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Biología

PARTICIPANTES Suplente del Director General Secretario de Desarrollo Académico y de Capacitación Director de Diseño Curricular de la Formación Ocupacional Coordinadores del Área de Procesos de Producción y Trasformación Químico Biológica

Joaquín Ruiz Nando Marco Antonio Norzagaray Gustavo Flores Fernández Rubén Ramírez Arce

Autores

Revisor Técnico Revisor Pedagógico Revisor de Contextualización

Patricia A. Bernal Monzón Agustín Valerio Armando Guillermo Prieto Becerril

Procesos de Producción y Transformación Químico Biológica Manual Teórico - Práctico del Módulo Integrador de la Carrera de Profesional Técnico Bachiller. En Todas las Carreras. D.R. a 2004 CONALEP. Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, incluida la portada, por cualquier medio sin autorización por escrito del CONALEP. Lo contrario representa un acto de piratería intelectual perseguido por la ley Penal. E-CBCC

Av. Conalep N° 5, Col. Lázaro Cárdenas, C.P. 52140 Metepec, Estado de México.

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ÍNDICE Participantes I. Mensaje al alumno II. Como utilizar este manual III. Propósito del módulo Autocontenido Integrador IV. Normas de competencia laboral V. Especificaciones de evaluación VI. Mapa curricular del módulo Autocontenido Integrador Capítulo 1 Identificación del hábitat de los seres vivos. Mapa curricular de la Unidad de aprendizaje 1.1.1 La Tierra y el Sistema Solar. 1.1.2 Estructura de la Tierra. 1.1.3 La biología como ciencia. 1.2.1 Eras geológicas 1.2.2 Recursos energéticos fósiles 1.2.3 Evolución geológica de los continentes Prácticas Resumen Capítulo 2 Identificación de la estructura y función de los seres vivos. Mapa curricular de la Unidad de aprendizaje 2.1.1 Célula como unidad estructural 2.1.2 Tipos de células. 2.2.1 Características de los seres vivos 2.2.2 Funciones celulares 2.2.3 Niveles de organización de los seres vivos Prácticas Resumen Capítulo 3 Descripción de las teorías de la evolución de las especies Mapa curricular de la Unidad de aprendizaje 3.1.1 Evolución de las especies 3.1.2 Teoría de la selección natural Darwin Wallace 3.2.1 Genética Mendeliana 3.2.2 La genética y la evolución Prácticas Resumen Capitulo 4 Descripción de la interrelación de los seres vivos y el medio ambiente Mapa curricular de la Unidad de aprendizaje 4.1.1 Medio ambiente 4.1.2 Ecología Humana 4.2.1 Deterioro ambiental 4.2.2 Aplicaciones de los principios ecológicos a la comunidad Prácticas Resumen Auto evaluación de Conocimientos Respuestas a la Auto evaluación de Conocimientos Glosario de Términos E-CBNC Glosario de Términos E-CBCC Glosario de Términos Bibliografía

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2 3 5 6 7 8 9 10 11 23 28 32 43 51 64 88 89 90 91 107 120 124 144 148 182 183 184 185 191 197 203 208 223 224 225 226 233 238 248 254 267 268 270 272 274 277 284

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I. MENSAJE AL ALUMNO

¡CONALEP TE DA LA BIENVENIDA AL MÓDULO AUTOCONTENIDO INTEGRADOR DE BIOLOGÍA!

Este curso - módulo ha sido diseñado bajo la Modalidad Educativa Basada en Normas de Competencia, con el fin de ofrecerte una alternativa efectiva para el desarrollo de habilidades que contribuyan a elevar tu potencial productivo, a la vez que satisfagan las demandas actuales del sector laboral.

Esta modalidad requiere tu participación e involucramiento activo en ejercicios y prácticas con simuladores, vivencias y casos reales para propiciar un aprendizaje a través de experiencias. Durante este proceso deberás mostrar evidencias que permitirán evaluar tu aprendizaje y el desarrollo de la competencia laboral requerida. El conocimiento y la experiencia adquirida se verán reflejados a corto plazo en el mejoramiento de tu desempeño de trabajo, lo cual te permitirá llegar tan lejos como quieras en el ámbito profesional y laboral.

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II.

COMO UTILIZAR ESTE MANUAL

¾ Las instrucciones generales que a continuación se te pide que realices, tienen la intención de conducirte a que vincules las competencias requeridas por el mundo de trabajo con tu formación de profesional técnico. ¾ Redacta cuales serían tus objetivos personales al estudiar este curso módulo ocupacional. ¾ Analiza el Propósito del curso – módulo ocupacional que se indica al principio del manual y contesta la pregunta ¿Me queda claro hacia dónde me dirijo y qué es lo que voy a aprender a hacer al estudiar el contenido del manual? si no lo tienes claro pídele al docente que te lo explique. ¾ Revisa el apartado especificaciones de evaluación son parte de los requisitos que debes cumplir para aprobar el curso - módulo. En él se indican las evidencias que debes mostrar durante el estudio del curso -módulo ocupacional para considerar que has alcanzado los resultados de aprendizaje de cada unidad. ¾ Es fundamental que antes de empezar a abordar los contenidos del manual tengas muy claros los conceptos que a continuación se mencionan: competencia laboral, unidad de competencia (básica, genéricas específicas), elementos de competencia, criterio de desempeño, campo de aplicación, evidencias de desempeño, evidencias de conocimiento, evidencias

¾

¾

¾

¾

por producto, norma técnica de institución educativa, formación ocupacional, módulo ocupacional, unidad de aprendizaje, y resultado de aprendizaje. Si desconoces el significado de los componentes de la norma, te recomendamos que consultes el apartado glosario de términos, que encontrarás al final del manual. Analiza el apartado «Normas Técnicas de competencia laboral Norma técnica de institución educativa». Revisa el Mapa curricular del curso – módulo ocupacional. Esta diseñado para mostrarte esquemáticamente las unidades y los resultados de aprendizaje que te permitirán llegar a desarrollar paulatinamente las competencias laborales que requiere la ocupación para la cual te estás formando. Realiza la lectura del contenido de cada capítulo y las actividades de aprendizaje que se te recomiendan. Recuerda que en la educación basada en normas de competencia laborales la responsabilidad del aprendizaje es tuya, ya que eres el que desarrolla y orienta sus conocimientos y habilidades hacia el logro de algunas competencias en particular. En el desarrollo del contenido de cada capítulo, encontrarás ayudas visuales como las siguientes, haz lo que ellas te sugieren efectuar. Si no haces no aprendes, no desarrollas habilidades, y te será difícil realizar los ejercicios de evidencias de conocimientos y los de desempeño.

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Biología Imágenes de Referencia

Estudio individual

Investigación documental

Consulta con el docente

Redacción de trabajo

Comparación de resultados con otros compañeros

Trabajo en equipo

Realización del ejercicio

Observación

Investigación de campo

Repetición del ejercicio

Sugerencias o notas

Resumen

Consideraciones sobre seguridad e higiene

Portafolios de evidencias

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III. PROPÓSITO DEL MÓDULO AUTOCONTENDIO INTEGRADOR

Analizar los fenómenos biológicos mediante la revisión de la interacción de los organismos con su ecosistema, para la solución de problemas individuales y de la comunidad.

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IV. NORMAS DE COMPETENCIA LABORAL

Para que analices la relación que guardan las partes o componentes de la NTCL o NIE con el contenido del programa del módulo Autocontenido Integrador de la carrera que cursas, te recomendamos consultarla a través de las siguientes opciones:

¾ Acércate con el docente para que te permita revisar su programa de estudio del curso - módulo ocupacional de la carrera que cursas, para que consultes el apartado de la norma requerida. ¾ Visita la página WEB del CONOCER en www.conocer.org.mx en caso de que el programa de estudio del curso - módulo ocupacional esta diseñado con una NTCL. ¾ Consulta la página de Intranet del CONALEP http://intranet/ en caso de que el programa de estudio del curso - módulo ocupacional está diseñado con una NIE.

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V.

ESPECIFICACIONES DE EVALUACIÓN

Durante el desarrollo de las prácticas de ejercicio también se estará evaluando el desempeño. El docente mediante la observación directa y con auxilio de una lista de cotejo confrontará el cumplimiento de los requisitos en la ejecución de las actividades y el tiempo real en que se realizó. En éstas quedarán registradas las evidencias de desempeño. Las autoevaluaciones de conocimientos correspondientes a cada capítulo además de ser un medio para reafirmar los conocimientos sobre los contenidos tratados, son también una forma de evaluar y recopilar evidencias de conocimiento.

Al término del curso - módulo deberás presentar un Portafolios de Evidencias1, el cual estará integrado por las listas de cotejo correspondientes a las prácticas de ejercicio, las autoevaluaciones de conocimientos que se encuentran al final de cada capítulo del manual y muestras de los trabajos realizados durante el desarrollo del curso - módulo, con esto se facilitará la evaluación del aprendizaje para determinar que se ha obtenido la competencia laboral. Deberás asentar datos básicos, tales como: nombre del alumno, fecha de evaluación, nombre y firma del evaluador y plan de evaluación.

1El portafolios de evidencias es una compilación de documentos que le permiten al evaluador, valorar los conocimientos, las habilidades y las destrezas con que cuenta el alumno, y a éste le permite organizar la documentación que integra los registros y productos de sus competencias previas y otros materiales que demuestran su dominio en una función específica (CONALEP. Metodología para el diseño e instrumentación de la educación y capacitación basada en competencias, Pág. 180).

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VI. MAPA CURRICULAR DEL MÓDULO DE AUTOCONTENIDO INTEGRADOR

Biología

72 hrs.

1. Identificación del hábitat de los seres vivos.

2. Identificación de la estructura y funciones de los seres vivos.

15 hrs.

23 hrs.

3.

Descripción de las teorías de la evolución y adaptación de las especies.

17 hrs.

4.

Descripción de la interrelación de los seres vivos y el medio ambiente.

17 hrs.

1.1 Identificar el planeta de acuerdo con sus características físicas. 1.2 Identificar las características de la evolución del planeta a través de lo que se establece en las diferentes eras geológicas.. 2.1 Describir a la célula de acuerdo a su forma. 2.2 Identificar a la Fisiología celular de acuerdo con las funciones de los seres vivos.. 3.1 Identificar el proceso de la evolución a través de las teorías. 3.2 Explicar la adaptación de las especies a través de la teoría de Mendel 4.1 Identificar los daños que la presencia del hombre ha hecho al medio ambiente, mediante el estudio de los factores ecológicos, abióticos y bióticos.. 4.2 Identificar el deterioro ambiental para indicar las medidas correctivas a implementar en el medio ambiente.

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8 hrs. 7 hrs. 15 hrs. 8 hrs. 9 hrs. 8 hrs. 10 hrs. 7 hrs.

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IDENTIFICACIÓN DEL HÁBITAT DE LOS SERES VIVOS Al finalizar la unidad, el alumno describirá las características de la evolución del planeta a través de lo que se establece en las diferentes eras geológicas, para caracterizar las condiciones que hicieron posible el desarrollo de los seres vivos.

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MAPA CURRICULAR DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE

Biología

72 hrs.

1. Identificación del hábitat de los seres vivos.

2. Identificación de la estructura y funciones de los seres vivos.

15 hrs.

23 hrs.

3.

Descripción de las teorías de la evolución y adaptación de las especies.

17 hrs.

4.

Descripción de la interrelación de los seres vivos y el medio ambiente.

17 hrs.

1.1. Identificar el planeta de acuerdo con sus características físicas. 1.2 Identificar las características de la evolución del planeta a través de lo que se establece en las diferentes eras geológicas.. 2.2 Describir a la célula de acuerdo a su forma. 2.2 Identificar a la Fisiología celular de acuerdo con las funciones de los seres vivos.. 3.1 Identificar el proceso de la evolución a través de las teorías. 3.2 Explicar la adaptación de las especies a través de la teoría de Mendel 4.1 Identificar los daños que la presencia del hombre ha hecho al medio ambiente, mediante el estudio de los factores ecológicos, abióticos y bióticos.. 4.2 Identificar el deterioro ambiental para indicar las medidas correctivas a implementar en el medio ambiente.

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8 hrs. 7 hrs. 15 hrs. 8 hrs. 9 hrs. 8 hrs. 10 hrs. 7 hrs.

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SUMARIO ¾ LA TIERRA Y EL SISTEMA SOLAR. ¾ ESTRUCTURA DE LA TIERRA. ¾ LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA ¾ ERAS GEOLÓGICAS. ¾ RECURSOS ENERGÉTICOS FÓSILES. ¾ EVOLUCIÓN GEOLÓGICA DE LOS CONTINENTES. RESULTADO DE APRENDIZAJE 1.1 Identificar al planeta de acuerdo a sus características físicas..

1.1.1. •

LA TIERRA Y EL SISTEMA SOLAR.

Origen.

El Sistema Solar, esta formado por el Sol, nueve planetas y sus satélites, asteroides, cometas y meteoroides, y polvo y gas interplanetario. Las dimensiones de este sistema se especifican en términos de distancia media de la Tierra al Sol, denominada unidad astronómica (UA). Una UA corresponde a unos 150 millones de kilómetros. El planeta más distante conocido es Plutón; su órbita está a 39,44 UA del Sol. La frontera entre el Sistema Solar y el espacio interestelar —llamada

heliopausa— se supone que se encuentra a 100 UA. Los cometas, sin embargo, son los más alejados del Sol; sus órbitas son muy excéntricas, extendiéndose hasta 50.000 UA o más. El Sistema Solar era el único sistema planetario existente conocido hasta 1995, año en que los astrónomos descubrieron un planeta con una masa comparable a la de Júpiter, orbitando en torno a la estrella 51 Pegasi, semejante al Sol. Más tarde, los astrónomos detectaron otros dos planetas, de masas superiores a la de Júpiter, que giraban alrededor de sendas estrellas: 70 Virginis y 47 Ursae Maioris. En 1999, dos equipos de astrónomos que trabajaron independientemente anunciaron el descubrimiento del primer sistema multiplanetario distinto del nuestro; se trataba de tres planetas gaseosos orbitando alrededor de la estrella Ípsilon Andromedae. En enero de 2000 se anunció el descubrimiento de otros dos sistemas planetarios extrasolares. En junio de 2002 se anunció el descubrimiento del segundo de estos planetas, que se encuentra a una distancia de su estrella similar a la que existe entre Júpiter y el Sol. Su órbita es algo elíptica, también semejante a la de Júpiter. Desde que en 1995 se descubrió el primer planeta fuera de nuestro Sistema Solar, se ha detectado ya un centenar de estos planetas.

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Biología Los encuentros constructivos predominaron y, en sólo 100 millones de años, adquirió un aspecto semejante al actual. Después cada cuerpo continuó su propia evolución.

Figura 1.

Es difícil precisar el origen del Sistema Solar. Los científicos creen que puede situarse hace unos 4.650 millones de años.

Cualquier teoría que pretenda explicar la formación del Sistema Solar deberá tener en cuenta que el Sol gira lentamente y sólo tiene 1 por ciento del momento angular, pero tiene el 99,9% de su masa, mientras que los planetas tienen el 99% del momento angular y sólo un 0,1% de la masa.

Según la teoría de Laplace, una inmensa nube de gas y polvo se contrajo a causa de la fuerza de la gravedad y comenzó a girar a gran velocidad, probablemente, debido a la explosión de una supernova cercana. Figura 3.

Hay cinco teorías consideradas razonables: • Figura 2.

La mayor parte de la materia se acumuló en el centro. La presión era tan elevada que los átomos comenzaron a partirse, liberando energía y formando una estrella. Al mismo tiempo se iban definiendo algunos remolinos que, al crecer, aumentaban su gravedad y recogían más materiales en cada vuelta. También había muchas colisiones. Millones de objetos se acercaban y se unían o chocaban con violencia y se partían en trozos.

•

•

La teoría de Acreción asume que el Sol pasó a través de una densa nube interestelar, y emergió rodeado de un envoltorio de polvo y gas. La teoría de los Proto-planetas dice que inicialmente hubo una densa nube interestelar que formó un cúmulo. Las estrellas resultantes, por ser grandes, tenían bajas velocidades de rotación, en cambio los planetas, formados en la misma nube, tenían velocidades mayores cuando fueron capturados por las estrellas, incluido el Sol. La teoría de Captura explica que el Sol interactuó con una proto-estrella

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•

•

•

cercana, sacando materia de esta. La baja velocidad de rotación del Sol, se explica como debida a su formación anterior a la de los planetas. La teoría La placiana Moderna asume que la condensación del Sol contenía granos de polvo sólido que, a causa del roce en el centro, frenaron la rotación solar. Después la temperatura del Sol aumentó y el polvo se evaporó. La teoría de la Nebulosa Moderna se basa en la observación de estrellas jóvenes, rodeadas de densos discos de polvo que se van frenando. Al concentrarse la mayor parte de la masa en el centro, los trozos exteriores, ya separados, reciben más energía y se frenan menos, con lo que aumenta la diferencia de velocidades.

excepto Plutón, que tiene la órbita más inclinada, excéntrica y alargada. Los planetas tienen forma casi esférica, como una pelota un poco aplanada por los polos. Los materiales compactos están en el núcleo. Los gases, si hay, forman una atmósfera sobre la superficie. Mercurio, Venus, la Tierra, Marte y Plutón son planetas pequeños y rocosos, con densidad alta. Tienen un movimiento de rotación lento, pocas lunas (o ninguna) y forma bastante redonda. Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, los gigantes gaseosos, son enormes y ligeros, hechos de gas y hielo. Estos planetas giran deprisa y tienen muchos satélites, más abultamiento ecuatorial y anillos.

Características.

Los planetas giran alrededor del Sol. No tienen luz propia, sino que reflejan la luz solar. Los planetas tienen diversos movimientos. Los más importantes son dos: el de rotación y el de translación. Por el de rotación, giran sobre sí mismos alrededor del eje. Esto determina la duración del día del planeta. Por el de translación, los planetas describen órbitas alrededor del Sol. Cada órbita es el año del planeta. Cada planeta tarda un tiempo diferente para completarla. Cuanto más lejos, más tiempo. Giran casi en el mismo plano,

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Biología PARA CONTEXTUALIZAR CON: Competencias científico-teóricas El PSA: - Preparará y expondrá el tema “La tierra y el sistema solar haciendo énfasis en las aportaciones de científicos mexicanos a esta ciencia. - Resaltará la importancia de la vida en la Tierra en el Sistema solar. El alumno: - Realizará un debate si existe vida en otros planetas del sistema solar. - Discutirá por equipos la relación de la biología con otras disciplinas (ciencias auxiliares) y sus aportaciones, en este campo del conocimiento. - Realizará un cuadro sinóptico con la información de investigadores notables en Biología y sus principales aportaciones en este campo. Tabla 1.

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Biología millones de años, al mismo tiempo que el Planetas

Radio ecuatorial

Distancia al Sol (km.)

Periodo de Rotación

Órbita

Inclinación del eje

Inclin. orbital

Mercurio

2.440 km.

57.910.000

0

58,6 dias

87,97 dias

0,00 º

7,00 º

Venus

6.052 km.

108.200.000

0

-243 dias

224,7 dias

177,36 º

3,39 º

La Tierra

6.378 km.

149.600.000

1

23,93 horas

365,256 dias

23,45 º

0,00 º

Marte

3.397 km.

227.940.000

2

24,62 horas

686,98 dias

25,19 º

1,85 º

Júpiter

71.492 km.

778.330.000

63

9,84 horas

11,86 años

3,13 º

1,31 º

Saturno

60.268 km.

1.429.400.000

33

10,23 horas

29,46 años

25,33 º

2,49 º

Urano

25.559 km.

2.870.990.000

27

17,9 horas

84,01 años

97,86 º

0,77 º

Neptuno

24.746 km.

4.504.300.000

13

16,11 horas

164,8 años

28,31 º

1,77 º

Plutón

1.160 km.

5.913.520.000

1

-6,39 días

248,54 años

122,72 º

17,15 º

Planetas

Radio ecuatorial

Distancia al Sol (km.) Lunas

Periodo de Rotación

Órbita

Inclinación del eje

Inclin. orbital

Mercurio

2.440 km.

57.910.000

0

58,6 dias

87,97 dias

0,00 º

7,00 º

Venus

6.052 km.

108.200.000

0

-243 dias

224,7 dias

177,36 º

3,39 º

La Tierra

6.378 km.

149.600.000

1

23,93 horas

365,256 dias

23,45 º

0,00 º

Marte

3.397 km.

227.940.000

2

24,62 horas

686,98 dias

25,19 º

1,85 º

Júpiter

71.492 km.

778.330.000

63

9,84 horas

11,86 años

3,13 º

1,31 º

Saturno

60.268 km.

1.429.400.000

33

10,23 horas

29,46 años

25,33 º

2,49 º

Urano

25.559 km.

2.870.990.000

27

17,9 horas

84,01 años

97,86 º

0,77 º

Neptuno

24.746 km.

4.504.300.000

13

16,11 horas

164,8 años

28,31 º

1,77 º

1.160 km.

5.913.520.000

1

-6,39 días

248,54 años

122,72 º

17,15 º

Plutón

Comparación de resultados con otros compañeros

El alumno: De manera grupal realizará ejercicios identificando los planetas en función de las fotografías y resaltará sus características. Formación de los planetas. Los planetas se formaron hace unos 4.650

Lunas

Sol. En general, los materiales ligeros que no se quedaron en el Sol se alejaron más que los pesados. En la nube de gas y polvo original, que giraba en espirales, había zonas más densas, proyectos de lo que más tarde formarían los planetas. La gravedad y las colisiones llevaron más materia a estas zonas y el movimiento rotatorio las redondeó. Después, los materiales y las fuerzas de cada planeta se fueron reajustando, y todavía lo hacen. Los planetas y todo el Sistema Solar continúan cambiando de aspecto. Sin prisa, pero sin pausa.

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Figura 4.

Figura 5.

El Sol es una estrella característica de tamaño y luminosidad intermedios. La luz solar y otras radiaciones se producen por la conversión del hidrógeno en helio en el interior denso y caliente del Sol. Aunque esta fusión nuclear convierte 600 millones de toneladas de hidrógeno por segundo, el Sol tiene tanta masa (2 × 1027 toneladas) que puede continuar brillando con su luminosidad actual durante 6.000 millones de años. Esta estabilidad permite el desarrollo de la vida y la supervivencia en la Tierra. A pesar de la gran estabilidad del Sol, se trata de una estrella sumamente activa. En su superficie aparecen y desaparecen manchas solares oscuras lindando con intensos campos magnéticos en ciclos de 11 años. Los repentinos estallidos de partículas

cargadas procedentes de las fulguraciones solares pueden provocar auroras y alterar las señales electromagnéticas de la Tierra; un continuo flujo de protones, electrones e iones abandona el Sol y se mueve por el Sistema Solar, formando espirales con la rotación del Sol. Este viento solar configura las colas de gas de los cometas y deja sus rastros en el suelo lunar; la nave espacial Apolo, en su misión a la superficie de la Luna, trajo muestras a la Tierra de estos rastros. En la actualidad se conocen nueve planetas principales. Normalmente se dividen en dos grupos: los planetas interiores (Mercurio, Venus, Tierra y Marte) y los planetas exteriores (Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno y Plutón). Los interiores son pequeños y se componen sobre todo de roca y hierro. Los exteriores (excepto Plutón) son mayores y se componen, principalmente, de hidrógeno, hielo y helio.

Figura 6. Planeta Marte

Mercurio es muy denso, en apariencia debido a su gran núcleo compuesto de hierro. Con una atmósfera tenue, Mercurio tiene una superficie marcada por

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Biología impactos de asteroides. Venus tiene una atmósfera de dióxido de carbono (CO2) 90 veces más densa que la de la Tierra; esto causa un efecto invernadero que hace que la atmósfera venusiana conserve mucho el calor. La temperatura de su superficie es la más alta de todos los planetas: unos 477 C. La Tierra es el único planeta con agua líquida abundante y con vida. Existen sólidas pruebas de que Marte tuvo, en algún momento, agua en su superficie, pero ahora su atmósfera de dióxido de carbono es tan delgada que el planeta es seco y frío, con capas polares de dióxido de carbono sólido o nieve carbónica. Júpiter es el mayor de los planetas y el que más satélites conocidos tiene orbitando a su alrededor. Su atmósfera de hidrógeno y helio contiene nubes de color pastel y su inmensa magnetosfera, sus anillos y sus satélites, lo convierten en un sistema planetario en sí mismo. Saturno rivaliza con Júpiter, con una estructura de anillos más complicada y con un gran número de satélites, entre los que se encuentra Titán, con una densa atmósfera. Urano y Neptuno tienen poco hidrógeno en comparación con los dos gigantes; Urano, también con una serie de anillos a su alrededor, se distingue porque su eje de rotación forma un ángulo de 8° con el plano de su órbita. Plutón parece similar a los satélites más grandes y helados de Júpiter y Saturno; está tan lejos del Sol y es tan frío que el metano se hiela en su superficie. Los asteroides son pequeños cuerpos rocosos que se mueven en órbitas, sobre todo entre las órbitas de Marte y Júpiter.

Calculados en miles, los asteroides tienen diferentes tamaños, desde Ceres, con un diámetro de 1.000 km, hasta granos microscópicos. Algunos asteroides son desviados hacia órbitas excéntricas que les pueden llevar más cerca del Sol. Los cuerpos más pequeños que orbitan el Sol se llaman meteoroides. Algunos se estrellan contra la Tierra y aparecen en el cielo nocturno como rayos de luz; se les llama meteoros. Los fragmentos rescatados se denominan meteoritos. Los estudios en los laboratorios sobre los meteoritos han revelado mucha información acerca de las condiciones primitivas de nuestro Sistema Solar. Las superficies de Mercurio, Marte y diversos satélites de los planetas (incluyendo la Luna de la Tierra) muestran los efectos de un intenso impacto de asteroides al principio de la historia del Sistema Solar. En la Tierra estas marcas se han desgastado, excepto en algunos cráteres de impacto reciente. Parte del polvo interplanetario puede también proceder de los cometas, que están compuestos básicamente de polvo y gases helados, con diámetros de 5 a 10 km. Muchos cometas orbitan el Sol a distancias tan grandes que pueden ser desviados por las estrellas hacia órbitas que los transportan al Sistema Solar interior. A medida que los cometas se aproximan al Sol liberan su polvo y gases formando una cabellera y una cola espectaculares. Bajo la influencia del potente campo gravitatorio de Júpiter, los cometas adoptan algunas veces órbitas mucho más pequeñas. El más conocido es el cometa Halley, que regresa al Sistema

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Biología Solar interior cada 75 años. Su última aparición fue en 1986. En julio de 1994 los fragmentos del cometa ShoemakerLevy 9 chocaron contra la densa atmósfera de Júpiter a velocidades de 210.000 km/h. Con el impacto, la enorme energía cinética de los fragmentos se convirtió en calor a través de explosiones gigantescas, formando bolas de fuego mayores que la Tierra. Los cometas se encuentran en torno al Sol en dos grandes grupos: el cinturón de Kuiper y la nube de Oort. El primero es un anillo situado más allá de la órbita de Neptuno, con unos mil millones de cometas, la mayoría con periodos inferiores a 500 años. En 2002 se identificó, dentro del cinturón de Kuiper, un cuerpo celeste (bautizado provisionalmente como “Quaoar”) de unos 1.300 km de diámetro, el más grande hallado orbitando el Sol desde que se descubrió Plutón en 1930. La nube de Oort es, en teoría, una capa esférica de cometas situada hacia la mitad de la distancia entre el Sol y la heliopausa. Las superficies de los satélites helados de los planetas exteriores están marcadas por los impactos de los núcleos de los cometas. En realidad, el asteroide Quirón, que orbita entre Saturno y Urano, puede ser un enorme cometa inactivo. De forma semejante, algunos de los asteroides que cruzan la órbita de la Tierra pueden ser los restos rocosos de cometas extinguidos. El Sol está rodeado por tres anillos de polvo interplanetario. Uno de ellos, entre Júpiter y Marte, es conocido desde hace tiempo como el origen de la luz zodiacal.

De los otros dos anillos, que se descubrieron en 1983, uno está situado a una distancia del Sol de solamente dos anchos solares y el otro en la región de los asteroides. Si se pudiera mirar hacia el Sistema Solar por encima del polo norte de la Tierra, parecería que los planetas se movían alrededor del Sol en dirección contraria a la de las agujas del reloj. Todos los planetas, excepto Venus y Urano, giran sobre su eje en la misma dirección. Todo el sistema es bastante plano; sólo las órbitas de Mercurio y Plutón son inclinadas. La de este último es tan elíptica que hay momentos que se acerca más al Sol que Neptuno. Los sistemas de satélites siguen el mismo comportamiento que sus planetas principales, pero se dan muchas excepciones. Tanto Júpiter, como Saturno y Neptuno tienen algún satélite que se mueve a su alrededor en órbita retrógrada (en el sentido de las agujas del reloj), y muchas órbitas de satélites son muy elípticas. Júpiter, además, tiene atrapados dos cúmulos de asteroides (los llamados Troyanos), que se encuentran a 60° por delante y por detrás del planeta en sus órbitas alrededor del Sol. Algunos satélites de Saturno tienen atrapados de forma similar cuerpos más pequeños. Dentro de este laberinto de movimientos, hay algunas resonancias notables: Mercurio gira tres veces alrededor de su eje por cada dos revoluciones alrededor del Sol; no existen asteroides con periodos de 1/2, 1/3,…, 1/n (donde n es un entero) del periodo de Júpiter; los tres satélites

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Biología interiores de Júpiter, descubiertos por Galileo, tienen periodos en la proporción 4:2:1. Estos y otros ejemplos demuestran el sutil equilibrio de fuerzas propio de un sistema gravitatorio compuesto por muchos cuerpos. La tierra Es nuestro planeta y el único habitado. Está en la ecosfera, un espacio que rodea al Sol y que tiene las condiciones necesarias para que exista vida. La Tierra es el mayor de los planetas rocosos. Eso hace que pueda retener una capa de gases, la atmósfera, que dispersa la luz y absorbe calor. De día evita que la Tierra se caliente demasiado y, de noche, que se enfríe. Siete de cada diez partes de la superficie terrestre están cubiertas de agua. Los mares y océanos también ayudan a regular la temperatura. El agua que se evapora forma nubes y cae en forma de lluvia o nieve, formando ríos y lagos. En los polos, que reciben poca energía solar, el agua se hiela y forma los casquetes polares. El del sur es más grande y concentra la mayor reserva de agua dulce. La Tierra no es una esfera perfecta, sino que tiene forma de pera. Cálculos basados en las perturbaciones de las órbitas de los satélites artificiales revelan que el ecuador se engrosa 21 km; el polo norte está dilatado 10 m y el polo sur está hundido unos 31 metros.

Figura 7.

Origen y formación de la Tierra La Tierra se formó hace unos 4.650 millones de años, junto con todo el Sistema Solar. Aunque las piedras más antiguas de la Tierra no tienen más de 4.000 millones de años, los meteoritos, que se corresponden geológicamente con el núcleo de la Tierra, dan fechas de unos 4.500 millones de años, y la cristalización del núcleo y de los cuerpos precursores de los meteoritos, se cree que ocurrió al mismo tiempo, unos 150 millones de años después de formarse la Tierra y el Sistema Solar. Después de condensarse a partir del polvo cósmico y del gas mediante la atracción gravitacional, la Tierra era casi homogénea y bastante fría. Pero la continuada contracción de materiales y la radiactividad de algunos de los elementos más pesados hizo que se calentara. Después, comenzó a fundirse bajo la influencia de la gravedad, produciendo la diferenciación entre la corteza, el manto y el núcleo, con los silicatos más ligeros moviéndose hacia arriba para formar la corteza y el manto y los elementos más

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Biología pesados, sobre todo el hierro y el níquel, cayendo hacia el centro de la Tierra para formar el núcleo. Al mismo tiempo, la erupción de los numerosos volcanes, provocó la salida de vapores y gases volátiles y ligeros. Algunos eran atrapados por la gravedad de la Tierra y formaron la atmósfera primitiva, mientras que el vapor de agua condensado formó los primeros océanos. Características de la Tierra La Tierra se comporta como un enorme imán. El físico inglés William Gilbert fue el primero que lo señaló, en 1600, aunque los efectos del magnetismo terrestre se habían utilizado mucho antes en las brújulas primitivas. La Tierra está rodeada por un potente campo magnético, como si el planeta tuviera un enorme imán en su interior cuyo polo sur estuviera cerca del polo norte geográfico y viceversa. Por paralelismo con los polos geográficos, los polos magnéticos terrestres reciben el nombre de polo norte magnético y polo sur magnético, aunque su magnetismo real sea opuesto al que indican sus nombres. El polo norte magnético se sitúa hoy cerca de la costa oeste de la isla Bathurst en los Territorios del Noroeste en Canadá. El polo sur magnético está en el extremo del continente antártico en Tierra Adelia.

el campo magnético de la Tierra incluyen el cambio en la dirección del campo provocado por el desplazamiento de los polos. Esta es una variación periódica que se repite cada 960 años. También existe una variación anual más pequeña. •

Los movimientos terrestres y sus consecuencias

La órbita de la Tierra es elíptica: hay momentos en que se encuentra más cerca del Sol y otros en que está más lejos. Además, el eje de rotación del planeta está un poco inclinado respecto al plano de la órbita. Al cabo del año parece que el Sol sube y baja. El camino aparente del Sol se llama eclíptica, y pasa sobre el ecuador de la Tierra a principios de la primavera y del otoño. Estos puntos son los equinocios. En ellos el día y la noche duran igual. Los puntos de la eclíptica más alejados del ecuador se llaman solsticios, y señalan el principio del invierno y del verano. Cerca de los solsticios, los rayos solares caen más verticales sobre uno de los dos hemisferios y lo calientan más. Es el verano. Mientras, el otro hemisferio de la Tierra recibe los rayos más inclinados, han de atravesar más trozo de atmosfera y se enfrían antes de llegar a tierra. Es el invierno.

Las posiciones de los polos magnéticos no son constantes y muestran notables cambios de año en año. Las variaciones en Procesos de Producción y Transformación Químico Biológica

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Biología Tierra provocada por la atracción gravitacional del Sol y de la Luna.

Figura 8.

Al igual que todo el Sistema Solar, la Tierra se mueve por el espacio a unos 20,1 km/s o 72,360 km/h hacia la constelación de Hércules. Sin embargo, la Vía Láctea como un todo, se mueve hacia la constelación de Leo a 600 km/s. Traslación: La Tierra y la Luna giran juntas en una órbita elíptica alrededor del Sol. La excentricidad de la órbita es pequeña, tanto que la órbita es prácticamente un círculo. La circunferencia aproximada de la órbita de la Tierra es de 938.900.000 km y nuestro planeta viaja a lo largo de ella a una velocidad de unos 106.000 km/h.

La Tierra está dotada de varios movimientos, propios o como resultado de su traslación en el espacio, revolución alrededor del Sol o afectación gravitatoria de otros cuerpos celestres; se distinguenlos movimientos de rotación, traslación, precesión y nutación. Estos dos últimos no son tan importantes para la vida en el planeta, o se realizan en periodos tan largos que apenas son apreciables. Precesión :La precesión de los equinocios, también llamada libración, es un movimiento del eje de rotación terrestre alrededor del eje de la eclíptica (plano de la órbita); esto se traduce en que el eje de la Tierra no apunta siempre al mismo punto celeste. El movimiento de precesión se produce por el efecto gravitatorio del Sol y la Luna sobre el ecuador de la Tierra.

Rotación: La Tierra gira sobre su eje una vez cada 23 horas, 56 minutos y 4,1 segundos. Por lo tanto, un punto del ecuador gira a poco más de 1.600 km/h y un punto de la Tierra a 45° de altitud N, gira a unos 1.073 km/h. Otros movimientos: Además de estos movimientos primarios, hay otros componentes en el movimiento total de la Tierra como la precesión de los equinoccios y la nutación, una variación periódica en la inclinación del eje de la

Figura 9.

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Biología La Tierra es un elipsoide de forma irregular, aplastado por los polos y deformado por la atracción gravitacional del Sol, la Luna y, en menor medida, de los planetas. Esto provoca una especie de lentísimo balanceo en la Tierra durante su movimiento de traslación llamado "precesión de los equinoccios", que se efectúa en sentido inverso al de rotación, es decir en sentido retrógrado (sentido de las agujas del reloj).

pequeña elipse o bucle en un periodo de 18,6 años. En una vuelta completa de precesión (25.767 años) la Tierra realiza más de 1.300 bucles de nutación. El movimiento de nutación de la Tierra fue descubierto por el astrónomo británico James Bradley.

Bajo la influencia de dichas atracciones, el eje va describiendo un doble cono de 47º de abertura, cuyo vértice está en el centro de la Tierra. Debido a la precesión de los equinoccios, la posición del polo celeste va cambiando a través de los siglos. Actualmente la estrella Polar no coincide exactamente con el Polo Norte Celeste.

Figura 10.

Nutación Hay otro movimiento que se superpone con la precesión, es la nutación, un pequeño vaivén del eje de la Tierra. Como la Tierra no es esférica, la atracción de la Luna sobre el abultamiento ecuatorial de la Tierra provoca el fenómeno de nutación. Para hacernos una idea de este movimiento, imaginemos que, mientras el eje de rotación describe el movimiento cónico de precesión, recorre a su vez una

Figura 11.

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Biología •

Forma.

Tierra es el tercer planeta del Sistema Solar en orden proximidad al Sol, y el quinto en cuanto a tamaño. Es uno de los más pequeños, tiene un diámetro de sólo 12.756 km., si lo comparamos con Júpiter o Saturno. La forma y comportamiento de la Tierra es similar al resto de planetas; tiene forma casi esférica (es lo que se denomina en geología un geoide), y aunque existe un ensanchamiento en el ecuador, es apenas insignificante en proporción con su tamaño. Las desigualdades del relieve apenas se distinguen, pues las grandes cordilleras serían incluso menos apreciables que las pequeñas rugosidades que presenta la corteza de una naranja. La idea de una tierra esférica data de la antigüedad. En el año 350 a.C. el filósofo y también científico Aristóteles estableció la hipótesis de la esfericidad de la Tierra basándose en que toda materia tendía a caer hacia su centro, y en que durante los eclipses de luna la Tierra proyectaba sobre ella una sombra circular, así como otras pruebas relacionadas con la posición de las constelaciones vistas desde diferentes latitudes. Por su parte, en el año 240 a.C. el griego alejandrino Eratóstenes, mediante cálculos geométricos, fue el primero en medir la circunferencia terrestre con una precisión sorprendente para la época; midió 40.000 km., cuando en realidad los modernos cálculos realizados por satélite arrojan 40.076 km.; el error de Eratóstenes fue insignificante.

La tierra se ha dividido en una serie de zonas que toman como referencia los trópicos y los círculos polares. Los trópicos están delimitados por dos paralelos situados a 23º 27' al Norte y Sur del ecuador, precisamente el mismo ángulo que posee el ecuador de la Tierra con respecto a la eclíptica, por efecto de la desviación de su eje. Estos puntos se llaman trópico de Cáncer al Norte y trópico de Capricornio al Sur, y separan las zonas tórridas de las templadas. Las zonas tórridas están comprendidas entre ambos trópicos, con el ecuador geográfico como punto central. Dos veces al año el Sol pasa por el cenit de cada una de las zonas tórridas, iluminándolas perpendicularmente. El ángulo de inclinación del eje terrestre provoca que las líneas de ambos trópicos pasen a ser los ecuadores térmicos (puntos de máxima irradiación solar). Así, el trópico de Cáncer coincide con el ecuador térmico en el solsticio de verano (el 22 de junio), y el trópico de Capricornio con el solsticio de invierno (el 22 de diciembre). Las zonas templadas están situadas entre los trópicos y los círculos polares. En estos lugares ni el día ni la noche alcanzan las 24 horas; el Sol no está nunca en el cenit y los rayos solares no alcanza a caer perpendicularmente en ningún punto de estas superficies. Por su parte, las zonas glaciales están comprendidas entre los círculos polares y los polos.

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Biología Se denominan zona Ártica a la situada en el hemisferio Norte, y zona Antártica a la situada en el hemisferio Sur. En estas latitudes se manifiestan días de seis meses y noches de igual duración en los polos (según nos encontremos en el polo Ártico o Antártico); dentro de las zonas glaciales existe al menos un día y una noche que duran más de 24 horas. Los puntos correspondientes a los círculos polares tienen un día de 24 horas de duración y una noche igual. Comparación de resultados con otros compañeros

El alumno: Visitará páginas en la Internet para obtener fotografías de la forma de la tierra y los planetas y la compartirá con sus compañeros realizando un comparaciones de los resultados encontrados.

PARA CONTEXTUALIZAR CON: Competencias científico-teóricas El PSA: - Preparará y expondrá el tema “La tierra y el sistema solar. El Alumno: - Recopilará información documental de manera individual sobre la tierra y el sistema solar. - Elaborará individualmente una maqueta organizado por equipos cuyo tema sea “Los movimientos de la Tierra”, elaborada con materiales de uso común como alambre, pelotas de unicel, plastilina, etc. - Realizará en equipos el experimento de Plateau que consiste en colocar dentro de una solución de alcohol al 30 % una esfera de aceite ayudado por una jeringa sin aguja, con cuidado se puede atravesar la esfera con una aguja de tejer imprimiendo un suave movimiento de rotación, se observará que la esfera adopta la forma de la Tierra de un geoide de revolución. campo.

1.1.2.

ESTRUCTURA TIERRA

DE

LA

Tierra (planeta), tercer planeta desde el Sol y quinto en cuanto a tamaño de los nueve planetas principales. La distancia media de la Tierra al Sol es de 149.503.000 km. Es el único planeta conocido que tiene vida, aunque algunos de los otros planetas tienen atmósferas y contienen agua. La Tierra no es una esfera perfecta, sino que tiene forma de pera. Cálculos basados en las perturbaciones de las órbitas de los satélites artificiales revelan que la Tierra es Procesos de Producción y Transformación Químico Biológica

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Biología una esfera imperfecta porque el ecuador se engrosa 21 km; el polo norte está dilatado 10 m y el polo sur está hundido unos 31 metros. Al igual que todo el Sistema Solar, la Tierra se mueve por el espacio a razón de unos 20,1 km/s o 72,360 km/h hacia la constelación de Hércules. Sin embargo, la galaxia Vía Láctea como un todo, se mueve hacia la constelación Leo a unos 600 km/s. La Tierra y su satélite, la Luna, también giran juntas en una órbita elíptica alrededor del Sol. La excentricidad de la órbita es pequeña, tanto que la órbita es prácticamente un círculo. La circunferencia aproximada de la órbita de la Tierra es de 938.900.000 km y nuestro planeta viaja a lo largo de ella a una velocidad de unos 106.000 km/h. La Tierra gira sobre su eje una vez cada 23 horas, 56 minutos y 4,1 segundos. Por lo tanto, un punto del ecuador gira a razón de un poco más de 1.600 km/h y un punto de la Tierra a 45° de altitud N, gira a unos 1.073 km/h. Además de estos movimientos primarios, hay otros componentes en el movimiento total de la Tierra como la precesión de los equinoccios (véase Eclíptica) y la nutación (una variación periódica en la inclinación del eje de la Tierra provocada por la atracción gravitacional del Sol y se puede considerar que la Tierra se divide en cinco partes: la primera, la atmósfera, es gaseosa; la segunda, la hidrosfera, es líquida; la tercera, cuarta y quinta, la litosfera, el manto y el núcleo son sólidas. La atmósfera es la cubierta gaseosa que rodea el cuerpo sólido del planeta. Aunque tiene un grosor de más de

1.100 km, aproximadamente la mitad de su masa se concentra en los 5,6 km más bajos. La litosfera, compuesta sobre todo por la fría, rígida y rocosa corteza terrestre, se extiende a profundidades de 100 km. La hidrosfera es la capa de agua que, en forma de océanos, cubre el 70,8% de la superficie de la Tierra. El manto y el núcleo son el pesado interior de la Tierra y constituyen la mayor parte de su masa. La hidrosfera se compone principalmente de océanos, pero en sentido estricto comprende todas las superficies acuáticas del mundo, como mares interiores, lagos, ríos y aguas subterráneas. La profundidad media de los océanos es de 3.794 m, más de cinco veces la altura media de los continentes. La masa de los océanos es de 1.350.000.000.000.000.000 (1,35 × 1018) toneladas, o el 1/4.400 de la masa total de la Tierra. Las rocas de la litosfera tienen una densidad media de 2,7 veces la del agua y se componen casi por completo de 11 elementos, que juntos forman el 99,5% de su masa. El más abundante es el oxígeno (46,60% del total), seguido por el silicio (27,72%), aluminio (8,13%), hierro (5,0%), calcio (3,63%), sodio (2,83%), potasio (2,59%), magnesio (2,09%) y titanio, hidrógeno y fósforo (totalizando menos del 1%). Además, aparecen otros 11 elementos en cantidades del 0,1 al 0,02%. Estos elementos, por orden de abundancia, son: carbono, manganeso, azufre, bario, cloro, cromo, flúor, circonio, níquel, estroncio y vanadio.

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Biología Los elementos están presentes en la litosfera casi por completo en forma de compuestos más que en su estado libre. La litosfera comprende dos capas (la corteza y el manto superior) que se dividen en unas doce placas tectónicas rígidas (véase Tectónica de placas). La corteza misma se divide en dos partes. La corteza siálica o superior, de la que forman parte los continentes, está constituida por rocas cuya composición química media es similar a la del granito y cuya densidad relativa es de 2,7. La corteza simática o inferior, que forma la base de las cuencas oceánicas, está compuesta por rocas ígneas más oscuras y más pesadas como el gabro y el basalto, con una densidad relativa media aproximada de 3. La litosfera también incluye el manto superior. Las rocas a estas profundidades tienen una densidad de 3,3. El manto superior está separado de la corteza por una discontinuidad sísmica, la discontinuidad de Mohorovicic, y del manto inferior por una zona débil conocida como astenosfera. Las rocas plásticas y parcialmente fundidas de la astenosfera, de 100 km de grosor, permiten a los continentes trasladarse por la superficie terrestre y a los océanos abrirse y cerrarse. El denso y pesado interior de la Tierra se divide en una capa gruesa, el manto, que rodea un núcleo esférico más profundo. El manto se extiende desde la base de la corteza hasta una profundidad de unos 2.900 km. Excepto en la zona conocida como astenosfera, es sólido y su densidad,

que aumenta con la profundidad, oscila de 3,3 a 6. El manto superior se compone de hierro y silicatos de magnesio como el olivino y la parte inferior de una mezcla de óxidos de magnesio, hierro y silicio. La investigación sismológica ha demostrado que el núcleo tiene una capa exterior de unos 2.225 km de grosor con una densidad relativa media de 10. Esta capa es probablemente rígida y los estudios demuestran que su superficie exterior tiene depresiones y picos, y estos últimos se forman donde surge la materia caliente. Por el contrario, el núcleo interior, cuyo radio es de unos 1.275 km, es sólido. Se cree que ambas capas del núcleo se componen en gran parte de hierro con un pequeño porcentaje de níquel y de otros elementos. Las temperaturas del núcleo interior pueden llegar a los 6.650 °C y se considera que su densidad media es de 13. El núcleo interno irradia continuamente un calor intenso hacia afuera, a través de las diversas capas concéntricas que forman la porción sólida del planeta. Se cree que la fuente de este calor es la energía liberada por la desintegración del uranio y otros elementos radiactivos. Las corrientes de convección dentro del manto trasladan la mayor parte de su energía térmica desde la profundidad de la Tierra a la superficie y son la fuerza conductora de la deriva de los continentes. El flujo de convección proporciona las rocas calientes y fundidas al sistema mundial de cadenas montañosas oceánicas (véase Océanos y oceanografía) y suministra la lava que sale de los volcanes.

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Biología La datación radiométrica ha permitido a los científicos calcular la edad de la Tierra en 4.650 millones de años. Aunque las piedras más antiguas de la Tierra datadas de esta forma, no tienen más de 4.000 millones de años, los meteoritos, que se corresponden geológicamente con el núcleo de la Tierra, dan fechas de unos 4.500 millones de años, y la cristalización del núcleo y de los cuerpos precursores de los meteoritos, se cree que ha ocurrido al mismo tiempo, unos 150 millones de años después de formarse la Tierra y el Sistema Solar (véase Sistema Solar: Teorías sobre el origen). Después de condensarse a partir del polvo cósmico y del gas mediante la atracción gravitacional, la Tierra habría sido casi homogénea y relativamente fría. Pero la continuada contracción de estos materiales hizo que se calentara, calentamiento al que contribuyó la radiactividad de algunos de los elementos más pesados. En la etapa siguiente de su formación, cuando la Tierra se hizo más caliente, comenzó a fundirse bajo la influencia de la gravedad. Esto produjo la diferenciación entre la corteza, el manto y el núcleo, con los silicatos más ligeros moviéndose hacia arriba para formar la corteza y el manto y los elementos más pesados, sobre todo el hierro y el níquel, sumergiéndose hacia el centro de la Tierra para formar el núcleo. Al mismo tiempo, la erupción volcánica, provocó la salida de vapores y gases volátiles y ligeros de manto y corteza. Algunos eran atrapados por la gravedad de la Tierra y formaron la atmósfera

primitiva, mientras que el vapor de agua condensado formó los primeros océanos del mundo. •

Interna.

- Núcleo El núcleo es la parte más interna del planeta, y no se sabe para nada de que está formado, y se supone que está compuesto de hierro y níquel. ( Núcleo metálico). Debido al giro de metal contra metal se originan corrientes electromagnéticas. El campo magnético es formado por la diferente velocidad de giro, cuando se iguale la velocidad del núcleo exterior y el núcleo interior se quedara neutro el campo magnético.

Figura 12.

- Manto El manto es la capa más onda, la que mayor volumen ocupa, la composición mineralógica se desconoce, únicamente se

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Biología sabe algo de la parte más superficial, del manto superior, que en algunos puntos de la tierra afloró y forma los llamados ofiolitas. Teniendo en cuenta la densidad, con el estudio de la transmisión de las ondas sísmicas, se supone que esta formado por rocas densas, ultrabásica (no tiene cuarzo) del tipo de la pendolita, durita y eclogita. Hay puntos en los que se produce convección entre la capa sólida y manto, que aporta un calor extra a la astenosfera. Hay principalmente dos fuentes de calor una es el sol y otra es el interior de la tierra. - Corteza Es una capa delgada y se puede estudiar, es espesa en profundidad y en superficie. Se distingue una corteza continental y luego una corteza oceánica. La corteza oceánica es muy delgada mide unos 11 Km y está basada básicamente por basaltos, que son rocas volcánicas, son negras, están formadas por silicatos de Mg , a esta corteza se le llama también SIMA. La otra es mucho más densa, puede llegar a medir de 70 a100 Km lo más grueso corresponde a las grandes montañas o cordilleras, el tipo de roca que la compone es el granito, también se le llama SIAL porque es una mezcla de aluminio y silicatos. La corteza intermedia es una mezcla de las dos, es una corteza oceánica con un poco de sial. En la corteza se distingue dos tipos

de estructura, que son los orogonos o cordilleras y escudos o cratones. Las cordilleras, tienen forma alargada y plegada en las cuales se encuentran formas sedimentarias, pero el núcleo es un núcleo granítico, hay dos tipos de orogonos los marginales y las intercontinentales, los primeros en los bordes del continente y los otros en el interior. Los escudos son zonas llanas, son muy viejas, está ene el interior de los continentes, tienen capas de sedimentos muy anchas, si escarbamos vemos que hay rocas plegadas, (sedimentarias, granitos, metamórficas). Las fosas oceánicas aparecen cerca a los continentes, son depresiones largas, estrechas y profundas. •

Externa.

La composición de nuestro planeta está integrada por tres elementos físicos: uno sólido, la litosfera, otro líquido, la hidrosfera, y otro gaseoso, la atmósfera. Precisamente la combinación de estos tres elementos es la que hace posible la existencia de vida sobre la Tierra. - Hidrosfera La hidrosfera engloba la totalidad de las aguas del planeta, incluidos los océanos, mares, lagos, ríos y las aguas subterráneas. Este elemento juega un papel fundamental al posibilitar la existencia de vida sobre la Tierra, pero su cada vez

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Biología mayor nivel de alteración puede convertir el agua de un medio necesario para la vida en un mecanismo de destrucción de la vida animal y vegetal. A) El agua salada: océanos y mares El agua salada ocupa el 71% de la superficie de la Tierra y se distribuye en los siguientes océanos: -

-

-

-

-

El océano Pacífico, el de mayor extensión, representa la tercera parte de la superficie de todo el planeta. Se sitúa entre el continente americano y Asia y Oceanía. El océano Atlántico ocupa el segundo lugar en extensión. Se sitúa entre América y los continentes europeo y africano. El océano Índico es el de menor extensión. Queda delimitado por Asia al Norte, África al Oeste y Oceanía al Este. El océano Glacial Ártico se halla situado alrededor del Polo Norte y está cubierto por un inmenso casquete de hielo permanente. El océano Glacial Antártico rodea la Antártida y se sitúa al Sur de los océanos Pacífico, Atlántico e Índico.

Los márgenes de los océanos cercanos a las costas, más o menos aislados por la existencia de islas o por penetrar hacia el interior de los continentes, suelen recibir el nombre de mares. B) El agua dulce

El agua dulce, que representa solamente el 3% del agua total del planeta, se localiza en los continentes y en los Polos. En forma líquida en ríos, lagos y acuíferos subterráneos y en forma de nieve y hielo en los glaciares de las cimas más altas de la Tierra y en las enormes masas de hielo acumuladas entorno al Polo Norte y sobre la Antártida. - Atmósfera La Tierra está rodeada por una envoltura gaseosa llamada atmósfera, que es imprescindible para la existencia de vida, pero su contaminación por la actividad humana puede provocar cambios que repercutan en ella de forma definitiva. La atmósfera tiene un grosor aproximado de 1.000 km. y se divide en capas de grosor y características distintas: La troposfera es la capa inferior que se halla en contacto con la superficie de la Tierra y alcanza un grosor de unos 10 km. Hace posible la existencia de plantas y animales, ya que en su composición se encuentran la mayor parte de los gases que estos seres necesitan para vivir. Además, aquí ocurren todos los fenómenos meteorológicos y actúa de regulador de la temperatura del planeta, ya que el denominado efecto invernadero hace que la temperatura no llegue a valores extremos ni aumente o disminuya bruscamente, al ser absorbido el calor por las partículas de vapor de agua de las nubes. La estratosfera es la capa intermedia, situada entre los 10 y los 80 km. En la

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Biología estratosfera la temperatura aumenta y el aire se enrarece hasta tal punto que los seres vivos no podrían sobrevivir en ella. Sin embargo es fundamental por tener la función de filtro de las radiaciones solares ultravioleta, gracias a la existencia en ella de la denominada capa de ozono. La ionosfera es la capa superior y la de mayores dimensiones, en ella el aire se enrarece cada vez más y la temperatura aumenta considerablemente. Es fundamental porque provoca la desintegración de los meteoritos que llegan a ella desde el espacio.

Asia, Europa, África, Antártida, Oceanía

Se presenta dividida en placas tectónicas que se desplazan lentamente sobre la astenosfera, capa de material fluido que se encuentra sobre el manto superior. Las tierras emergidas son las que se hallan situadas sobre el nivel del mar y ocupan el 29% de la superficie del planeta. Su distribución es muy irregular, concentrándose principalmente en el Hemisferio Norte o continental, dominando los océanos en el Hemisferio Sur o marítimo.

La

Figura 13.

PARA CONTEXTUALIZAR CON:

- Litosfera La litosfera es la capa externa de la Tierra y está formada por materiales sólidos, engloba la corteza continental, de entre 20 y 70 Km. de espesor, y la corteza oceánica o parte superficial del manto consolidado, de unos 10 Km. de espesor.

América,

Competencias científico-teóricas El PSA:. - Expondrá la estructura de la tierra. - Conducirá a los alumnos en la construcción de un mapa conceptual. El alumno: - Recopilará de manera individual información documental sobre la estructura de la tierra. - Elaborará de manera grupal un mapa conceptual sobre la estructura de la tierra. - Elaborará de manera individual dibujos y esquemas de la estructura de la tierra.

1.1.3. LA CIENCIA. •

BIOLOGÍA

COMO

Definición de ciencia.

Las tierras emergidas se hallan repartidas en seis continentes: Procesos de Producción y Transformación Químico Biológica

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Biología El vocablo "ciencia" proviene del latín scientia, que en un sentido escrito significa "saber". Sin embargo, al término saber debe otorgársele un significado más amplio y, así, ciencia seria el "conjunto de lo que se sabe por haberlo aprendido mediante una continuada actividad mental… para tener ciencia hay que abarcar al menos todo un sistema de conocimientos; para tener saber basta con poseer más conocimientos acerca de uno o varios sistemas de los que tiene el vulgo Podemos definir a la ciencia, desde un punto de vista totalizado, como un sistema acumulativo, metódico y provisional de conocimientos comportable, producto de una investigación científica y concernientes a una determinada área de objetos y fenómenos. Las principales características que posee la ciencia, así concebida, son las siguientes: sistemática, acumulativa, metódica, provisional, comprobable, especializada, abierta y producto de una investigación científica. •

Conocimiento empírico.

Existen muchas definiciones de conocimiento, dependientes de la perspectiva que se tome al definirlo. Se define al conocimiento como el conjunto organizado de datos e información destinados a resolver un determinado problema. Sin embargo, el concepto de conocimiento es muy general Es así que las creencias religiosas constituyen un tipo especial de conocimiento, no pasibles de

ser comprobadas por la ciencia. Por lo tanto las creencias religiosas no constituyen conocimiento científico, aunque sí son fuente de conocimiento. El conocimiento "a priori" es aquel que es independiente de la experiencia. El conocimiento "a posteriori" es aquel dependiente de la experiencia. Podemos establecer varias clases de conocimiento: el empírico, el Científico, el filosófico y el teológico. El conocimiento empírico o vulgar es el conocimiento popular, obtenido por azar, luego de numerosas tentativas. Es ametódico y asistemático. •

Conocimiento científico.

El conocimiento científico va más allá del empírico, por medio de él trascendido el fenómeno, de conocer las causas, las leyes y el origen, es metódico. Conocer verdaderamente, es conocer por las causas. Conocemos una cosa de manera absoluta cuando sabemos cual es la causa que la produce y el motivo por el cual no puede ser de otro modo (Aristóteles), esto es saber por demostración, por eso la ciencia se reduce a la demostración. Las características del conocimiento científico son: Es cierto, porque explica los motivos de su certeza, lo que no ocurre con el empírico; es general, es decir conoce en lo real lo que tiene de más universalmente válido para todos los casos de la misma especie; es metódico y sistemático, su objetivo es encontrar y reproducir éste encadenadamente lo alcanza por medio

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Biología del conocimiento de las leyes y principios, por eso la ciencia constituye un sistema; además posee objetividad, desinterés y el espíritu crítico. El conocimiento científico se adquiere a partir de la experimentación y el razonamiento y sigue un método, se refiere a hechos objetivos y demostrables mediante la observación y la experimentación. El conocimiento científico tiene diferentes características: Debe ser verdadero o cierto, es decir, que explica algún fenómeno de la naturaleza por medio de la experimentación, comprueba esta explicación. - Debe ser general, es decir, se universalizan los resultados obtenidos. - Son metódicos mutables, es decir, que se pueden cambiar. Todos los conocimientos científicos van a tener que seguir un método el cual va a ser el método científico, tiene las siguientes características:

-

-

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-

Planteamiento del problema basándose en la observación y a la recolección de datos, se plantean varias interrogantes. Formulación de una hipótesis. Son las posibles respuestas que surgieron durante la observación; éstas se admiten provisionalmente hasta que se comprueba su validez mediante la experimentación. Experimentación. Es probar prácticamente las virtudes y propiedades de una cosa. Descubrir, comprobar o demostrar determinados fenómenos o principios científicos. Se

evalúan las hipótesis provisionalmente, conservando sólo aquellas que satisfacen al investigador. Se debe elaborar un diseño experimental respecto a lo que se va a hacer, como se realizará y conque se llevará a cabo. Análisis de resultados.- Se discute el porque se dieron ciertos tipos de resultados, si fueron esperados o diferentes y tomando en cuenta la hipótesis y los objetivos del trabajo, se establecen en las conclusiones. Informe escrito.- El cual es un reporte de todo lo realizado, escrito en forma clara y concreta.

Redacción de trabajo

El alumno: Elaborará un cartel de las características del método científico resolviendo un problema planteado por el PSA. •

El método científico aplicación a la biología

y

su

Con la explicación que ya se tiene sobre que es el método científico podemos comenzar a nosotros mismos discernir la aplicación de este no solo en la biología si no en la vida diaria y en todas las ciencias que existen, por ejemplo con las prácticas de campo podemos describir, no sólo el fenómeno natural, sino también los cambios continuos que suceden en los seres vivos y en su medio natural.

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Biología Para poder hacer una práctica, se debe de planear el tipo de lugar, el material necesario, las actividades, las tareas conocer las reglas y las acciones posteriores a la visita. Después de todo, se debe realizar el informe de trabajo, el cual debe de llevar datos generales del lugar visitado, la descripción del fenómeno, interpretación de lo observado y las conclusiones. Por supuesto, se debe mantener un buen comportamiento.

Ejemplo:

Despiertan entusiasmo a los alumnos Fijan nociones nuevas

Pedro tenía una teoría de que el universo es redondo y por eso es infinito, no sabía como comprobarlo, pero después de algún tiempo se le ocurrió aventar, en la siguiente prueba o viaje a la luna, una manzana y si volvía a pasar por la tierra en aproximadamente 500 años, sería verdad. Por supuesto todavía no se cumplen los 500 años.

-

Estudias fenómenos que no se pueden estudiar en clase

Experimentación.

C A M P O

Aplican el método científico experimental en el estudio de la naturaleza. Ayudan a fortalecer y a la cooperación y el trabajo en equipo

Tabla 2. P R Á C T I C A

Lo primero que se hace al realizar una observación, es delimitar el problema, describir lo que estoy observando, tomando en cuenta características y determinar en todos los aspectos color, textura, forma, tamaño, olor, etc.

D E

-

SENTIDO Conocer el mundo vivo y saber como funciona. UTILIDAD Aprovechar y explotación del mundo vivo.

evitar

la

La observación, la experimentación y la comparación en biología. Observación.

Diseño experimental.- Para experimentar el primer punto que tenemos que tomar en cuenta el diseño experimental; es decir, ubicar el lugar donde vamos a realizar nuestro experimento; lugar, fecha, recursos, etc. AsImismo, se deben plantear y diseñar todos los pasos para reproducir algún fenómeno que estemos experimentando. Es importante controlar factores de variación como temperatura, cantidad de luz, oxigenación, etc. Se debe contar con un testigo o experimento control (el cual es un modelo que cumple con condiciones ideales para que ayude a observar las variaciones durante la experimentación y no contar con ninguno de los factores que estamos probando con el experimento). Es importante llevar registros detallados que

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Biología observemos para poder analizar y llegar a conclusiones válidas. Comparación. Es un aspecto muy importante dentro del método científico de la Biología. Si no se realizan comparaciones nunca se obtendrá una visión lógica de los hechos, una de las funciones de tener un testigo en todo lo que realizamos es para comparar y tener una base para hacerlo. La comparación establece semejanzas y diferencias entre los objetos para, finalmente, encontrar características de los fenómenos y realizar una clasificación. Así se puede comprobar directamente la aplicación del método científico en la biología siguiendo los pasos descritos de dicho método.

Explicará que es el conocimiento científico y qué es el conocimiento empírico El Alumno: - Realizará en equipos una investigación en Internet o en textos de otras disciplinas que son ciencia y que desarrollan el método científico. El alumno: - Realizará en equipos una investigación en Internet o en textos de otras disciplinas los ejemplos del desarrollo del método científico. - Realizará una investigación de las aportaciones científicas de biólogos mexicanos a la ciencia. - Recopilará individualmente información documental sobre la disciplina y ciencia de Biología. - Elaborará individualmente un resumen del tema expuesto. - Elaborará en equipos una ficha técnica sobre la biología como ciencia. -

1.2.1. ERAS GEOLÓGICAS. Criterios de geológicas.

división

de

eras

De acuerdo con algunos científicos la historia de la tierra se divide en cinco eras geologicas:

Figura 14.

PARA CONTEXTUALIZAR: Competencias Científico-teóricas: ™ Describir el método científico. El PSA: - Expondrá el método científico. - Expondrá la Biología como ciencia.

• Azoica, • Precámbrico, • Paleozoica, • Mesozoica • Cenozoica.

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Biología •

Azoica

•

Precámbrico

- Características físicas y biológicas.

- Características físicas y biológicas.

La superficie de la corteza terrestre empezó a solidificarse, por lo que la temperatura fue muy elevada e impidió la aparición de vida. Durante esta era existió una gran actividad de tipo volcánico. Al principio de su formación, la tierra era una bola de material incandescente medio fundido.

Debido a las grandes erupciones volcánicas y al proceso de enfriamiento de la superficie terrestre, la atmósfera estaba cargada de vapor de agua, que al precipitarse, ocupó las partes bajas de la Tierra formando los primeros océanos.

Los elementos mas pesados cayeron hacia el centro para formar el núcleo metálico y los mas ligeros emergieron a la superficie y forman el manto rocoso y la corteza. A lo largo de miles de millones de años, el planeta se fue enfriando, la superficie se solidifico y se formaron la atmósfera y los océanos. Las erupciones volcánicas del fondo oceánico y los terremotos renuevan la corteza y la deriva continental la modifican constantemente. La era geológica más antigua de la historia de la Tierra es la era Arcaica o Azoica En sus formaciones no se han halado fósiles que permitan asegurar la existencia de seres vivos. Se extiende desde la formación de la corteza terrestre hasta el Algónquico. En esta época no existían organismos vivos su duración es 1.600 millones de años, que se divide en un Período Arcaico inferior y otro Superior.

Fue en estos océanos donde aparecieron las primeras formas de vida (los organismos de una sola célula), que al ir evolucionando dieron como resultado la formación de vida pluricelular (de muchas células), como las esponjas y los invertebrados. La actividad volcánica y tectónica de este periodo dio como resultado la formación de los primeros grandes sistemas montañosos. Las abundantes lluvias originaron la formación de rocas sedimentarias. Edad superior: 570M.A Edad inferior: 4.500 M.A. Generalmente el precámbrico aflora en unos pocos lugares del mundo. En la mayoría existen rocas metamórficas e intrusivas. Las rocas sedimentarias son muy escasas (casi no existen). Eso significa que los procesos sedimentarios (Río, Mar, Viento) funcionan de una manera comparable a la de hoy. Las regiones de rocas precámbricas se llaman escudos, ellos son: Escudo Canadiense, Escudo Báltico, Escudo Brasileño, Escudo de Guayania, Escudo Africano (o de Etiopía),

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Biología Escudo Arábigo, Escudo Siberiano y Escudo Australiano (o Indochino). Los escudos entonces se pueden definir como núcleos antiguos de los continentes.

pero totalmente diferente a la vida del cámbrico.

Las rocas más antiguas del mundo: Isua: rocas metasedimentarias=3,8Mil millones de años (en Groenlandia) y Amitsoq (gneisses)= 3,7Mil millones de años.

La atmósfera en esta época estaba en su composición totalmente diferente a la actualidad. Especialmente la cantidad de oxígeno era inferior como hoy. Eso significa que las rocas y minerales superficiales no sufrieron oxidación. Los metales (especialmente fierro) afloraron sin ser afectados por la oxidación. Se conocen rocas en Canadá, Australia y África que presentan marcas de períodos glaciares.

La vida, los primeros fósiles Los fósiles más antiguos del mundo tienen una edad alrededor de 3 mil millones de años. Generalmente estos fósiles representan unicelulares o solamente estructuras simples redondas. Muchas veces se discute el origen orgánico. Las dificultades para encontrar fósiles en rocas de esta edad son tremendas ya que la mayoría de las rocas precámbricas son de origen magmático o metamórfico. Además los animales no formaban conchas de calcio o sílice. Un listado de los lugares donde se pueden encontrar los fósiles más antiguos del mundo: Fig Tree: 3.100 M.A. (Sudáfrica). Objetos redondos o fibrosos, sin estructuras complejas. Pero el contenido de los isótopos de carbono (13C/12C) muestra una actividad orgánica. Posiblemente estos fósiles pertenecen a bacterias y/o algas azul verdosas (no son algas). Gunflint: 1.900M.A. (Canadá) Estratos antraziticos con fósiles de algas y hongos. Ediacara fauna: 650 M.A. (Australia). Los primeros multicelulares (o pluricelulares),

El clima

Geotectónica. Se conocen estructuras montañosas de 2.100 M.A. - 1.800 M.A. de edad en Canadá (Wopmay mountains) •

Paleozoica

- Características físicas y biológicas. Existe en varias partes del mundo afloramientos del Cámbrico, principalmente en Polonia, este de Alemania, Checoslovaquia y España. En los Estados Unidos de América existe un perfil completo de estratos cámbricos donde aparecen gran cantidades de fósiles en excelente estado de petrificación. En América del Sur existen afloramientos en los sectores de los Andes de Columbia, Bolivia y Argentina (esquistos y areniscas).

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Biología La vida. En las rocas del Cámbrico se encuentran una relativamente gran cantidad de fósiles diferentes. La mayoría de los animales todavía no tenían un esqueleto, pero otros sí. Los animales más importantes de esta época son: − − − − − −

Trilobites Braquiópodos (todavía existen hoy) como lingula Moluscos Conodontes: crustáceos con una concha compuesta por dos valvas Artropodas Nautiloideos

Además aparecieron las poliplacophoras las cuales se conocen actualmente como apretadores. En esta época existían casi todos los grupos de animales con excepción de los vertebrados, los animales con esqueleto interior. Todos los animales vivían todavía en el mar. Al fin del Cámbrico se puede observar una gran cantidad de algunos grupos de trilobites. La gran cantidad y el desarrollo de los fósiles en el Cámbrico con respecto al Precámbrico muestra que la evolución empezó fuertemente en este último período. Solamente la construcción de cáscaras de calcio o fosfato permitió una fosilización en gran estilo. La construcción de cáscaras ocurrió a causa de cambios químicos del agua de

mar. Posiblemente el pH se bajó y el contenido de CO2 se aumentó. Eso permitió a los animales la construcción de un caparazón como defensa. Geotectónica. Los continentes del Sur estaban juntos (Gondwana), Sibiria, Laurentia (Estados Unidos), China y Báltica eran continentes pequeños unidos. Ordovicico Generalidades: Edad superior: 438 M.A. La vida. Primeros peces mandibulados: -

Braquiópodos (como fósil guía) Conodontes ( como fósil guía) Graptolitos (como fósil guía) Trilobites Coralinos (Rugosa