| Fundamental | Suplementario |
|---|---|
| 1 Indicar que el Sol es la principal fuente de entrada de energía a los sistemas biológicos | |
| 2 Describir el flujo de energía a través de los organismos vivos, incluyendo la energía luminosa del Sol y la energía química en los organismos, y su transferencia eventual al medio ambiente |
Organismos y su entorno
IGCSE Biología · Tema 19
8:11
Organismos y su entorno
Una sabana africana. Un arrecife de coral. Parecen nada similares, pero funcionan bajo la misma regla. Cada ser vivo aquí está unido a los demás por la alimentación. Energía…
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19.1
Flujo de energía
Syllabus
Fuente: Plan de estudios Cambridge International
El Sol es la principal fuente de energía para casi toda la vida. Las plantas capturan la luz mediante la fotosíntesis y la almacenan como energía química en los alimentos. Esta energía luego se transmite de un organismo a otro a medida que se alimentan. En cada paso, parte de la energía se pierde (principalmente como calor por la respiración) al entorno. La energía fluye en una sola dirección; no se recicla.
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Flujo de energía a través de una cadena alimentaria
La energía del Sol entra en los seres vivos a través de las plantas, luego se transmite a lo largo de la cadena alimentaria —perdiendo gran parte en cada paso.
19.2
Cadenas tróficas y redes tróficas
Syllabus
| Central | Suplementario |
|---|---|
| 1 Describir una cadena alimentaria como la que muestra la transferencia de energía de un organismo al siguiente, comenzando con un productor | |
| 2 Construir e interpretar cadenas alimentarias simples | |
| 3 Describir una red trófica como una red de cadenas alimentarias interconectadas e interpretar redes tróficas | |
| 4 Describir a un productor como un organismo que produce sus propios nutrientes orgánicos, generalmente utilizando energía de la luz solar mediante la fotosíntesis | |
| 5 Describir a un consumidor como un organismo que obtiene su energía alimentándose de otros organismos | |
| 6 Indicar que los consumidores pueden clasificarse en primarios, secundarios, terciarios y cuaternarios según su posición en una cadena alimentaria | |
| 7 Describir a un herbívoro como un animal que obtiene su energía comiendo plantas | |
| 8 Describir a un carnívoro como un animal que obtiene su energía comiendo otros animales | |
| 9 Describir a un descomponedor como un organismo que obtiene su energía de materia orgánica muerta o residuos | |
| 10 Utilizar cadenas alimentarias y redes tróficas para describir el impacto humano a través de la sobreexplotación de especies de alimentos y la introducción de especies exóticas en un hábitat | |
| 11 Dibujar, describir e interpretar pirámides numéricas y pirámides de biomasa | 15 Dibujar, describir e interpretar pirámides de energía |
| 12 Discutir las ventajas de utilizar una pirámide de biomasa en lugar de una pirámide numérica para representar una cadena alimentaria | 16 Discutir las ventajas de utilizar una pirámide de energía en lugar de pirámides numéricas o de biomasa para representar una cadena alimentaria |
| 13 Describir un nivel trófico como la posición de un organismo en una cadena alimentaria, una red trófica o una pirámide ecológica | |
| 14 Identificar los siguientes como niveles tróficos en redes tróficas, cadenas alimentarias y pirámides ecológicas: productores, consumidores primarios, consumidores secundarios, consumidores terciarios y consumidores cuaternarios | |
| 17 Explicar por qué la transferencia de energía de un nivel trófico a otro a menudo no es eficiente | |
| 18 Explicar, en términos de pérdida de energía, por qué las cadenas alimentarias suelen tener menos de cinco niveles tróficos | |
| 19 Explicar por qué es más eficiente energéticamente para los humanos comer cultivos que comer ganado que se ha alimentado de cultivos |
Fuente: Plan de estudios Cambridge International
Una cadena alimentaria muestra la transferencia de energía de un organismo al siguiente, comenzando con un productor. Cada flecha apunta en la dirección en que fluye la energía:
hierba → conejo → zorro
Una red alimentaria es muchas cadenas alimentarias interconectadas.
Productores, consumidores y descomponedores
| Tipo | Significado |
|---|---|
| productor 生产者 | produce su propio alimento (nutrientes orgánicos), generalmente por fotosíntesis |
| consumidor 消费者 | obtiene su energía alimentándose de otros organismos |
| herbívoro 食草动物 | un consumidor que come plantas |
| carnívoro 食肉动物 | un consumidor que come otros animales |
| descomponedor 分解者 | obtiene su energía de materia muerta o residuos, causando descomposición |
Los consumidores se nombran según su posición: un consumidor primario come al productor; un consumidor secundario come al consumidor primario; le siguen los consumidores terciarios y cuaternarios.
Niveles tróficos y pirámides
Un nivel trófico es la posición de un organismo en una cadena alimentaria (productores primero, luego consumidores primarios, etc.). Se puede representar una cadena alimentaria como una pirámide:
- una pirámide de números cuenta los organismos en cada nivel.
- una pirámide de biomasa muestra la masa total en cada nivel — usualmente ofrece una imagen más precisa, ya que no depende del tamaño de los organismos.
- (Suplemento) una pirámide de energía muestra la energía en cada nivel — la representación más útil de todas.
Pérdida de energía a lo largo de una cadena (Suplemento)
Solo alrededor del 10% de la energía en un nivel trófico pasa al siguiente. El resto se pierde como calor (por respiración), en movimiento y en desechos. Debido a que se pierde tanta energía, las cadenas alimentarias suelen tener menos de cinco niveles tróficos. Es más eficiente energéticamente que las personas consuman plantas cultivadas directamente en lugar de comer animales que se han alimentado de esos cultivos, porque cada nivel adicional desperdicia energía.
Ejemplo resuelto. Los productores en un campo atrapan 40 000 kJ de energía. ¿Aproximadamente cuánta llega a un consumidor secundario y por qué las cadenas alimentarias permanecen cortas? Aproximadamente el 10% se transmite en cada paso. Los consumidores primarios reciben el 10% de 40 000 = 4000 kJ. Los consumidores secundarios reciben el 10% de 4000 = 400 kJ — solo el 1% de lo que atraparon las plantas. Después de unos pocos niveles, queda demasiada poca energía para sostener otro nivel, por eso las cadenas rara vez superan cinco niveles. Aplique el 10% de nuevo en cada paso, no una sola vez para toda la cadena.
Impacto humano
Los seres humanos pueden dañar las redes alimentarias mediante:
- sobreexplotación — extraer demasiado de una especie (como la sobrepesca), haciendo que sus números se desplomen.
- introducción de una especie exótica — una nueva especie puede no tener depredadores y puede desplazar a las especies nativas.
Explorar
Ruta de energía en la red trófica
Mueve la energía desde los productores a los consumidores y observa por qué cada enlace pierde energía.
Explorar
Construye la pirámide de energía
Arrastra la energía que capturan las plantas y observa cómo solo una décima parte pasa a cada nivel, dejando al depredador tope con casi nada.
Vocabulario
Entrenar
| Inglés | Chino | Pinyin |
|---|---|---|
| energy/ˈenədʒi/ | 能量 | néng liàng |
| photosynthesis/ˌfəʊtəʊˈsɪnθəsɪs/ | 光合作用 | guāng hé zuò yòng |
| respiration/ˌrespɪˈreɪʃn/ | 呼吸作用 | hū xī zuò yòng |
| environment/enˈvaɪrənmənt/ | 环境 | huán jìng |
| food chain/fuːd tʃeɪn/ | 食物链 | shí wù liàn |
| food web/fuːd web/ | 食物网 | shí wù wǎng |
| producer/prəˈdjuːsə/ | 生产者 | shēng chǎn zhě |
| nutrients/ˈnjuːtrɪənts/ | 营养物质 | yíng yǎng wù zhì |
| consumer/kənˈsuːmə/ | 消费者 | xiāo fèi zhě |
| herbivore/ˈhɜːbɪvɔː/ | 食草动物 | shí cǎo dòng wù |
| carnivore/ˈkɑːnɪvɔː/ | 食肉动物 | shí ròu dòng wù |
| decomposer/ˌdiːkəmˈpəʊzə/ | 分解者 | fēn jiě zhě |
| decomposition/ˌdiːkɒmpəˈzɪʃn/ | 分解 | fēn jiě |
| trophic level/ˈtrəʊfɪk ˈlevl/ | 营养级 | yíng yǎng jí |
| pyramid/ˈpɪrəmɪd/ | 金字塔 | jīn zì tǎ |
| biomass/ˌbaɪəʊˈmæs/ | 生物量 | shēng wù liàng |
| crop plants/krɒp plænts/ | 农作物 | nóng zuò wù |
| overharvesting/ˌəʊvəˈhɑːvɪstɪŋ/ | 过度捕捞 | guò dù bǔ lāo |
| foreign species/ˈfɒrən ˈspiːsiːz/ | 外来物种 | wài lái wù zhǒng |
| species/ˈspiːsiːz/ | 物种 | wù zhǒng |
| community/kəˈmjuːnɪti/ | 群落 | qún luò |
| ecosystem/ˈiːkəʊsɪstəm/ | 生态系统 | shēng tài xì tǒng |
| competition/ˌkɒmpəˈtɪʃn/ | 竞争 | jìng zhēng |
| predation/prɪˈdeɪʃn/ | 捕食 | bǔ shí |
| resources/rɪˈzɔːsɪz/ | 资源 | zī yuán |
| lag phase/læɡ feɪz/ | 延迟期 | yán chí qī |
| exponential phase/ˌekspəˈnenʃl feɪz/ | 对数期 | duì shù qī |
| stationary phase/ˈsteɪʃənəri feɪz/ | 稳定期 | wěn dìng qī |
| limiting factor/ˈlɪmɪtɪŋ ˈfæktə/ | 限制因素 | xiàn zhì yīn sù |
| death phase/deθ feɪz/ | 衰亡期 | shuāi wáng qī |
19.3
Ciclos de nutrientes
Syllabus
| Central | Suplementario |
|---|---|
| 1 Describir el ciclo del carbono, limitado a: fotosíntesis, respiración, alimentación, descomposición, formación de combustibles fósiles y combustión | |
| 2 Describir el ciclo del nitrógeno con referencia a: • descomposición de proteínas vegetales y animales en iones amonio • nitrificación • fijación de nitrógeno por rayos y bacterias • absorción de iones nitrato por las plantas • producción de aminoácidos y proteínas • alimentación y digestión de proteínas • desaminación • desnitrificación | |
| 3 Indicar los roles de los microorganismos en el ciclo del nitrógeno, limitado a: descomposición, nitrificación, fijación de nitrógeno y desnitrificación (no se requieren nombres genéricos de bacterias individuales, ej. Rhizobium) |
Fuente: Plan de estudios Cambridge International
A diferencia de la energía, los nutrientes se reciclan; se reutilizan una y otra vez.
Ciclo del carbono
En el ciclo del carbono:
- la fotosíntesis elimina el dióxido de carbono del aire.
- la respiración y la combustión (quema) devuelven el dióxido de carbono al aire.
- la alimentación transfiere el carbono de un organismo al siguiente.
- la descomposición devuelve el carbono al aire y al suelo.
- durante millones de años, los organismos muertos pueden formar combustibles fósiles (carbón y petróleo), que liberan dióxido de carbono cuando se queman.
Ciclo del nitrógeno (Suplemento)
El ciclo del nitrógeno recicla el nitrógeno para la fabricación de proteínas. Los microorganismos realizan la mayor parte del trabajo:
- descomposición: los descomponedores degradan la proteína muerta en iones amonio.
- nitrificación: las bacterias transforman los iones amonio en iones nitrato.
- fijación del nitrógeno: los rayos y algunas bacterias convierten el gas nitrógeno en compuestos utilizables por las plantas.
- las plantas absorben iones nitrato para fabricar aminoácidos y proteínas; los animales los obtienen mediante alimentación y digestión.
- la desaminación (en el hígado) y la descomposición liberan nuevamente compuestos nitrogenados.
- denitrificación: algunas bacterias convierten los iones nitrato de vuelta en gas nitrógeno.
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El ciclo del carbono
El carbono se mueve entre el aire, los seres vivos y el suelo en un ciclo sin fin.
Vocabulario
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| Inglés | Chino | Pinyin |
|---|---|---|
| carbon cycle/ˈkɑːbən ˈsaɪkl/ | 碳循环 | tàn xún huán |
| carbon dioxide/ˈkɑːbən daɪˈɒksaɪd/ | 二氧化碳 | èr yǎng huà tàn |
| combustion/kəmˈbʌstʃn/ | 燃烧 | rán shāo |
| fossil fuels/ˈfɒsl ˈfjuːəlz/ | 化石燃料 | huà shí rán liào |
| nitrogen cycle/ˈnaɪtrədʒn ˈsaɪkl/ | 氮循环 | dàn xún huán |
| proteins/ˈprəʊtiːnz/ | 蛋白质 | dàn bái zhì |
| microorganisms/ˌmaɪkrəʊˈɔːɡənɪzəmz/ | 微生物 | wēi shēng wù |
| ammonium ions/æˈməʊnɪəm ˈaɪɒnz/ | 铵离子 | ǎn lí zi |
| nitrification/ˌnaɪtrɪfɪˈkeɪʃn/ | 硝化作用 | xiāo huà zuò yòng |
| nitrate ions/ˈnaɪtreɪt ˈaɪɒnz/ | 硝酸根离子 | xiāo suān gēn lí zi |
| nitrogen fixation/ˈnaɪtrədʒn fɪkˈseɪʃn/ | 固氮作用 | gù dàn zuò yòng |
| bacteria/bækˈtɪərɪə/ | 细菌 | xì jūn |
| amino acids/əˈmiːnəʊ ˈæsɪdz/ | 氨基酸 | ān jī suān |
| digestion/daɪˈdʒestʃn/ | 消化 | xiāo huà |
| deamination/ˌdiːmɪˈneɪʃn/ | 脱氨基作用 | tuō ān jī zuò yòng |
| denitrification/diːˌnaɪtrɪfɪˈkeɪʃn/ | 反硝化作用 | fǎn xiāo huà zuò yòng |
19.4
Poblaciones
Syllabus
| Núcleo | Complementario |
|---|---|
| 1 Describir una población como un grupo de organismos de una misma especie, que viven en la misma área y al mismo tiempo | |
| 2 Describir una comunidad como el conjunto de todas las poblaciones de diferentes especies en un ecosistema | |
| 3 Describir un ecosistema como una unidad que contiene la comunidad de organismos y su entorno, interactuando entre sí | |
| 4 Identificar y exponer los factores que afectan la tasa de crecimiento de una población de un organismo, limitándose a la disponibilidad de alimentos, la competencia, la depredación y las enfermedades | |
| 5 Identificar las fases de latencia, exponencial (logarítmica), estacionaria y de muerte en la curva sigmoidea del crecimiento poblacional para una población que crece en un ambiente con recursos limitados | 6 Interpretar gráficos y diagramas de crecimiento poblacional |
Fuente: Plan de estudios Cambridge International
- una población es un grupo de organismos de una misma especie, viviendo en la misma área al mismo tiempo.
- una comunidad es todas las poblaciones de diferentes especies en un lugar.
- un ecosistema es la comunidad junto con su entorno, todos interactuando.
Crecimiento poblacional
El crecimiento de una población depende del suministro de alimento, la competencia, la depredación (ser comido) y las enfermedades.
Cuando una población crece en un lugar con recursos limitados, su crecimiento sigue una curva en forma de S con cuatro fases:
| Fase | Qué sucede |
|---|---|
| fase de latencia 延迟期 | crecimiento lento al principio, mientras los números aún son pequeños |
| fase exponencial 对数期 | crecimiento muy rápido, con abundante comida y espacio |
| fase estacionaria 稳定期 | el crecimiento se detiene; nacimientos ≈ muertes (un factor limitante como la comida lo frena) |
| fase de muerte 衰亡期 | los números disminuyen debido a la falta de comida, la acumulación de desechos o la propagación de enfermedades |
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Cómo crece una población
Cambie la tasa de crecimiento y la capacidad de carga. El crecimiento es rápido al principio, luego se estabiliza cuando los recursos escasean.
Vocabulario
Entrenar
| Inglés | Chino | Pinyin |
|---|---|---|
| population/ˌpɒpjʊˈleɪʃn/ | 种群 | zhǒng qún |
19.4
Consejos para el examen
- La energía entra desde el Sol, fluye en una sola dirección a lo largo de la cadena y se pierde como calor en cada paso. Los nutrientes se reciclan.
- La cadena alimentaria comienza con un productor; las flechas muestran el flujo de energía. Aprenda productor, consumidor, herbívoro, carnívoro y descomponedor.
- Solo ~10% de la energía pasa de un nivel trófico al siguiente, por lo que las cadenas son cortas y comer plantas es más eficiente.
- Ciclo del carbono: fotosíntesis ↔ respiración y combustión; ciclo del nitrógeno (suplemento): fijación, nitrificación y denitrificación por microorganismos.
- Población: una especie, un área, un tiempo. Aprenda las cuatro fases de la curva de crecimiento en forma de S.
Lecciones interactivas sobre este tema
Trátalo paso a paso, con ejercicios de verificación instantánea.