehesa se obtienen una serie de productos como corcho (6), bellotas (7), leña (8), miel (9) y otros recursos.

¿LO SABÍAS?

Proteger y restaurar los ecosistemas, no solo genera servicios ecosistémicos para la población; también proporciona soluciones más eficientes para gestionar los recursos naturales aumentar la resiliencia frente al cambio climático, reducir el riesgo de catástrofes, la pérdida de biodiversidad y la inseguridad alimentaria.

31 Describe cómo se puede llevar a cabo la gestión sostenible de algunos recursos.

Ecoetiquetas del CRAE (1) y etiqueta de la agricultura ecológica europea (2).

GESTIÓN DE LOS RECURSOS HÍDRICOS

El agua dulce es un recurso imprescindible para los seres vivos, pero es un recurso renovable limitado porque no es inagotable, ya que está amenazado por la contaminación y por la escasez que provocan la sobrexplotación, el despilfarro y las sequías. A pesar de que casi el 70 % de la superficie del planeta es agua, es un recurso escaso porque su disponibilidad está desigualmente repartida en el espacio y en el tiempo: unas regiones son extremadamente áridas y otras muy húmedas; unos años son excesivamente lluviosos y otros padecemos grandes sequías.

La huella hídrica es un indicador ambiental que cuantifica el volumen de agua dulce utilizado, directa o indirectamente, a lo largo de la cadena de producción de bienes o la prestación de servicios que habitualmente consumimos. Mide el impacto ambiental del consumo humano en los recursos hídricos.

32 Qué uso le damos a la mayor parte del agua doméstica? ¿Qué tres actividades consumen más agua?

33 Si comes carne, indica cómo contribuirías mejor al ahorro de agua, ¿comiendo pollo o ternera?

34 Calcula la huella hídrica de un individuo que ha comprado un pantalón vaquero, una camiseta de algodón, un jersey de lana y unas zapatillas de deporte.

USOS DEL AGUA

Los seres humanos usamos el agua para diversos fines: agricultura, industria, abastecimiento urbano, producción de energía eléctrica, aseo, navegación, recreo, etc.

 Agricultura. Las mayores demandas se requieren para el regadío.

 Industria. El agua se utiliza como materia prima para la fabricación de productos químicos, refrigerante, agente de limpieza o receptora de vertidos.

 Doméstico. Su consumo está en relación con el nivel de vida, el tamaño de la población y el desarrollo económico.

Distribución de agua en nuestro planeta. Solo es un recurso fácilmente accesible para la humanidad el agua que corresponde a los ríos y lagos (0,0003 % + 0,0156 %) y a las aguas subterráneas menos profundas, lo que supone en conjunto

0,03 % del agua

del planeta.

LA PLANIFICACIÓN HIDROLÓGICA SOSTENIBLE

La planificación hidrológica pretende regular los usos del agua aportando soluciones para hacer frente a la disminución de los recursos hídricos de un área o país y satisfacer las demandas de la población, utilizando los principios del desarrollo sostenible.

Entre las medidas para una planificación hidrológica sostenible destacan:

●●● Medidas políticas

Se basan en la elaboración de leyes y acuerdos nacionales o internacionales que tratan de solucionar el problema de la escasez de agua en algunas zonas. El Plan Hidrológico Nacional es un proyecto de gestión hídrica que recoge un conjunto de medidas y actuaciones para distribuir agua de las regiones con mayor disponibilidad a las de mayor escasez.

●●● Medidas técnicas

Consisten en construir infraestructuras que permitan aumentar la disponibilidad de agua como, por ejemplo:

 Construcción de embalses. Permiten almacenar los excedentes de agua originados en las épocas de lluvias y regular el caudal de los ríos.

 Desalinización del agua de mar. Se lleva a cabo mediante plantas desalinizadoras que requieren un elevado consumo energético.

 Trasvases de agua. Se realizan desde las regiones con excedentes hasta aquellas que son deficitarias, mediante la construcción de embalses y canales.

●●● Medidas de ahorro

Sirven para reducir el consumo mediante un empleo más eficiente y racional del agua en los diferentes tipos de actividades:

 Reciclado y reutilización de las aguas residuales. Solo se lleva a cabo en aquellos casos en los que su uso esté permitido.

 Reducción del consumo industrial. Empleo de tecnología que consuma menos agua, reciclar el agua de los circuitos de refrigeración o evitar la contaminación.

 Reducción del consumo urbano. Utilización de sanitarios y electrodomésticos de bajo consumo de agua, depuración y reutilización de las aguas residuales domésticas, educación ambiental de los ciudadanos o fijación de precios más acordes con su verdadero coste.

 Reducción del consumo agrícola. Mediante la mejora de los sistemas de riego y de canalización y la introducción de cultivos apropiados para cada zona.

●●● Medidas inspiradas en las Soluciones Basadas en la Naturaleza

Se basan en la utilización de los servicios ecosistémicos:

 Protección y restauración de los humedales de las cuencas altas de los ríos y de los bosques de ribera y de las llanuras de inundación, con el fin de reducir la escorrentía y facilitar la retención y la infiltración del agua, lo que contribuye a su depuración y a la mejora de su calidad.

 Promoción de los cultivos en terrazas y conservación y restauración de los bosques, para reducir la erosión de las laderas y facilitar la infiltración del agua, y conexión de los cursos fluviales con las llanuras de inundación y los acuíferos para facilitar su recarga.

35 Observa la siguiente gráfica y formula una hipótesis que permita explicar a qué se debe el diferente consumo de agua para la agricultura en España respecto del resto de Europa.

Técnicas de riego.

A) La inundación de surcos o a manta es un procedimiento poco eficiente, pues consume una gran cantidad de agua. B) El goteo es la técnica más eficaz y sostenible, que consiste en conducir el agua mediante tuberías hasta cada planta, y a cada una de ellas se le proporciona gota a gota la cantidad necesaria para satisfacer sus necesidades hídricas.

EVIDENCIA EXPERIMENTAL

Agua de calidad

El agua potable, destinada al consumo humano, debe carecer de sustancias que puedan ocasionar enfermedades. Para medir las características del agua se emplean ciertos parámetros

Uno de los más utilizados es la demanda biológica de oxígeno (DBO)5:

 Se mide la concentración de oxígeno disuelto en una muestra de agua (A).

 Después, se somete esta muestra a una temperatura de 20 ºC durante cinco días y se vuelve a medir la concentración de oxígeno (B).

LA SOBREEXPLOTACIÓN DEL AGUA

Los seres humanos necesitan cada vez más agua. Si, por ejemplo, un individuo requiere para poder vivir 1,5 litros de agua al día, el consumo de una persona en un país desarrollado como España es de alrededor de 350 litros diarios.

La sobreexplotación del agua se produce cuando este recurso se consume a un ritmo mayor del que se genera mediante el ciclo hidrológico.

Como consecuencia de la sobrexplotación, y también de la contaminación, disminuyen las reservas de agua, tanto superficiales de los ríos y los lagos como de los acuíferos subterráneos:

 Aguas superficiales de ríos y lagos. Su caudal disminuye debido, fundamentalmente, al consumo excesivo en los regadíos.

 Acuíferos. Buena parte del agua de consumo urbano y de riego se extrae de los acuíferos, mediante pozos de bombeo o de succión (necesitan una bomba extractora) y pozos artesianos surgentes (el agua mana de forma natural, sin necesidad de bombeo).

El volumen de agua que acumulan los acuíferos depende del equilibrio entre el agua captada a través de las rocas porosas de la zona de recarga y las pérdidas de agua que se producen de forma natural o por la extracción por la acción humana. La sobrexplotación excesiva de los acuíferos rompe este equilibrio e impide que se renueven. Las consecuencias son las siguientes:

 Descenso del nivel freático. Provoca desertificación del suelo y el agotamiento de los pozos poco profundos.

 Salinización. Consiste en la entrada de agua del mar en los acuíferos (intrusión salina) debido a la succión ejercida por su extracción en los pozos, lo cual impide su uso, tanto para la agricultura como para el abastecimiento humano.

La DBO 5 mide la cantidad de oxígeno consumido por los microorganismos presentes en el agua para descomponer la materia orgánica durante los cinco días:

DBO5 (mg/L) = [O2]A – [O2]B

Cuanto mayor es esta, más alto será el consumo de oxígeno y, por tanto, mayor contaminación.

 Desaparición de humedales. Estos ecosistemas tienen una gran riqueza ecológica y el descenso del nivel freático, debido a la sobrexplotación, hace disminuir o desaparecer el agua de las zonas superficiales que comunican con el

36 Describe algunas de las acciones encaminadas a una gestión sostenible del agua.

37 ¿Qué es la salinización de los acuíferos? ¿Cómo se produce y qué consecuencias tiene para los seres humanos y para el medioambiente?

Extracción de agua de un acuífero. El bombeo en pozos de succión genera un vacío en el interior del acuífero que favorece la entrada de agua salada en acuíferos cercanos al mar e impide su uso como reserva de agua dulce.

LAS ENERGÍAS RENOVABLES

Los recursos energéticos son las sustancias o los fenómenos de la naturaleza de los que se puede extraer energía; unos se agotan con el tiempo y contaminan, los no renovables, y otros son inagotables, los renovables.

Gran parte de la energía utilizada procede de fuentes energéticas convencionales: excepto la energía hidroeléctrica, las demás (petróleo, carbón, gas natural y energía nuclear) son recursos no renovables. Como alternativa a las fuentes energéticas convencionales, se propone el incremento de las energías limpias o renovables, que se renuevan en cortos períodos y no contaminan:

 Energía solar. Se capta del Sol mediante centrales solares que puede ser de dos tipos. Las centrales solares térmicas transforman las radiaciones solares en energía calorífica y las centrales solares fotovoltaicas convierten directamente la radiación solar en electricidad.

 Energía eólica. Se aprovecha la fuerza del viento, el cual se transforma en energía eléctrica mediante modernos molinos, que generalmente se instalan en grupos (parques eólicos) en lugares adecuados.

 Energía de la biomasa. Se obtiene de leña, madera, desechos agrícolas, excrementos de animales, basura doméstica, etc., para transformarlos en combustibles como el biogás, etanol, metanol y bioaceites.

 Energía a partir del hidrógeno. Se obtiene por electrólisis del agua (si la electricidad que se aplica procede de energías limpias, se denomina hidrógeno verde) y se utiliza como combustible, junto con el oxígeno, en la pila de hidrógeno: la reacción entre ambos gases genera electricidad.

 Energía geotérmica. La actividad magmática calienta las aguas subterráneas, que pueden ser utilizadas para calefacción o para generar electricidad.

 Energía mareomotriz. Aprovecha la fuerza de las mareas, para lo cual es preciso que haya gran diferencia entre la pleamar y la bajamar.

Energía verde. Existen empresas de suministro eléctrico que obtienen la electricidad de fuentes renovables. Pero algunas practican el llamado lavado de cara verde (greenwashing) solo como escaparate para ofrecer una imagen positiva de sus actividades.

38 El motor eléctrico de este autobús funciona con una pila de hidrógeno.

Construcción bioclimática orientada al Sol Instalar paneles fotovoltaicos Contratar energía eléctrica verde, procedente de fuentes renovables.

Regular la temperatura y el encendido de los calentadores

Instalar válvulas termostáticas en los radiadores

Utilizar electrodomésticos «verdes» de menor consumo y más eficientes

Proyectar una climatización eficiente (calefacción y refrigeración). El sistema de construcción passivhaus, con gran aislamiento térmico, reduce el consumo energético del orden del 70 %.

a) ¿Qué gas emite su tubo de escape? ¿Es contaminante?

Instalar ventanas con sistemas de aislamiento de gran eficacia

Utilizar el transporte público

Hacer separación de basuras. Se ahorra energía utilizando productos reciclados

Iluminar con bombillas de bajo consumo

No dejar los equipos audiovisuales en stand-by

Eficiencia energética y consumo responsable. Algunas medidas para luchar contra el despilfarro energético y contribuir al desarrollo sostenible.

LOS RESIDUOS Y SU GESTIÓN

Residuo es todo material o forma de energía resultante de un proceso de fabricación, transformación o consumo, cuando su productor o poseedor lo destina al abandono y puede causar impacto en el medioambiente.

Los tipos de residuos se pueden clasificar, según su origen, en:

 Urbanos. Se generan en los municipios y tienen una composición muy variada: vidrio, papel y cartón, plásticos, materia orgánica, metales, etc.

 Agropecuarios. Proceden de la actividad agrícola y ganadera. Son característicos los plaguicidas, los fertilizantes, los excrementos de animales y los purines (exudado de las heces de los animales).

 Industriales. Proceden de la industria y pueden ser restos de materiales de construcción y otros peligrosos que contienen sustancias tóxicas.

 Sanitarios. Generados en hospitales y centros de salud. Algunos son similares a los urbanos y otros son específicos, como el material de laboratorio, restos de las intervenciones quirúrgicas, etc.

 Radiactivos. Se originan en actividades donde se emplea material radiactivo: centrales nucleares, centros de investigación, tratamiento del cáncer, etc.

7.1

GESTIÓN SOSTENIBLE DE LOS RESIDUOS

1 2

Con el fin de lograr el objetivo residuos cero y la eliminación de los macrovertederos, la Unión Europea ha establecido una serie de directrices sobre economía circular y gestión de residuos que plantean nuevas estrategias para facilitar el reciclaje, su transporte y posterior tratamiento, depósito y eliminación:

 Recogida selectiva. Además de la utilización de contenedores selectivos, se proponen nuevos sistemas, como la recogida puerta a puerta (PaP) de los residuos mediante contenedores inteligentes. Estos permiten identificar a los usuarios y, junto con el pago por generación (quien más basura genera, más paga), pretenden reducir los residuos en el lugar de origen.

 Tratamiento. Los residuos, especialmente los de carácter orgánico, se pueden utilizar para obtener combustibles, como el metano, o para producir compost, mediante el proceso de compostaje realizado por microorganismos, que es un fertilizante para el suelo agrícola.

 Almacenamiento. Se realiza en contenedores y lugares especiales, si son tóxicos y peligrosos.

 Depósito. En vertederos controlados, situados en lugares adecuados, bajo condiciones de seguridad para evitar la contaminación del suelo.

B A

 Acciones 7R y eliminación de bolsas y recipientes de plástico no biodegradable. Se deben utilizar bolsas de papel o de plástico biodegradable, o bien hacer una compra de productos a granel.

RESIDUOS CERO

Residuos cero (zero waste home). Las directrices de la Unión Europea sobre reciclaje y economía circular están encaminadas a lograr el residuo cero y la desaparición de los macrovertederos.

El reciclado de vidrio ahorra una cantidad enorme de energía.

7.2

Por cada tonelada de aluminio hay que extraer cuatro toneladas del mineral del que se obtiene.

LOS PLÁSTICOS Y SUS EFECTOS

Al año se tiran en España cientos de miles de toneladas de metales.

Los plásticos son polímeros sintéticos constituidos por la unión de moléculas más sencillas, denominadas monómeros, mediante un proceso llamado polimerización. Estos monómeros proceden de la destilación fraccionada del petróleo, a los cuales se les suele añadir aditivos, como pigmentos, estabilizadores frente a la luz y el calor, factores hidrofugantes, antioxidantes, ignifugantes, endurecedores como el bisfenol A (BPA) y plastificantes como los ftalatos.

Entre 5 y 13 millones de toneladas de plástico anuales son arrojadas al mar, que son descompuestas al cabo del tiempo en pedazos más pequeños, llamados microplásticos, por la luz y el calor del sol, el viento y el oleaje. Se estima que hay más de 50 000 millones de partículas de microplásticos en los mares y océanos procedentes de la degradación de envases y bolsas de plástico, neumáticos, ropa sintética, cosméticos, productos de limpieza, etc. Estos microplásticos, a su vez, pueden seguir degradándose lentamente hasta convertirse en nanoplásticos, que pueden penetrar en las células y migrar a los tejidos y órganos.

Tanto los macroplásticos, como los microplásticos y nanoplásticos, son contaminantes que se acumula en las cadenas tróficas acuáticas y terrestres y en el suministro de agua potable. Su ingesta, absorción o inhalación puede provocar efectos nocivos en la fauna y en los seres humanos. En la fauna acuática, por ejemplo, así como en las tortugas y en las aves, provocan obstrucciones intestinales y daño hepático, disminuyen su crecimiento, producen menos huevos y esperma y se reduce su rendimiento reproductivo.

40 Define el concepto de residuo y explica en qué consiste su gestión.

41 Indica los tipos de residuos según su procedencia.

42 ¿Por qué es necesario el reciclaje de los residuos? Describe los procesos utilizados para su transformación y eliminación.

Extinción Rebelión. Es un movimiento ecologista que exige a los Gobiernos la declaración de emergencia climática y la adopción de medidas eficaces para luchar contra la degradación ambiental.

Microplásticos (1) procedentes de la degradación de los plásticos vertidos al mar (2).

La recogida selectiva de residuos facilita su transporte y posterior tratamiento y eliminación.

Recuperar dos toneladas de plástico puede ahorrar una tonelada de petróleo.

Al reciclar una tonelada de papel se preservan más de 2 000 árboles.

En 1981, el biotecnólogo Ananda Chakrabarty fue el primer científico que patentó un organismo vivo, un «supermicrobio» que degrada los hidrocarburos más pesados del petróleo. Extrajo los plásmidos de cuatro cepas de Pseudomonas (1) que degradan respectivamente el alcanfor, el octano, el xilol y la naftalina. Obtuvo un superplásmido (2) que introdujo en las bacterias, generando un microorganismo que elimina los cuatro productos.

LOS COMPUESTOS XENOBIÓTICOS

Cuando se degradan las partículas de plástico, se liberan los aditivos que contienen, muchos de los cuales también son inhalados o ingeridos y se comportan como xenobióticos para el ser humano, que son sustancias extrañas al individuo, las cuales, al ser absorbidas tras la digestión o inhaladas durante la respiración, son transportadas hasta el hígado o los pulmones, donde experimentan procesos metabólicos de biotransformación y detoxificación, hasta que son excretadas. Sin embargo, algunos xenobióticos son resistentes a la biotransformación y se bioacumulan en los tejidos, por lo que su actividad prolongada puede provocar problemas de salud.

Ciertos xenobióticos son xenoestrógenos sintéticos, cuya actividad biológica se asemeja a la de los estrógenos naturales, y están presentes en plaguicidas, combustibles, fármacos y plásticos. Algunos de ellos, como el bisfenol A, los ftalatos y los ignifugantes o retardantes de llama, son de larga vida y se denominan disruptores endocrinos porque interfieren la actividad hormonal de nuestros propios estrógenos, lo que puede dar lugar a diversas alteraciones.

Según un estudio realizado por la Agencia Federal del Medio Ambiente alemana, casi todos los niños y adolescentes tienen ingredientes plásticos en sus cuerpos, la mayor parte de ellos son xenobióticos liberados por la descomposición de los plásticos, que pueden provocar cáncer de mama en la mujer, de próstata en el varón, desarrollo anómalo de los órganos reproductores y de los caracteres sexuales en los niños y niñas, infertilidad, inflamación intestinal crónica, acción mutágena en el ADN de los espermatozoides, diabetes tipo 2, accidentes cardio y cerebrovasculares, malformaciones congénitas, enfermedades neurodegenerativas y autoinmunes, como la artritis reumatoide, etc.

Por otra parte, la gestión y tratamiento de los residuos, especialmente mediante la incineración de los plásticos, libera a la atmósfera metales pesados, como plomo y mercurio, y sustancias tóxicas, como los furanos y las dioxinas, que causan afecciones respiratorias, endocrinas, nerviosas y reproductoras, además de diversos tipos de cáncer en los habitantes de las poblaciones cercanas

LOS RESIDUOS ELECTRÓNICOS

La cómoda existencia en el mundo virtual se hace a expensas del deterioro del mundo real. En la ciudad de Acra (Ghana) está el mayor vertedero del mundo de residuos electrónicos ilegales, procedentes de los países desarrollados, en el que trabajan y se envenenan miles de niños.

Reciclar papel de periódico de forma casera

La cantidad de papel que se consume en los países desarrollados es enorme, lo que significa que es necesario talar muchos árboles. El reciclado de papel contribuye a disminuir la deforestación y sus efectos.

Material necesario

 Papel de periódico.

 Agua.

 Cubos o calderos.

 Recipiente de plástico.

 Batidora.

 Malla de tela con un marco de madera rectangular.

 Prensa o pesos.

Procedimiento

1. Se cortan varias hojas de papel de periódico en trozos muy pequeños. Se meten en un recipiente con agua y se dejan reposar durante dos o tres días, aunque el tiempo de remojo podría ser más corto.

2. Con la batidora se tritura el papel y se mezcla con el agua hasta obtener una pasta más o menos homogénea. Resulta conveniente hacerlo por tandas para desmenuzar los trozos muy bien.

3. Se cuece la pasta con un poco de detergente y después se elimina la tinta que se acumula en la espuma de la superficie (CUIDADO con el fuego y sigue las indicaciones de tu profesor o profesora).

4. Se deja enfriar, se cuela y se vierte sobre un recipiente de plástico donde se pueda introducir la malla (de este paso se puede prescindir si existen inconvenientes para su realización).

5. Se introduce la malla en la pasta de papel, consiguiendo que cubra toda la superficie, dejando escurrir el agua. Así se obtendrá una hoja de papel. Se vuelca con cuidado sobre una tela, se colocan hojas de papel de periódico encima y después se pone un peso, si no se dispone de una prensa.

6. Después de unas horas, se saca la lámina de papel y se deja secar.

Aplica el conocimiento

 Realiza un taller de reciclado de papel con tus compañeros y compañeras y utiliza este papel para hacer sobres, envoltorios de regalos y otros objetos.

 Propón alguna otra forma de empleo de este papel reciclado. ¿Cómo lo decorarías?

1 La civilización maya se colapsó misteriosamente entre el año 800 d.C. y el 950 d.C. y abandonó sus ciudades. Los científicos que analizaron la composición química de las estalagmitas de la caverna de Yok Balum (Belice), llegaron a la conclusión de que la región de los mayas tuvo periodos de lluvias abundantes seguidos de largos periodos de sequía que corresponden a las épocas de florecimiento y decadencia de la cultura maya, respectivamente.

a) ¿Qué información proporcionan las estalactitas y estalagmitas sobre los cambios climáticos del pasado?

b) ¿Qué otros indicadores del cambio climático conoces?

2 Tras las glaciaciones del Pleistoceno, hace unos 12 000 años comenzó el Holoceno, una nueva era interglaciar caracterizada por temperaturas altas, aunque con fluctuaciones climáticas:

5 Un equipo de técnicos realiza un análisis del agua en dos puntos de un río. En el punto A, el valor de la DBO5 es de 50 mg/L, y en el punto B es de 600 mg/L. Explica en cuál de los dos puntos habrá mayor contaminación orgánica en el agua.

6 Indica en tu cuaderno en qué tipo de contenedor se deben depositar los siguientes residuos:

a) ¿Cuáles fueron los factores astronómicos que contribuyeron a las fluctuaciones del Holoceno?

b) ¿Qué causas provocaron la Pequeña Edad de Hielo? ¿Cómo fue posible que entre los años 700 al 1 200 los vikingos fueran capaces de explotar agrícolamente Groenlandia?

3 Esta gráfica muestra el aumento de temperatura como consecuencia del incremento del efecto invernadero.

a) Botella de vidrio. b) Botella de plástico de refresco. c) Periódicos. d) Tetrabrik. e) Bolsa de plástico. f) Caja de cartón. g) Restos de comida. h) Lata de cerveza. i) Calcetines viejos. j) Fragmentos de escayola.

7 En una ciudad costera se observa que, al cabo de un tiempo, a través de los pozos que se utilizan para abastecer de agua potable a parte de la población, sale agua salada.

Recarga Año

Pozos Nivel freático disminuido Manto de agua dulce

a) ¿Cómo se denomina este fenómeno, en qué consiste y por qué se produce? ¿Qué se debería hacer para que no ocurriera?

8 En la gráfica siguiente se muestra la huella ecológica por persona en distintos países, en hectáreas globales (hag) por persona:

a) ¿De qué depende que el calentamiento global del futuro discurra según el escenario planteado por la curva azul o por el de la curva roja?

4 Ordena los siguientes medios de transporte según su huella de carbono, de menor a mayor:

a) autobús, b) furgoneta, c) motocicleta, d) tren eléctrico, e) avión, f) bicicleta, g) automóvil.

Si todos los habitantes del mundo tuviéramos la misma huella ecológica que Luxemburgo necesitaríamos 12,9/1,7 = 7,6 Tierras para mantener el estilo de vida.

Óptimo medieval

Imperio egipcio Última glaciación

Óptimo romano Antigua Grecia Edad oscura griega Pequeña edad de hielo

HABILIDADES MATEMÁTICAS

9 La tabla siguiente muestra la temperatura media de cada mes y la precipitación mensual durante los doce meses del año en una región de la España peninsular.

b) ¿Qué medidas de geoingeniería aplicarías para mitigar las consecuencias del cambio climático y, en la medida de lo posible, reducir el calentamiento global?

11 La gráfica muestra la subida del nivel del mar, en metros, en el escenario actual de altas emisiones de GEI (rojo) y en un escenario de bajas emisiones (azul).

a) Elabora una gráfica de barras para representar la precipitación y una gráfica lineal para las temperaturas, de forma similar a este ejemplo:

• En el eje vertical izquierdo se representan los datos de la temperatura media mensual (en grados centígrados).

• En el eje vertical derecho se representan los datos de la precipitación media mensual (en milímetros), cuya escala será doble de la empleada para las temperaturas: 1 o C equivale a 2mm.

• En el eje horizontal se representan los meses del año.

b) ¿Qué nombre recibe ese tipo de gráfica y a qué tipo de clima crees que corresponde?

INTERPRETA UNA GRÁFICA

10 La gráfica establece la relación entre la cantidad de CO2 en la atmósfera (en ppm) y el incremento de la temperatura global (en oC), desde el año 1000.

a) Establece una relación entre la cantidad de CO2 emitida a la atmósfera, el calentamiento global y la subida del nivel del mar. ¿Qué consecuencias tendría para la humanidad la subida del nivel del mar en el escenario actual de altas emisiones de GEI?

OLIMPIADA DE BIOLOGÍA

12 ¿A qué conceptos corresponden las definiciones siguientes?:

a) Indicador ambiental que cuantifica el volumen de agua dulce utilizado a lo largo de la cadena de producción de bienes o la prestación de servicios que habitualmente consumimos.

b) Superficie de terreno productivo que necesita cada persona para mantener su nivel de vida: para producir los recursos que consume y eliminar los residuos que genera.

c) Indicador ambiental que refleja la totalidad de gases de efecto invernadero (GEI) emitidos por un individuo, organización, evento o producto.

13 Relaciona los elementos de las dos series:

1. Acciones 7R. 2. hag. 3. Acuífero. 4. Obsolescencia programada. 5. Energía solar. 6. Incineración.

a) Economía lineal. b) Economía circular. c) Nivel freático.

d) Panel fotovoltaico. e) Eliminación de residuos. f) Huella ecológica.

14 Indica el nombre y las metas específicas de cada uno de los siguientes objetivos de desarrollo sostenible:

a) ¿A partir de qué año, aproximadamente, se incrementan la concentración de CO2 y la temperatura y cuál pudo ser la causa de dicho incremento?

Las especies invasoras

Alrededor de 11000 especies invasoras de microorganismos, plantas y animales habitan Europa en la actualidad. En concreto, España cuenta con 1400 de estas especies, según un registro elaborado por un equipo internacional, en el que ha participado el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). Los estudios revelan que más del 10 % de las especies exóticas resultan dañinas para los ecosistemas. El Mediterráneo es el área marina más perjudicada.

Las plantas y los invertebrados son los taxones con mayor número de especies exóticas invasoras que causan impactos en los ecosistemas. De las 100 especies más dañinas, cuatro se encuentran en España: el mosquito tigre (Aedes albopictus), procedente del sureste de Asia y las islas del Océano Pacífico e Índico; el mosquito asiático (Aedes japonicus), originario de Asia oriental; el cangrejo rojo o americano (Procambarus clarkii), originario del noroeste de México y del centro y sur de Estados Unidos; y el mejillón cebra (Dreissena polymorpha), que procede del mar Caspio y el río Ural.

En los últimos años el mosquito tigre, vector en potencia de más de 20 enfermedades, se ha convertido en un problema de salud en la costa mediterránea, País Vasco y Aragón; mientras que el mosquito asiático se ha detectado en Asturias. Además, es previsible que ambas especies invadan otras zonas de España. El cangrejo rojo y el mejillón cebra se han convertido, tanto en España como en otras regiones, en importantes competidores por el alimento de las especies de mejillones y cangrejos locales, que van siendo desplazados.

En cuanto a las plantas invasoras, la uña de león (Carpobrutus edulis), y el plumero de la Pampa (Cortaderia selloana) son dos ejemplos muy significativos del territorio español.

Estas especies se introdujeron en los ecosistemas autóctonos mediante su uso en jardinería y restauraciones en obras públicas. Casi todas las especies invasoras han sido introducidas por la acción humana. Por ello, es necesario que existan leyes y controles más estrictos, cuarentenas y una inspección muy rigurosa del transporte de mercancías.

Mosquito tigre (Aedes albopictus).

 ¿Te parece oportuno liberar al campo o a otros lugares, determinadas especies que no son autóctonas, y que se tienen como mascotas, como el galápago de Florida, algunas serpientes u otras especies exóticas?

WEBQUEST WEBQUEST

❚ Tarea

Elabora un trabajo sobre la desaparición de algunas culturas y el desarrollo de otras con los cambios climáticos sucedidos a lo largo de la historia. Realiza una presentación en Word/ Writer, PowerPoint/Impress, Prezi, Keynote o VideoScribe, en la que se incluyan animaciones, secuencias de vídeos, fotografías, gráficos, etc.

❚ Proceso

Reúne información sobre estos temas:

 Causas e indicadores del cambio climático.

 El colapso de la civilización maya.

 El período cálido medieval y la expansión de los vikingos.

 Influencia de las erupciones volcánicas en el cambio climático.

❚ Recursos

Consulta libros, prensa y revistas especializadas, y visita las siguientes páginas web:

http://wzar.unizar.es/perso/emolina/pdf/ GarciaMolina2017NaturalezaAragonesa.pdf

https://www.elmundo.es/ciencia­y­salud/ ciencia/2020/09/09/5f57acacfc6c8373218b46c1.html

https://www.nationalgeographic.com.es/ciencia/ civilizaciones­que­se­desaparecieron­por­cambios­climaticos_14552/ https://www.tiempo.com/ram/28025/ las­estalagmitas­las­largas­sequia­y­la­civilizacion­maya/ https://actualidad.rt.com/viral/

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Proyecto de investigación

El método científico es una de las vías que nos conducen al conocimiento. Pero, al hacer ciencia, la objetividad no debe impedir que el protocolo experimental y la demostración sean elegantes, que el descubrimiento sea potencialmente salvador, reparador... que el conocimiento sea generoso y gratuito. Tal vez así logre el descubrimiento científico y la experimentación «atrapar» y «sugestionar» del mismo modo que el simbolismo mágico, el arcano no desvelado...

Investigación de nuevos fertilizantes en el laboratorio

EL MÉTODO CIENTÍFICO EXPERIMENTAL

(1) Antes de llevar a cabo un experimento, los investigadores, deben encontrar fuentes fiables que les proporcionen información a partir de la bibliografía científica (revistas especializadas, textos, monografías, tesis doctorales…). En ocasiones procede de congresos, reuniones o conversaciones con sus colegas; y otras veces de páginas web, vídeos, fotografías, etc. Debes tener en cuenta las siguientes recomendaciones:

� Conviene asegurarse de que la información está actualizada.

� En internet hay tanta información científica como pseudocientífica; muchos contenidos no son más que opiniones. Desconfía de los documentos que no llevan firma, en blogs o en redes sociales. Busca información fiable y comprueba su veracidad.

� Consulta revistas electrónicas, bibliotecas digitales y la Wikipedia (es un buen referente, aunque no hay garantía de que todo lo que publica sea fiable).

Cada uno tenemos percepciones, creencias y prejuicios que nos hacen ver las cosas de manera diferente. Para poder separar lo verdadero de lo falso sin dejarse llevar por la subjetividad, se utiliza el método científico experimental.

El método científico experimental es un conjunto de etapas o procedimientos que siguen los científicos para responder a las preguntas que se plantean sobre la naturaleza.

Para llevarlo a cabo, los investigadores consultan fuentes de información, hacen observaciones y realizan preguntas, formulan hipótesis, diseñan experimentos para probar la validez de sus hipótesis, obtienen datos, analizan los resultados, sacan conclusiones y comunican los resultados.

(3) Para facilitar la investigación conviene que la pregunta que realizamos sea del tipo: ¿cuál es el efecto de A sobre B? El término que utilizan los científicos para designar A y B se denomina «variable», que es un factor observable y medible que se puede manipular o controlar.

Puede ser una característica de un objeto, fenómeno o ser vivo que cambia en el transcurso de un experimento y puede adoptar diferentes valores, desde el punto de vista cuantitativo o cualitativo.

FUENTES DE INFORMACIÓN

(2) La investigación científica comienza con la observación de un fenómeno. Por ejemplo, el peso, la forma, el tamaño, la temperatura y el color son propiedades observables de los objetos. La observación está limitada no solo por la mayor o menor pericia del observador, sino, fundamentalmente, por las técnicas y los instrumentos científicos que emplea que permiten amplificar la capacidad de los sentidos.

PREGUNTAS

OBSERVACIONES EXPERIMENTOS

ANÁLISIS DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES

(7) La información que suministran los datos recolectados durante una investigación se hace más evidente cuando se agrupan, se procesan y se organizan mediante tablas y gráficos. De esta manera son más fáciles el análisis de los resultados, la observación de regularidades y patrones y el establecimiento de las posibles relaciones entre dos o más variables, con el fin de sacar conclusiones y elaborar una explicación razonable.

Para validar o refutar una hipótesis, debe existir al menos un 95 % de probabilidad de que los resultados son precisos y no se deben a una casualidad. Para un científico resulta tan importante demostrar que una hipótesis es validada por sus resultados como que no lo es. Las conclusiones de un experimento pueden probar una de las hipótesis sobre las demás, pero también pueden sugerir una explicación totalmente nueva y llevar a la formulación de nuevas hipótesis y experimentos.

(4) A menudo formulamos hipótesis o predicciones sobre el mundo que nos rodea. Se trata de posibles explicaciones o respuestas «provisionales» a una pregunta que, si nos basamos en los conocimientos de que disponemos, en principio nos parecen buenas, aunque puede que sean acertadas o quizá erróneas.

Una hipótesis es una suposición sobre las causas probables que han dado lugar al fenómeno observado y es también una predicción de lo que se espera que suceda durante el curso de la experimentación. Plantea una relación entre dos o más variables y se presenta a menudo en la forma «si..., entonces…». Por ejemplo: si trituramos la sal de mesa, entonces se disolverá antes que si se encuentra en forma de cristales grandes.

La hipótesis debe ser comprobable mediante el diseño de un experimento que pruebe su veracidad. Si se prueba una y otra vez, gana credibilidad; por el contrario, si se demuestra que es errónea, es refutada y se rechaza. La hipótesis también debe tener poder explicativo y dar una idea de por qué se produce el fenómeno observado.

Para que una hipótesis sea válida debe ser falsable; esto quiere decir que, en caso de que sea falsa, los científicos deben ser capaces de reunir pruebas para refutarla mediante las observaciones y el diseño de experimentos que demuestren su falsedad.

El término «falsable» significa algo así como comprobable, es decir, la experimentación debe poder comprobar que es una hipótesis verdadera o falsa. Solo son científicas las hipótesis falsables; si no son falsables, no existe la posibilidad de realizar observaciones ni de diseñar experimentos que demuestren su falsedad. Y si no se puede demostrar su falsedad, tampoco su veracidad.

(5) Un experimento es un conjunto de procedimientos que se llevan a cabo para probar una hipótesis en condiciones controladas. El experimento se diseña para demostrar las relaciones causales entre las variables; para ello, el investigador manipula la variable independiente y mide el efecto provocado sobre la variable dependiente. De esta forma, obtiene datos y recopila pruebas medibles, empíricas (obtenidas por la experimentación), que más tarde evaluará de manera crítica.

(8) Los investigadores reflexionan sobre sus descubrimientos, informan de sus hallazgos y comunican sus resultados de muchas maneras: conversan con sus colegas, escriben libros, dan conferencias, acuden a simposios, etc., aunque la forma más habitual de hacerlo es mediante las publicaciones en revistas. De esta manera, otros científicos pueden acceder a los protocolos experimentales y los resultados; así otros pueden repetir los experimentos y confirmar la validez de las conclusiones.

Cuantas más veces se repita un experimento, más fiables serán los resultados si apoyan las mismas conclusiones. Por el contrario, si los resultados no apoyan la hipótesis original, los investigadores pueden sugerir nuevas observaciones, formular otras hipótesis o llevar a cabo experimentos adicionales. De esta manera, la investigación permite refutar una o más de las posibles hipótesis hasta que una de ellas permanece.

El experimento requiere un protocolo experimental, es decir, un plan de acción en el que se especifican los siguientes elementos: los procesos empleados para la observación y las fuentes de información consultadas, la hipótesis formulada, los materiales utilizados, la metodología que se sigue y la forma en que se analizan los datos y se interpretan los resultados.

(6) Los datos son la información obtenida a partir de las observaciones y las mediciones realizadas en la experimentación de las correspondientes magnitudes.

� Los datos cualitativos describen cualidades de fenómenos, situaciones o procesos, como las preferencias, las opiniones, etc. Cuando los experimentos no son posibles, los científicos ponen a prueba sus hipótesis mediante las observaciones naturales, cuyos datos se obtienen a partir de la observación visual o de las encuestas. Consiste en la observación de un fenómeno o un comportamiento tal y como ocurre en su entorno natural, sin intervención del investigador.

� Los datos cuantitativos se expresan como magnitudes de las variables que intervienen en un experimento y se pueden medir: temperatura, presión arterial, tiempo, luz, intensidad de sonido, número, masa, altura, longitud, volumen, área, velocidad, concentración, etc.

1 Formula una hipótesis falsable y otra que no lo sea y argumenta sobre la falsabilidad como criterio de validez científica de las hipótesis. Elabora un informe y preséntalo al resto de la clase.

A) Variable independiente (porcentaje de fertilizante).

B) Variable dependiente (altura de las plantas de tomate).

IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES

La formulación de una hipótesis requiere la identificación previa de las variables que resultan de la observación inicial y de las preguntas que se plantean.

Las variables se utilizan en los experimentos para determinar si los cambios en una cosa dan como resultado cambios en otra. Por ejemplo, formulamos la siguiente hipótesis: si adicionamos fertilizante nitrogenado a las plantas del tomate, entonces crecerán más en altura que las plantas que no reciban este tipo de abono.

� Variable independiente. Su nombre hace referencia a que no depende de otra cosa para estar presente. También se denomina variable manipulada, porque es el factor cuyos valores manipula voluntariamente el experimentador en el transcurso de la investigación con el fin de determinar su relación con el fenómeno que se pretende observar (los cambios de la variable dependiente).

Para identificarla, hay que responder a la pregunta: ¿qué puedo cambiar? En nuestro ejemplo, la variable independiente adopta varios niveles: son los distintos porcentajes de fertilizante nitrogenado (2 %, 4 %, 6 %, 8 % y 10 %) que se añaden al suelo donde se cultivan las plantas del tomate.

� Variable dependiente. Su nombre hace referencia a que depende de algo que la hace variar. Es el factor que el experimentador piensa que podría modificarse en respuesta a los cambios o manipulaciones de la variable independiente.

La variable dependiente es la que se mide en el experimento y para identificarla hay que responder a la siguiente pregunta: ¿qué es lo que observo?, es decir, ¿cuál es la respuesta que estoy midiendo? En nuestro ejemplo, la variable dependiente sería la altura que alcanzan las plantas del tomate.

� Variables controladas. Son los factores cuyos valores se mantienen constantes en la experimentación para evitar que influyan en el efecto de la variable independiente sobre la variable dependiente.

Para identificarlas, hay que responder a la siguiente pregunta: ¿qué puedo mantener constante en el experimento? En nuestro ejemplo, las variables controladas son las que permanecerán sin cambios: la variedad de planta del tomate, la marca del fertilizante, el tipo de maceta y de suelo en el que se cultivan las plantas y la cantidad de agua y de luz solar que reciben.

EXPERIMENTOS CONTROLADOS

Ensayo clínico. Es una evaluación experimental para valorar en los seres humanos los beneficios, la seguridad de un medicamento o la eficacia de una prueba diagnóstica o terapéutica.

En el ensayo clínico doble ciego, el grupo experimental (A) recibe tratamiento y al grupo de control (B) solo se le aporta placebo (una sustancia carente de ingredientes activos: por ejemplo, una píldora de azúcar).

En este tipo de ensayo, tanto el investigador como los pacientes desconocen quiénes pertenecen a uno u otro grupo, con el fin de prevenir los errores que se pueden cometer a causa del efecto placebo: el paciente se sugestiona y experimenta una mejoría, solo por la esperanza de curación y la sensación de ser tratado médicamente tras la administración del placebo.

Un experimento controlado es aquel que prueba solo un factor cada vez y compara los resultados obtenidos en un grupo de control con los que se obtienen en uno o más grupos experimentales, en los cuales se manipula únicamente la variable independiente que se desea comprobar. El tamaño de los grupos debe ser suficientemente grande para que los resultados sean significativos.

Debido a que entre el grupo de control y los grupos experimentales solo difiere la variable independiente, las diferencias observadas en el resultado del experimento probablemente serán causadas por los cambios realizados sobre esa variable.

� Grupo de control. Contiene los mismos factores que el grupo experimental (en nuestro ejemplo, la misma variedad de tomate, maceta, sustrato, aporte de agua y luz solar que las del grupo experimental), a excepción de uno: carece de la variable independiente. Es una forma de detectar o medir la influencia de otros factores no previstos en los resultados de la experimentación.

� Grupo experimental. Contiene los mismos factores que el grupo de control y, además, está presente la variable independiente (los distintos porcentajes de fertilizante nitrogenado que se añaden al sustrato de las macetas), que es la que se va a manipular, para ver los posibles cambios en la variable dependiente, que son los efectos que se desean probar.

NORMAS DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIO

Las normas de seguridad en el laboratorio de Biología y Geología son un conjunto de medidas destinadas a prevenir accidentes.

La presencia de objetos punzantes y cortantes, sustancias tóxicas, inflamables o corrosivas hacen del laboratorio un lugar más peligroso que el aula de clase. La norma más útil para minimizar los riesgos es emplear el sentido común; pero, además, conviene que cumplas las siguientes normas de seguridad:

� Utiliza gafas de seguridad y guantes de látex (o de vinilo o nitrilo si eres alérgico) cuando calientes sustancias o manejes productos tóxicos, cáusticos o corrosivos.

� Lávate las manos cuando termines un experimento.

� Mantén limpia y organizada tu zona de trabajo.

� Protege tu ropa con una bata de laboratorio y recógete el pelo si lo tienes largo. El calzado abierto, como las sandalias, no es el más adecuado para el laboratorio.

� Usa un frasco limpio y rotúlalo bien cuando prepares una disolución, un reactivo o un colorante.

� No toques con las manos desnudas, ni pruebes con la lengua, ni huelas las sustancias químicas con las que trabajas.

� No debes pipetear con la boca; usa para ello el aspirador de pipetas o una jeringuilla.

� Mantén alejados del mechero los productos inflamables como el alcohol. Si necesitas calentarlos, hazlo al baño María. No dejes desatendido un recipiente que se está calentando.

� Para calentar el líquido de un tubo de ensayo, debes mantenerlo inclinado, orientado hacia un lugar donde no esté ningún compañero.

� Si calientas material de vidrio, mantenlo en un lugar señalizado para evitar que otro compañero lo coja accidentalmente y se queme, ya que no se diferencia a simple vista del vidrio frío.

� Si se rompe algún material de vidrio, no lo cojas con las manos desnudas; barre el vidrio roto de inmediato y deposítalo en un contenedor apropiado.

� Para arrojar ácidos o álcalis por la pila, se deben neutralizar previamente y con el grifo del agua abierto.

� Si se producen salpicaduras sobre la piel de sustancias corrosivas o de ácidos o álcalis, debe lavarse la zona afectada con agua abundante.

Calentar un tubo de ensayo. Para evitar que salpique si entra en ebullición, debes procurar que la llama incida de forma lateral, no en el fondo, y retirar el tubo de ensayo de vez en cuando.

2 Describe las características de las variables dependiente, independiente y controlada.

3 ¿En qué consiste un experimento controlado?

4 ¿Qué son las observaciones naturales y cuándo se llevan a cabo?

5 ¿Cómo se deben calentar los productos inflamables?

6 ¿Qué precauciones hay que adoptar cuando se calienta material de vidrio?

Lee la etiqueta de los reactivos antes de utilizarlos. Asegúrate de conocer los riesgos que conlleva su manipulación.

Símbolos de riesgo. Facilitan el manejo con seguridad de las sustancias químicas.

OBSERVA

El laboratorio de Biología y Geología

Un laboratorio es un lugar en el que pueden controlarse las condiciones para llevar a cabo los experimentos y las mediciones propias de la investigación científica. De esta manera, se evitan las influencias desconocidas que puedan alterar los resultados. Además, garantiza la reproducibilidad para que otro investigador pueda realizar el experimento en las mismas condiciones y obtener los mismos resultados.

Material del laboratorio de Biología

Portaobjetos

Varilla de vidrio

Cubreobjetos

Estereomicroscopio o lupa binocular

Microscopio óptico

Sonda acanalada

Aguja enmangada

Lanceta

Escobilla

Bisturí

Pinzas

Espátula

Vidrio de reloj

Cápsula de porcelana

Placa de Petri

Pipetas

Vaso de precipitados Probeta

Tijeras de disección

Jeringuilla

Navaja histológica

Reactivos y colorantes

Micrótomo de mano

Pistilo

Cuentagotas

Frasco cuentagotas

Mortero

Material

Tubo de ensayo

Embudo

Matriz de Erlenmeyer

Rejilla

Trípode

Gradillas

Tubos de ensayo

Mechero de Bunsen

Microscopio petrográfico

Pinzas para tubos de ensayo

Goniómetro

Estereoscopio

Mortero de Avich

Clasificador de rocas y minerales

Martillo de geólogo

Soplete

Bureta

Fotografías aéreas

Mechero de alcohol

Nuez

Soporte con columna

Brújula

Mapas geológicos y topográficos

PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

El diseño de tu propio proyecto de investigación debe ser emocionante y divertido, pero tal vez necesites un poco de ayuda para comenzar, si quieres ser original y creativo y utilizar correctamente el método científico.

María la Judía

Lo primero que necesitas es una idea, que puede surgir de tus observaciones y de una gran variedad de fuentes de información. En nuestro caso, vamos a realizar una plantación en macetas de plantas de maíz para observar su crecimiento tras la aplicación de fertilizantes orgánicos.

OBSERVA Y CONSULTA FUENTES DE INFORMACIÓN

Cuando observamos un fenómeno o un objeto, estamos recogiendo información. En muchos casos, podemos completar esa información tomando medidas. Cuando medimos una magnitud le asignamos un número, que debe ir acompañado del tipo de unidad que hemos empleado para medirla. Las propiedades de la materia que se pueden medir se denominan magnitudes físicas, como, por ejemplo, la longitud, la masa, el volumen, el tiempo, la temperatura, el color o la densidad.

Está considerada la primera mujer alquimista, precursora de la química actual, que vivió en Alejandría, entre los siglos I y III d. C.

En sus tratados sobre alquimia se describen varios instrumentos de laboratorio, como el kerotakis (1), que permite calentar sustancias volátiles y recoger sus vapores condensados. También fue la creadora del «baño María», para calentar sustancias de manera indirecta y uniforme dentro de un recipiente, introducido dentro de otro con agua hirviendo.

La información sobre el maíz nos dice que su cultivo es muy exigente y los minera-les esenciales del suelo en el que crece, especialmente nitrógeno (N), potasio (K) y fósforo (P), suelen ser escasos. Esta escasez de minerales esenciales afecta al crecimiento de las plantas y al rendimiento de las cosechas. Por esta razón, es necesaria la fertilización del suelo mediante la adición de fertilizantes que enriquezcan el suelo, suplementen las necesidades nutricionales de las plantas de maíz y favorezcan su crecimiento. La fertilización puede ser química u orgánica:

� Los fertilizantes químicos aportan nutrientes minerales muy solubles, rápidamente disponibles para ser asimilados por la planta, lo que incrementa el rendimiento de las cosechas. Pero el cultivo solo asimila menos de la mitad de los nutrientes que se le aplica; el resto del fertilizante, en parte se une a las partículas del suelo, y otra parte se desaprovecha y se lixivia por el agua de riego o de lluvia y contribuye a la contaminación de las aguas superficiales (eutrofización) y subterráneas.

� Los fertilizantes orgánicos, como el compost y el humus de lombriz, mejoran la estructura del suelo de cultivo y su aireación, lo que facilita la infiltración del agua y el crecimiento radicular; además, restauran la biodiversidad de su microbiota y la dinámica de los ciclos biogeoquímicos, lo que contribuye a recuperar la fertilidad perdida de los suelos permanentemente explotados por la agricultura extensiva.

Observación: Los nutrientes que aportan los fertilizantes orgánicos son menos solubles y su liberación y asimilación por las plantas es más lenta y gradual, lo cual reduce las pérdidas por lixiviación y no contribuyen a la contaminación de las aguas superficiales y subterráneas. Estos fertilizantes, además contribuyen al reciclaje de residuos orgánicos de origen vegetal o animal, por lo que su producción es amigable con el medio ambiente y contribuye a la economía circular.

3.2

REALIZA PREGUNTAS

Aprende a observar y a medir. Si preparas algún alimento, utiliza tus sentidos: fíjate en el color, huele, saborea los ingredientes, aprecia los cambios que se producen al exprimirlo o durante la cocción, mide las cantidades, controla el tiempo, sigue los pasos de una receta, formula preguntas (¿Cuánto pesa? ¿Cuánto cuestan los ingredientes de la receta? ¿Cuántas porciones salen de una pizza?).

Te propones realizar un experimento para responder a una pregunta o resolver un problema, es decir, algún fenómeno o cuestión cuya solución desconoces. Esta es, sin duda, la parte más difícil, pues no hay fórmulas para identificar problemas y plantear preguntas.

Pregunta: ¿cuál es el efecto en la aplicación de dos fertilizantes orgánicos, compost y humus de lombriz, sobre el crecimiento en altura del maíz (Zea mays) en condiciones de crecimiento en macetas?

3.1

FORMULA UNA HIPÓTESIS

Una hipótesis es una especie de primera explicación o respuesta a la pregunta que has realizado, que te da pistas sobre las variables que intervienen en el experimento y hace predicciones sobre su resultado.

Para formularla debes encontrar algo para medir, que te permita obtener datos cuantitativos que se expresen como magnitudes de las variables que intervienen en tu experimento.

Hipótesis: Las dosis de dos fertilizantes orgánicos, compost y humus de lombriz, con una alta concentración de elementos esenciales y microelementos, incrementan el crecimiento en altura del maíz (Zea mays) en condiciones de crecimiento en macetas.

� La variable independiente (manipulada) son los días transcurridos desde la siembra tras la aplicación de una dosis constante de cada uno de los fertilizantes orgánicos a cada maceta.

� La variable dependiente (variable de respuesta) es cualquier cambio que resulta de la manipulación de la variable independiente. En nuestro ejemplo, es la altura que vamos a medir en las plantas de maíz cada cierto tiempo.

� Las variables controladas. Son los factores cuyos valores se mantienen constantes en la experimentación para evitar que influyan en el efecto de la variable independiente sobre la variable dependiente. En nuestro ejemplo, son las que permanecerán sin cambios: la variedad de maíz, los fertilizantes, las macetas, el sustrato en el que crecerán las plantas, la temperatura y el agua de riego, y la luz solar que reciben.

DISEÑA UN EXPERIMENTO: PROTOCOLO EXPERIMENTAL

En tu experimento tienes que asegurarte de que solo vas a manipular una variable independiente cada vez. Debes indicar cómo vas a manipular esta variable independiente, cómo vas a medir la respuesta de la variable dependiente o experimental y con qué frecuencia realizarás las mediciones.

� Variable independiente: tiempo transcurrido desde la siembra. Establecemos los intervalos de 7, 14, 21, 28, 35, 42, 49, 56 y 63 días después de la siembra para llevar a cabo la medición de la altura de las plantas de maíz.

� Variable dependiente: altura de las plantas de maíz. La medición se realiza desde la superficie de la tierra de la maceta, hasta el punto más alto de la planta, que suele ser la punta de la última hoja que emerge hacia arriba, en las primeras etapas de desarrollo, o hasta el punto más alto del arco de la hoja superior cuya punta apunta hacia abajo, en las etapas posteriores.

� Variables controladas: todas las que puedan influir en el experimento, excepto la variable independiente. Se mantienen constantes y para ello utilizamos la misma variedad de maíz, la marca de los fertilizantes, el tipo de maceta y de sustrato o suelo en el que se cultivan las plantas, la temperatura y la cantidad de agua de riego, de fertilizante y de luz solar que reciben.

� Grupo de control. Está formado por las plantas que crecen en macetas las cuales no han recibido ningún fertilizante en el transcurso del tiempo de cultivo (carece de variable independiente).

� Grupos experimentales. Están compuesto por las diferentes las plantas que crecen en macetas, en las cuales mediremos la altura que alcanzan en el transcurso del tiempo de cultivo.

Estas plantas han recibido las mismas dosis de un fertilizante orgánico: en un grupo experimental se fertiliza con compost y en el otro, con humus de lombriz.

El abonado se realiza con extractos líquidos de los fertilizantes orgánicos y se realiza en los mismos intervalos de tiempo, junto con el riego, cada dos días desde la siembra.

7 ¿Cuáles son las variables independientes, dependientes y controladas, y el grupo de control en el proyecto de investigación?

Medición de la altura de las plantas de maíz: en las primeras etapas de desarrollo (A) y en las etapas posteriores (B).

Vermiculita 1,5 partes

Materiales

Necesitaremos los siguientes materiales:

� Regla y cinta métrica para medir.

� Sustrato para las macetas. Se compone de turba negra, vermiculita (un tipo de arcilla) y humus de lombriz, y se prepara de la siguiente manera: Como unidad de medida se puede utilizar una botella de agua de 5 L a la que hemos cortado la parte superior.

En una bolsa de plástico de unos 40 o 50 L añadimos las siguientes cantidades de los componentes del sustrato:

� 3 medidas (de unos 5 L) de turba negra.

Turba 3 partes Humus 0,5 partes

� 1,5 medidas de vermiculita.

� 0,5 medidas de humus de lombriz.

� Se mezclan bien todos los componentes y con la misma unidad de medida de unos 5 L llenamos las macetas.

5 L

Preparación del sustrato para las macetas.

� Macetas y platos: 9 macetas de 2,5 L de capacidad (de unos 16 cm de diámetro y 15 cm de alto). En cada una ponemos 0,5 medidas del sustrato obtenido anteriormente. Ponemos cada maceta sobre un plato para recoger el exceso de agua de riego.

� Bandeja de semillero. Solo necesitamos 9 alveolos, pero utilizaremos el doble por si alguna semilla no nace. Llenamos estos 18 alveolos con el sustrato que ha sobrado.

� Semillas de maíz (Zea mays). Se puede utilizar cualquier variedad. El forrajero es más resistente a las enfermedades. En este experimento se utilizó la variedad de maíz dulce.

30 L de agua 1,5 kg de fertilizante (humos o compost)

Bandeja de semillero. Semillas de maíz.

� Fertilizantes orgánicos. Compost y humus de lombriz. Utilizaremos extractos líquidos de cada uno de ellos, que se preparan de la siguiente manera:

Preparación del extracto líquido de fertilizante.

Recipiente de 250 mL. Regadera.

8 Escribe una lista con los materiales que se necesitan en el proyecto de investigación y los lugares donde puedes conseguirlos.

� Extracto líquido de humus de lombriz. En una bolsa o en un trozo de tela de arpillera (porosa) introducimos 1,5 kg de humus y lo atamos con una cuerda por la parte superior.

A continuación, lo introducimos en un recipiente de plástico de unos 50 L y lo llenamos con 30 L de agua.

Tapamos el recipiente con un plástico negro y dejamos en remojo el saco con humus durante 8 días, removiendo durante 5 minutos cada 2 días.

Al cabo de este tiempo, sacamos el saco y lo exprimimos hasta que ya no pierda líquido.

Guardamos este extracto en el recipiente, lo tapamos con un plástico negro y lo rotulamos con el nombre de Humus.

� Extracto líquido de compost. Procedemos del mismo modo que en el caso anterior, pero ahora introducimos en el saco 1,5 kg de compost.

� Agua para el riego. Conviene que no tenga cloro, que puede destruir la microbiota del suelo. Para ello, basta con almacenar unos 10 L de agua del grifo en un recipiente abierto durante varios días.

� Regadera pequeña y recipiente de 250 mL. Para regar las macetas, añadimos 250 mL de agua en la regadera. Para fertilizarlas, añadimos a la regadera 250 mL del extracto líquido del fertilizante correspondiente.

Maceta (1) y plato (2).

Cinta métrica.

●●● Procedimiento

a) Elige 20 semillas de maíz y colócalas en agua durante 24 horas.

b) Llena 20 alveolos de la bandeja del semillero con sustrato y haz un agujero en el centro de cada uno de ellos de unos 2 cm de profundidad.

c) El día 0 del experimento, introduce una semilla de maíz puesto a remojo en cada orificio del alveolo y cúbrela con el sustrato. Coloca la bandeja en una ventana soleada (preferentemente, orientada al sur).

d) Riega los alveolos con una pequeña cantidad de agua (la cantidad dependerá del tamaño de los alveolos). Vuelve a regarlos los días 2 y 4 después de la siembra (dds).

e) El día 6 dds ya habrán germinado las semillas de maíz. Elige 9 de ellas, las que muestren un mejor desarrollo, que son las que vas a trasplantar a las macetas. El resto puedes desecharlas. Excava una pequeña depresión en el centro del sustrato de cada maceta, coloca una plántula de maíz con su cepellón completo en cada una de ellas y aplasta un poco el sustrato. Utiliza tres macetas para cada grupo: la altura de las plantas de maíz de la variable dependiente será la media de los tres valores alcanzados en cada grupo. Coloca las macetas en una ventana soleada.

� Rotula Hu en las tres macetas del grupo experimental que será fertilizado con humus de lombriz: Hu-1, Hu-2 y Hu-3. Tras el trasplante, fertiliza cada maceta con 250 mL de extracto líquido de humus de lombriz.

� Rotula Comp en las tres macetas del grupo experimental que será fertilizado con compost: Comp-1, Comp-2 y Comp-3. Tras el trasplante, fertiliza cada maceta con 250 mL de extracto líquido de compost.

� Rotula Cont en las tres macetas del grupo control que no serán fertilizadas: Cont-1, Cont-2 y Cont-3. Tras el trasplante, riega cada maceta con 250 mL de agua.

Reproducibilidad. Para que una experimentación sea válida, ha de poder reproducirse en cualquier lugar y por cualquier investigador. Un ensayo experimental no será aceptado como válido si ningún otro investigador puede reproducir o repetir los resultados del experimento. Trasplante de la plántula de maíz con su cepellón completo (1), desde su alveolo (2) hasta la maceta (3).

9 ¿En qué se diferencia el grupo control de los grupos experimentales en el proyecto de investigación?

Hu-2

Cont-2

Comp-2

Hu-1

Cont-1

Comp-1

Hu-3

Cont-3

Comp-3

3

250 mL de fertilizante

Aprende a formular hipótesis y a predecir.

¿Qué pasará si añadimos sal al hielo?

¿Cuántas semillas van a germinar en nuestras macetas? ¿Si añadimos una marca de fertilizante crecerán más?

¿Nuestros tomates tendrán mejor sabor si los abonamos con humus de lombriz?

¿Quién es el asesino en la película de suspense?…

� Días 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55 y 60 dds: mide la altura de cada planta y anota los resultados en tu cuaderno.

� Días 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 y 55 dds:

– Fertiliza los grupos esperimentales con su correspondiente fertilizante: cada maceta Hu con 250 mL de extracto líquido de humus de lombriz y cada maceta Comp con 250 mL de extracto líquido de compost.

– Riega con 250m mL de agua las macetas del grupo control.

� Días 8, 13, 18, 23, 28, 33, 38, 43, 48, 53 y 58 dds: riega todas las macetas con 250 mL de agua.

ORGANIZA LA INFORMACIÓN

Los datos recopilados durante la experimentación, resultantes de la aplicación de los fertilizantes orgánicos y su efecto sobre el crecimiento en altura del maíz, se organizan en una tabla para que se puedan analizar con mayor facilidad. Supongamos que se han obtenido los siguientes resultados:

Serendipia

El descubrimiento de la penicilina se atribuye a una casualidad. Suponemos que Alexander Fleming se encontraba en el lugar correcto y en el momento adecuado cuando su cultivo de bacterias se contaminó con esporas del hongo Penicillium y dedujo que alguna sustancia del hongo impedía el crecimiento bacteriano.

Sin embargo, estos golpes de suerte solo les sirven a las personas que tienen el conocimiento científico necesario para dar sentido a la observación fortuita.

� ¿Sabrías decir qué otros descubrimientos científicos y tecnológicos se consideran serendipias?

Trasplante Siembra

ANALIZA LOS RESULTADOS

Sospechamos que la variable independiente (la aplicación de fertilizantes orgánicos en los días transcurridos después de la siembra) es un factor determinante para obtener un resultado, en este caso, el crecimiento en altura del maíz. Para probar esta suposición, hemos llevado a cabo un experimento en el que hemos utilizado tres variaciones (niveles o grupos) de esta variable independiente o factor fertilizante: fertilización con humus de lombriz, con compost y sin fertilizante. En cada nivel realizamos 12 mediciones de la altura del maíz en días sucesivos.

Tras anotar los resultados obtenidos en cada nivel grupo, llevamos a cabo un análisis estadístico mediante el análisis de varianza (ANOVA, del inglés, ANalysis Of VAriance) de un solo factor, que permite determinar, es este caso, si los tratamientos con distintos fertilizantes muestran diferencias significativas en los resultados del crecimiento en altura de las plantas de maíz o si, por el contrario, puede suponerse que sus medias poblacionales no difieren.

●●● Análisis de varianza (ANOVA) de un solo factor

En general, se utiliza cuando tenemos una única variable o factor independiente con varios niveles o grupos, con el fin de comparar las diferencias en las medias de tres o más grupos, mediante el estudio de las varianzas, e indicar si al menos un par de medias es significativamente diferente.

Para ello, se intenta validar la hipótesis nula (H0) de que tres o más medias poblacionales son iguales, frente a la hipótesis alternativa (Ha) de que al menos una de las medias difiere de las demás en cuanto a su valor esperado: es este caso, determinaría que el factor que se está investigando (los fertilizantes orgánicos) influye sobre el resultado (el crecimiento del maíz).

La varianza de una muestra (S2) es una medida de dispersión de un conjunto de datos respecto de su media. Su valor oscila entre 0 (sin dispersión) y n (cualquier número); cuanto mayor sea el valor de la varianza, más dispersos serán los datos respecto de su media.

Varianza de la muestra (S2)

Suma de los cuadrados de las desviaciones entre grupos (SCE).

●●● Suma de cuadrados

S2 = varianza

Xi = término del conjunto de datos = media de la muestra

∑ = sumatorio

n = tamaño de la muestra

Para poder calcular las diferentes varianzas, en primer lugar, debemos obtener las sumas de cuadrados (SC) de las desviaciones de cada dato respecto de la media. Para ello, el análisis de varianza descompone la suma de los cuadrados totales (SCT) en sus componentes: la suma de los cuadrados de las desviaciones entre grupos (SCE) y la suma de los cuadrados de las desviaciones dentro de cada grupo (SCD): SCT = SCE + SCD

� Suma de los cuadrados totales (SCT). Se obtiene mediante la suma de los cuadrados de las desviaciones de cada dato respecto de la media general.

� Suma de los cuadrados de las desviaciones entre grupos (SCE). Mide la dispersión de las medias de las muestras con respecto a la media general, debida al efecto del factor, en este caso, al tratamiento con fertilizantes.

� Suma de los cuadrados de las desviaciones dentro de cada grupo (SCD). Mide la dispersión de las medias de las muestras con respecto a la media de cada grupo, debida a los errores de medida, al azar y a los muchos factores biológicos que intervienen en el crecimiento del maíz y no se controlan.

12 x (42,083333 - 37,405555)2 +

+ 12 x (48,25 - 37,405555)2 +

+ 12 x (21,883333- 37,405555)2 = = 4565,075555

MEDIA GENERAL = 37,405555 S2

Suma de los cuadrados de las desviaciones dentro de cada grupo (SCD).

(3,5 - 42,083333)2 +… (85,7 - 42,083333)2 +

+ (4 - 48,25)2 +… (100 - 48,25)2 +

+ (3,5 - 21,883333)2 +… (35,3 - 21,883333)2 = = 20313,823333

Aprende a comprobar las hipótesis mediante experimentos. Diseña procedimientos experimentales para comprobar hipótesis sobre cosas cotidianas, por ejemplo, si un globo lleno de agua se romperá más fácilmente si contiene más agua que otro o si la vitamina C del zumo de naranja se degrada con el tiempo.

●●● Significación de un efecto

Para averiguar si el uso de fertilizantes tiene un efecto significativo en el crecimientos de las plantas de maíz, debemos comparar la suma de los cuadrados de las desviaciones entre grupos (SCE) con la suma de los cuadrados de las desviciones dentro de cada grupo (SCD). Para realizar esta comparación, hay que obtener previamente los promedios de los cuadrados (o cuadrados medios) (CM) y, para ello, se divide cada suma de cuadrados por su correspondiente grados de libertad (GL). Los cálculos en nuestro experimento son los siguientes:

� Grados de libertad de SCE (GLSCE) = n.0 de grupos -1 = 3 – 1 = 2

� Grados de libertad de SCD (GLSCD) = n.0 de datos (n.0 pruebas x n.0 grupos) –n.0 de grupos = 12 x 3 – 3 = 36 – 3 = 33

� Grados de libertad de SCT (GLSCT) = GLSCE + GLSCD = 2 + 33 = 35

� CMSCE = SCE / GLSCE = SCE / 2

� CMSCD = SCD / GLSCD = SCD / 33

●●● Test F o Fratio y Probabilidad o valor p

Fratio es un parámetro estadístico que permite evaluar la validez de la hipótesis nula (Ho), de que todas las medias son iguales. Su valor se obtiene al dividir la media de los cuadrados de la variación entre muestras (intervarianza) por la media de los cuadrados de la variación dentro de las muestras (intravarianza):

Fratio = CMSCE / CMSCD

Código ético. El intercambio intelectual entre los científicos debe cumplir un código ético por el que se comprometen a no falsear los datos en sus publicaciones y a no apropiarse del trabajo de otros, ni utilizarlo sin reconocer su autoría.

10 ¿En qué condiciones se puede descartar la hipótesis nula?

� Si Fratio = 1, validamos la hipótesis nula, ya que no hay diferencias significativas entre las medias: los fertilizantes orgánicos no influyen sobre el resultado del crecimiento del maíz.

� Si Fratio > 1 y el valor p < 0,05, rechazamos la hipótesis nula, ya que hay evidencia de que no todas las medias son iguales y al menos un par ellas difieren significativamente de las demás: alguno de los fertilizantes orgánicos influye sobre el resultado (el crecimiento del maíz).

●●● ANOVA de un solo factor mediante Excel

1. Abrir Excel. Hacer clic en En Archivo > Más opciones > Complementos. En la ventana que se abre (A), hacer clic en Complementos de Excel > Ir… > Aceptar.

2. Se abre la ventana (B) Complementos disponibles. Activar la opción Herramientas para análisis y hacer clic en Aceptar.

3. Introducir en la hoja de Excel los datos del experimento recogidos en la tabla anterior. En la columna de la izquierda, los días en los que se realizaron las medidas (C) y, en las otras columnas, las medias de los tres valores de la altura de las plantas de maíz correspondientes a cada uno los tres grupos: fertilizadas con compost (D), con humus de lombriz (E) y sin fertilizante (control) (F).

4. Seleccionar la opción Datos (G) > Análisis de datos (H). En la ventana que se abre, seleccionar la opción Análisis de varianza de un factor (I) y hacer clic en Aceptar.

5. En la nueva ventana que se abre (J) hacer clic en el cuadrado de la flecha (K) para seleccionar el rango de entrada. A continuación, seleccionar los datos de las medidas de los tres grupos, cada una con sus 12 observaciones (L). En esta misma ventana, marcar las opciones Rótulos en la primera fila (M), Columnas (N) y En una hoja nueva (O). El nivel de significancia alfa debe indicar 0,05 (P). Hacer clic en Aceptar.

Resultados y conclusiones. A veces, los científicos pueden llegar a diferentes conclusiones a partir de los mismos resultados.

11 Expresa con precisión y coherencia, tanto verbalmente como por escrito, las conclusiones de tus investigaciones.

6. En una nueva hoja (Q) se muestran los resultados de ANOVA de un solo factor, que incluye los siguientes elementos:

PRESENTA TUS CONCLUSIONES

p < 0,05

APuesto que Fratio > 1 y el valor p < 0,05, rechazamos la hipótesis nula, ya que hay evidencia de que no todas las medias son iguales y al menos un par ellas difieren significativamente de las demás: alguno de los fertilizantes orgánicos influye sobre el resultado (el crecimiento del maíz). Cuando un análisis de varianza resulta significativo, implica que al menos dos de las medias comparadas son significativamente distintas entre sí, pero no se indica cuáles.

Por otra parte, si se representan estos datos en un gráfico lineal (las medias de los tres valores de la altura de las plantas de maíz alcanzados en cada grupo, respecto del tiempo), se muestra la correlación entre las dos variables. Estos gráficos se pueden obtener en la misma página de Excel, haciendo clic en la opción Analizar datos, arriba, a la derecha. Por lo tanto, validamos la hipótesis inicial: las dosis de dos fertilizantes orgánicos, compost y humus de lombriz, con una alta concentración de elementos esenciales y microelementos, incrementan el crecimiento en altura del maíz (Zea mays) en condiciones de crecimiento en macetas.

3.7

Grupos o niveles de la variable independiente Número de ensayos en cada grupo

Medias de los datos de cada grupo

Varianzas de los datos de cada grupo respecto de las medias

CMSCD = SCD / 33 = 20313,82333 / 33

CMSCE = SCE / 2 = 4565,075556 / 2 Fratio = CMSCE / CMSCD = 2282,537778 / 615,5704044 > 1

Descomposición de la suma de cuadrados: SCT = SCE + SCD

después de la siembra (dds)

con humus de lombriz

3.8

COMUNICA TUS RESULTADOS

Después de completar las investigaciones, debes comunicar tus resultados a otros miembros de la comunidad educativa. Para ello, debes elaborar un informe final donde expliques las características de tu proyecto de investigación. Puedes realizarlo mediante un trabajo escrito en un procesador de textos (Word, Pages, etc.), una presentación en algún programa diseñado para ello (PowerPoint, Keynote, Prezi, etc.), un vídeo, un conjunto de murales o paneles explicativos, etc.; también puedes publicarlo en un blog o en una página web en Internet. Conviene que incluyas en tu trabajo fotografías, gráficas y vídeos realizados durante el proceso experimental.

El informe final suele incluir los siguientes apartados:

� Portada y título del proyecto de investigación. Incluye, además, los nombres del autor (o autores) y del centro de estudios, la fecha y el curso al que perteneces.

� Índice. Contiene los apartados del informe con sus números de página.

� Resumen. Describe brevemente las características esenciales del proyecto.

� Introducción. Reseña los conocimientos previos adquiridos acerca del tema y explica los objetivos de la investigación (los fines que se pretenden alcanzar).

� Protocolo experimental. Recoge el planteamiento del problema que se va a investigar, la hipótesis formulada, la identificación y el control de las variables, la metodología aplicada, el instrumental necesario y los materiales utilizados.

� Descripción de los resultados y de las conclusiones. Se valora si la hipótesis es apoyada o refutada y se sugieren posibles explicaciones para los resultados de la investigación; además, se pueden proponer nuevas hipótesis.

� Bibliografía. Cuando se hace alusión al trabajo de otro autor, se debe citar la referencia bibliográfica de la fuente citada, ya sea mediante notas a pie de página o al final del informe. También puede incluirse una lista de referencias bibliográficas de todas las fuentes de información consultadas (libros, revistas, páginas web, etc.), aunque no se haga mención directa en el proyecto.

� Agradecimientos. Se reconoce la ayuda recibida y se dan las gracias a todas las personas o instituciones que han contribuido a la realización del proyecto.

3.9

ELABORAR TEORÍAS Y LEYES CIENTÍFICAS

Las teorías científicas son un conjunto de explicaciones coherentes que unifican uno o varios fenómenos relacionados, observaciones e hipótesis probadas una y otra vez y avaladas por un amplio conjunto de pruebas objetivas obtenidas mediante la investigación científica.

Las leyes científicas son afirmaciones o enunciados, generalmente expresados mediante ecuaciones matemáticas, obtenidas a partir de numerosos resultados y observaciones experimentales, que expresan lo que sucede en una situación concreta, en condiciones específicas.

Las teorías son sistemas de ideas que ayudan a organizar el pensamiento científico, como la teoría celular, del big bang, de la evolución por selección natural, de la tectónica de placas, etc. A diferencia de las teorías, que explican cómo funciona la naturaleza, las leyes son generalizaciones que solo expresan la forma en la que se comportan los fenómenos naturales en determinadas condiciones, no por qué lo hacen así: las leyes necesitan una teoría que las explique.

Así, por ejemplo, la ley de la gravitación solo expresa que todos los objetos siempre caen hacia el centro de la Tierra, pero no por qué lo hacen. Hace falta una teoría, en este caso la teoría de la gravitación, para explicar cómo los cuerpos se atraen entre sí.

Panel explicativo. Es muy útil para exponer tu informe y comunicar los resultados de tu proyecto de investigación.

Ejemplos de referencias bibliográficas:

� Para un libro: Tamayo y Tamayo, M. Investigación para niños y jóvenes. Editorial Limusa. 2005.

� Para una página web:

Citar bibliografía [en línea]: https://www.uc3m.es/ss/Satellite/ Biblioteca/es/TextoMixta/137121365 9392/Como_citar_bibliografia:_UNEISO_690

12 Escribe las referencias bibliográficas de tus libros de texto.

13 Cita algunos métodos para exponer tu informe final y comunicar los resultados de tu proyecto de investigación.

ACTIVIDADES

1 Desde hace unas décadas, los científicos han observado un progresivo descenso de las poblaciones de anfibios. De todos los factores que afectan al desarrollo de las ranas en la naturaleza (radiación solar, temperatura y acidez del agua, contaminantes, etc.), se comprobó la posible acción de un solo factor —la luz ultravioleta del Sol— y los demás se mantuvieron constantes.

Se formuló la siguiente hipótesis: las malformaciones observadas en las ranas recogidas de un río fueron causadas por la exposición a la luz ultravioleta del Sol. Para comprobar su validez, se diseñó un experimento controlado que estableció cinco grupos, A, B, C, D y E, de 100 huevos de rana común (Pelophylax perezi) cada uno, que se expusieron a la luz UV. Los datos obtenidos se ordenaron en una tabla y se representaron en un gráfico de barras:

3 Formulamos la siguiente hipótesis: si adicionamos fertilizante nitrogenado a las plantas de tomate, entonces crecerán más en altura que las plantas que no reciban este tipo de abono:

a) Identifica en la siguiente ilustración cuál es la variable dependiente y cuál es la independiente.

a) Identifica las variables dependiente e independiente y las variables controladas.

b) ¿Cuáles son el grupo de control y los grupos experimentales?

c) ¿Analiza los resultados de este experimento y expón tus conclusiones. ¿Validan la hipótesis?

2 Utiliza los datos que te proporciona la siguiente tabla y representa mediante gráficos de sectores la composición de gases del aire inspirado, espirado y atmosférico:

4 Con el fin de comprobar el efecto de la temperatura en la degradación de la vitamina C, se llevó a cabo un experimento en el que se escogieron dos variables independientes: la temperatura y el tiempo.

Se sometieron cuatro muestras de zumo de naranja a temperaturas de 25 ⁰C, 50 ⁰C, 75 ⁰C y 100 ⁰C, respectivamente, y se midió la concentración de vitamina C en cada una de las muestras al cabo de 0 h, 1 h, 2 h, 3 h, 4 h y 5 h.

Los resultados se representaron en la siguiente gráfica que muestra el porcentaje de vitamina C que queda al cabo del tiempo (en horas) a diferentes temperaturas:

a) ¿Cuándo se degrada más cantidad de vitamina C?

¿Qué ocurre a 25 ⁰C?

b) ¿Qué conclusión puedes sacar de este experimento?

5 ¿Qué nombre recibe la variable cuyos valores son manipulados voluntariamente por el experimentador en el transcurso de la investigación, con el fin de determinar su relación con el fenómeno que se pretende observar?

Indica algún ejemplo de este tipo de variable.

Porcentaje de vitamina C

HABILIDADES MATEMÁTICAS

6 La varianza de una muestra (S2) es una medida de la dispersión de un conjunto de datos respecto de su media y se calcula mediante la siguiente fórmula:

OLIMPIADA DE BIOLOGÍA

8 a) ¿Qué normas de seguridad debes seguir en el laboratorio cuando calientas un tubo de ensayo?

b) ¿Qué norma de seguridad del laboratorio no se cumple en este caso?

a) Calcula la varianza de cada uno de los siguientes grupos de datos:

INTERPRETA UNA ILUSTRACIÓN

7 ¿Qué tipos de riesgos representan los siguientes símbolos?

9 Indica si la siguiente hipótesis es o no falsable: «La concentración de dióxido de carbono en la atmósfera es la causa del cambio climático de la Tierra». ¿Qué otras hipótesis podrías formular como posibles causas del incremento de temperatura en nuestro planeta?

10 ¿A qué conceptos corresponden las siguientes definiciones?:

a) Factor que el experimentador piensa que podría cambiar en respuesta a los cambios o manipulaciones de la variable independiente.

b) Explicación amplia y coherente que unifica uno o varios fenómenos relacionados, observaciones e hipótesis probadas una y otra vez y avaladas por un amplio conjunto de pruebas objetivas obtenidas mediante la investigación científica.

c) Afirmación o enunciado, generalmente expresado por medio de una ecuación matemática, obtenida a partir de numerosos resultados y observaciones experimentales, que expresa lo que sucede en una situación concreta, en condiciones específicas.

d) Conjunto de procedimientos que se llevan a cabo para probar una hipótesis en condiciones controladas.

e) Grupo que contiene los mismos factores que el grupo experimental, pero que carece de la variable independiente.

11 Indica si lo que expresan las siguientes afirmaciones es verdadero o falso:

a) La falsabilidad consiste en realizar especulaciones para describir o interpretar nuestras observaciones.

b) El grupo de control contiene los mismos factores que el grupo experimental, a excepción de uno: carece de la variable independiente.

c) La variable dependiente es el factor cuyos valores son manipulados voluntariamente por el experimentador en el transcurso de la investigación.

ALCOHOL ETÍLICO

Ciencia y pseudociencia

Todos los fenómenos de la naturaleza pueden comprenderse si conocemos las leyes naturales que rigen su comportamien to. La actividad científica se nutre de nuestra capacidad para observar e intentar dar una respuesta objetiva a los fenómenos naturales que nos rodean.

Los científicos realizan una gran variedad de investigaciones: unas veces llevan a cabo experimentos, otras recogen informa ción mediante la observación visual y las encuestas. Con fre cuencia se investigan caminos inéditos en los que la búsqueda necesita una buena dosis de intuición, creatividad e imaginación: «No existen recetas lógicas para hacer descubrimientos», afirmaba Santiago Ramón y Cajal.

De vez en cuando, sus investigaciones conducen a un callejón sin salida, pero también pueden dar como resultado un descubrimiento relevante o un avance tecnológico; algunas veces ponen en duda una teoría establecida y, en ocasiones, se producen descubrimientos inesperados que atribuimos a la casualidad y reciben el nombre de serendipias.

En todos estos casos, el pensamiento científico utiliza la evidencia para sacar conclusiones. Las ideas científicas están sujetas continuamente a revisión: conforme se hacen nuevos experimentos, se ponen a prueba y pueden ser validadas, modificadas o descartadas. De esta manera, el conocimiento científico se va acumulando con el tiempo.

Poco a poco, los antiguos dioses, representantes de las fuerzas de la naturaleza que regían nuestras vidas, fueron sustituidos por razonamientos matemáticos y leyes físicas que trataban de explicar las causas de los fenómenos naturales.

La ciencia no explica el mundo sobrenatural, ni las entidades y acontecimientos supuestamente situados más allá de la naturaleza. A diferencia de la filosofía, el arte o la poesía, la ciencia solo estudia aquello que puede medir y observar: desecha sus posiciones no probadas, rechaza hipótesis, revisa de nuevo y, a veces, invalida las antiguas teorías.... Pero no pueden someterse a comprobación científica las creencias ni las supersticiones: la ciencia no establece juicios de valor subjetivos.

Sí lo hacen las pseudociencias, que son afirmaciones, creencias o prácticas que pretenden explicar fenómenos de la naturaleza sin cumplir los requisitos indispensables para ser consideradas explicaciones científicas. Estas disciplinas utilizan un lenguaje oscuro, son dogmáticas y sus planteamientos no admiten refutación, ya que no aportan pruebas experimentales. Sus defensores dicen ser perseguidos cuando sus creencias son rebatidas por la ciencia.

� Busca información sobre algunas pseudociencias como la alquimia, la astrología, la magnetoterapia y la dianética. Elabora un informe crítico y preséntalo al resto de la clase.

WEBQUEST WEBQUEST

❚ Tarea

Elabora un trabajo sobre el análisis de varianza (ANOVA) de un solo factor en un procesador de textos o en un programa de presentaciones digitales.

❚ Proceso

Reúne información sobre estos temas:

� Métodos para el análisis de resultados utilizando herramientas estadísticas.

� Análisis de varianza (ANOVA, del inglés, ANalysis Of VAriance) de un solo factor.

� Suma de cuadrados.

� Test F o Fratio y Probabilidad o valor p.

❚ Recursos

Consulta libros, prensa y revistas especializadas, y visita las siguientes páginas web:

http://wpd.ugr.es/~bioestad/guia-spss/practica-7/

https://www.jmp.com/es_es/statistics-knowledge-portal/one-way-anova.html

https://www.cienciadedatos.net/documentos/19_anova

https://www.youtube.com/watch?v=I14_ewLkUDQ

https://www.youtube.com/watch?v=ZAKbMM49Znk&t=1s

La astronomía estudia el universo y sus misterios. La astrología supuestamente ve influencias de los astros en los seres humanos.

«Que otros se jacten de las páginas que han escrito; a mí me enorgullecen las que he leído.»

Jorge Luis Borges

© de esta edición: Grupo Editorial Bruño, S. L., 2023 Valentín Beato, 21 28037 Madrid