Método científico 3

METODO CIENTIFICO

A. TRABAJO DE INVESTIGACION

Investiga y resuelve los siguientes puntos de manera clara y concisa.

Trabajo de Investigación
1. ¿Cuáles son los principales pasos del Método Científico?
2. Define:
a) Observar
b) Experimentar
c) Practicar
3. ¿Qué es una Hipótesis y cómo se plantea?
4.- ¿A qué se le llama variable independiente y variable dependiente?
5.- ¿A qué se le llama razonamiento inductivo y deductivo? ¿Cuál es la diferencia?
6.- ¿A qué se le llama Testigo o Control en un experimento? ¿Cuál es su importancia?

Trabajo en equipo
· Elaborar una hipótesis para el siguiente problema:
¿Qué efecto tienen los detergentes en el crecimiento de las plantas de frijol?

Trabajo en Grupo
1. Seleccionar la mejor hipótesis del grupo
2. Planear un Diseño experimental para la hipótesis seleccionada.

B. TRABAJO DE LABORATORIO

I. Objetivo

Que los alumnos desarrollen una investigación sencilla aplicando los pasos del Método Científico, por ejemplo, que comprueben el efecto de algunos contaminantes en los procesos biológicos.

II. Material

· semillas de frijol (Phaseolus vulgaris)
· latas vacías, todas del mismo tamaño
· detergente
· probetas
· vasos de precipitados
· balanza
· etiquetas
· suelo ("tierra") para sembrar

III. Introducción

Los conocimientos científicos se adquieren a través de un método que consiste básicamente en la observación de los fenómenos, el planteamiento de problemas, la búsqueda de información relativa al problema, la elaboración de hipótesis y la construcción de diseños que llevan a la práctica hasta obtener resultados que se consideren confiables.


IV. Desarrollo de Actividades

Preparar el material para el diseño experimental planeado por el grupo

C. REPORTE DE LA PRÁCTICA

Anotar los siguientes resultados y datos

1. ¿En que condiciones se sembraron las semillas de frijol?
2. ¿En cuántas latas fueron sembradas las semillas y cuáles de ellas son los testigos?
3. ¿Cuántas semillas se sembraron en cada lata y por qué?
4. Realizar mediciones del crecimiento de las plantas y elaborar una tabla
5. Graficar los datos obtenidos para saber la velocidad del crecimiento
6. ¿Cuáles fueron las constantes del experimento?
7. ¿Cuáles fueron las variables independientes y dependientes del experimento?
8. Reunir los datos obtenidos de todos los equipos y reportar los resultados generales.


D. CUESTIONARIO

1. ¿A qué se le llama "testigo" o “control” de un experimento?
2. ¿Por qué es necesario el testigo en un experimento?
3. Diga si la Hipótesis elaborada se acepta o no después de haberla sometido al trabajo experimental
4. ¿Plantearía una nueva hipótesis si la primera no se acepta?
5. ¿Los resultados de su equipo le permiten obtener datos estadísticos confiables?
6. ¿Los resultados del grupo le permiten obtener datos estadísticos de mayor confiabilidad?
7. ¿Qué importancia tiene para el hombre el obtener resultados de los experimentos?

Factores Abióticos y Bióticos

Factores Abióticos. Todos los factores químico-físicos del ambiente son llamados factores abióticos (de a, “sin”, y bios, “vida”). Es decir, son los factores inertes del ecosistema, como la luz, la temperatura, los productos químicos, el agua y la atmósfera.
Luz.- La luz es un factor abiótico esencial del ecosistema, dado que constituye el suministro principal de energía para todos los organismos. La energía luminosa es convertida por las plantas en energía química gracias al proceso llamado fotosíntesis. Ésta energía química es encerrada en las substancias orgánicas producidas por las plantas. Es inútil decir que sin la luz, la vida no existiría sobre la Tierra. Además de esta valiosa función, la luz regula los ritmos biológicos de la mayor parte de la especies.
Temperatura.- El calor es útil para los organismos ectotérmicos, para ser preciso, los organismos que no están adaptados para regular su temperatura corporal (por ejemplo, los peces, los anfibios y los reptiles). Las plantas utilizan una pequeña cantidad de calor para realizar el proceso fotosintético y se adaptan para sobrevivir entre límites de temperatura mínimos y máximos. Esto es válido para todos los organismos, desde los Archaea hasta los Mamíferos. Aunque existen algunos microorganismos que toleran excepcionalmente temperaturas extremas, aún ellos perecerían si fueran retirados de esos rigurosos ambientes.
Cuando las ondas infrarrojas penetran en la atmósfera, el agua y el bióxido de carbono en la atmósfera terrestre demoran la salida de las ondas del calor, consecuentemente la radiación infrarroja permanece en la atmósfera y la calienta (efecto invernadero).
Los océanos juegan un papel importante en la estabilidad del clima terrestre. Sin los océanos nuestro planeta estaría excesivamente caliente durante el día y congelado por la noche.
La diferencia de temperaturas entre diferentes masas de agua oceánica, en combinación con los vientos y la rotación de la Tierra, crea las corrientes marítimas. El desplazamiento del calor que es liberado desde los océanos, o que es absorbido por las aguas oceánicas permite que ciertas zonas atmosféricas frías se calienten, y que las regiones atmosféricas calientes se refresquen.
Atmósfera.- La presencia de vida sobre nuestro planeta no sería posible sin nuestra atmósfera actual. Muchos planetas en nuestro sistema solar tienen una atmósfera, pero la estructura de la atmósfera terrestre es la ideal para el origen y la perpetuación de la vida como la conocemos. Su constitución hace que la atmósfera terrestre sea muy especial.
La atmósfera terrestre está formada por cuatro capas concéntricas sobrepuestas que se extienden hasta 80 kilómetros. La divergencia en sus temperaturas permite diferenciar estas capas.
La capa que se extiende sobre la superficie terrestre hasta cerca de 10 km. es llamada tropósfera. En esta capa la temperatura disminuye en proporción inversa a la altura, eso quiere decir que a mayor altura la temperatura será menor. La temperatura mínima al final de la tropósfera es de -50 ºC.
La Tropósfera contiene las tres cuartas partes de todas las moléculas de la atmósfera. Esta capa está en movimiento continuo, y casi todos los fenómenos meteorológicos ocurren en ella.
Cada límite entre dos capas atmosféricas se llama pausa, y el prefijo perteneciente a la capa más baja se coloca antes de la palabra "pausa". Por este método, el límite entre la tropósfera y la capa más alta inmediata (estratósfera) se llama tropopausa.
La siguiente capa es la Estratósfera, la cual se extiende desde los 10 km. y termina hasta los 50 km de altitud. Aquí, la temperatura aumenta proporcionalmente a la altura; a mayor altura, mayor temperatura. En el límite superior de la estratósfera, la temperatura alcanza casi 25 °C. La causa de este aumento en la temperatura es la capa de ozono (Ozonósfera). Tiene una influencia sin par para la vida, dado que detiene las emisiones solares que son mortales para todos los organismos.
El ozono absorbe la radiación Ultravioleta que rompe moléculas de Oxígeno (O2) engendrando átomos libres de Oxígeno (O), los cuales se conectan otra vez para construir Ozono (O3). En este tipo de reacciones químicas, la transformación de energía luminosa en energía química engendra calor que provoca un mayor movimiento molecular. Ésta es la razón del aumento en la temperatura de la estratósfera.
Elementos químicos y agua.- Los organismos están constituidos por materia. De los 92 elementos naturales conocidos, solamente 25 elementos forman parte de la materia viviente. De estos 25 elementos, el Carbono, el Oxígeno, el Hidrógeno y el Nitrógeno están presentes en el 96% de las moléculas de la vida. Los elementos restantes llegan a formar parte del 4% de la materia viva, siendo los más importantes el Fósforo, el Potasio, el Calcio y el Azufre.
Las moléculas que contienen Carbono se denominan Compuestos Orgánicos, “materia orgánica es toda aquella que contiene átomos de Carbono unidos entre sí o unidos al hidrógeno” Las que carecen de Carbono en su estructura, se denominan Compuestos Inorgánicos, por ejemplo, una molécula de agua, la cual está formada por un átomo de Oxígeno y dos de Hidrógeno (H2O).

Biosfera

Ahora debemos ocuparnos de la definición de biosfera, que etimológicamente significa "esfera de vida", pero que como termino más amplio y científico describe a la parte de nuestro planeta donde los organismos vivos están en constante interacción con el medio físico, al que se suman para integrar un todo, equilibrándose, por consiguiente, la aportación de energía procedente del Sol y la perdida de calor en el espacio interplanetario. Se admiten, convencionalmente, los siguientes limites a la biosfera: 5000 m de altitud positiva (sobre el nivel del mar) y 3,300 m de altitud negativa (bajo el nivel del mar), como zona representativa.
Un nuevo termino empleado actualmente, de significado ecológico, es el de ecósfera que corresponde a la región del espacio situada alrededor del Sol en la cual las temperaturas imperantes permiten la existencia de vida. El planeta Ve­nus se localiza en el límite interior de la ecósfera y el planeta Marte cerca del borde exterior.
Es oportuno mencionar que se emplea el concepto biotopo para aludir al espacio físico en el que se desarrolla una biocenosis.
Son ejemplos de ecosistemas un bosque, un lago, un desierto y un manantial.
En un nivel más complejo y extenso, se debe tomar a la biosfera como un solo ecosistema, ya que cualquier cambio operado en una de sus partes, altera las demás.
En el siguiente esquema se aprecia que en el ecosistema, también llamado sistema ecológico, ocurre un intercambio continuo entre sus componentes, tanto bióticos (organismos) como abióticos.

Pero cada uno de ellos tiene sus propias características:
a) Autótrofo, organismo que se nutre por si mismo ya que emplea sustancias inorgánicas sim­ples, transforma energía luminosa y elabora sustancias complejas.
b) Heterótrofo, es aquel que se alimenta de otros, emplea materiales complejos, los cuales descompone.
c) Sustancias inorgánicas, que son la materia prima esencial para la producción de compuestos orgánicos y que circulan en los ciclos biogeoquímicos, los cuales enlazan lo vivo con lo inerte.
d) Sustancias orgánicas, que son de gran importancia en las múltiples funciones vitales y que, por lo tanto, sostienen y promueven los reinos vivientes.
e) El elemento climático, que con todas sus acciones (térmicas, acuosas, dinámicas, etc.) determina en buena medida las características del ecosistema.
f) Desintegrador, que como lo sugiere su nombre, simplifica compuestos para luego absorberlos, lo cual permite a los productores el empleo de sustan­cias simples; dichos productores retardan o estimulan la acción de algunos otros componentes bióticos.

BIOMAS y ECOSISTEMAS

El concepto ecosistema, como categoría científica, es relativamente actual, puesto que A. G. Stanley (ecólogo ingles) lo propuso en la década de los años treinta. No obstante, como término era usado con bastante anterioridad.
Hacia finales del siglo pasado, cuando se formalice el estudio de la interrelación entre los organismos y el ambiente, surgieron términos como el de Karl Mobius, biocenosis, que se refería a la comunidad de organismos que habitan un arrecife; o el término microcosmo que utilizo S. A. Forbes para designar un lago. Hubo otros que implicaban esa interrelación, como geobiocenosis y biosistema, pero el ter­mino de ecosistema resulto ser mas sencillo y memorizable, tanto en el habla hispana como en la inglesa.
Pero, ¿como se define al ecosistema? Es el conjunto formado por una comu­nidad de organismos que interactúan entre si y con el medio en que viven. La idea esencial que lo describe es su función integradora, es decir, abarcar a los seres vivos y la relación que tienen con su medio en el sentido de una interdependencia obligada.
Para ampliar este concepto clave de la ecología, requerimos aludir a sus vínculos con otros conceptos como: biocenosis, biotopo, bioma y biosfera.
Como se puede observar, tanto en la vida personal y escolar, como por las lecturas de la presente antología, existen ligas indisolubles entre los seres vivos y los factores abióticos circundantes que forman a la naturaleza inerte.
Para poder definir y comprender el concepto de ecosistema, se requiere el análisis de los otros conceptos como biocenosis y bioma.
Se ha utilizado el término biocenosis como sinónimo de comunidad, a la cual se le define como una agrupación de organismos de diferentes especies, cuya peculiaridad mas importante es la de presentar una determinada composición, la cual se debe a la indispensable interacción con su espacio físico correspondiente.
Por otra parte se conceptúa al bioma como la comunidad biológica o biocenosis, que ocupa una parte de la biosfera y es influida notablemente por el factor climático y, por consiguiente, localizada en una latitud determinada. Este termino fue propuesto por Clemens para referirse a un complejo de organismos localizado en una región; sin embargo, Paul Colinvaux en su obra Introducción a la ecología, no lo considera totalmente adecuado porque no incorpora en dicho complejo a la totalidad de factores abióticos, que en suma forman el ambiente del bioma, y no deben separarse ambos grupos de componentes (orgánicos e inorgánicos). Cualquier evento ocurrido dentro de un ecosistema, afecta a todas sus fracciones. En el esquema siguiente se enfatiza la influencia ejercida por los componentes del ecosistema. Por ejemplo, el suelo determina a la vegetación y esta influye en el microclima y también en el suelo.

A menudo, los ecosistemas similares o relacionados se agrupan en clases mayores llamadas biomas. Los bosques tropicales, los pastizales y los desiertos son ejemplos. Aunque más extenso y complejo que el ecosistema, el bioma sigue siendo en esencia una comunidad biótica sostenida y limitada por los factores abióticos del entorno. De nuevo, en general, no hay límites precisos entre los biomas, sino que se superponen en regiones de transición. En realidad, no hay un acuerdo cabal entre los ecologistas sobre si ciertos ecosistemas deben ser sumados a alguno de los principales biomas o bien si hay que considerarlos biomas aparte.
Los Biomas del mundo se componen de una vegetación con una fisonomía similar, aun y cuando tengan o no parentesco taxonómico, y los animales asociados a ellos están adaptados a esa formación.
Cada bioma tiene su correspondencia con el clima y puede acoger diferentes ecosistemas. En la siguiente tabla se muestran los principales ejemplos y sus correspondientes tipos climatológicos.

LA ECOLOGÍA DENTRO DE LOS NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA NATURALEZA.

La ecología se ocupa de las interrelaciones que existen entre los organismos vivos, vegetales o animales, y sus ambientes, y éstos se estudian con la idea de descubrir los principios que regulan estas relaciones.
De acuerdo con la forma en que la ecología estudia a los organismos se divide en:
Autoecología, que es el estudio de especies individuales en sus múltiples relaciones con el medio ambiente.
Sinecología, es el estudio de comunidades, es decir medios ambientes individuales y las relaciones entre las especies que viven allí.

Europa, especialmente en Francia, el término ecología se restringe al estudio de los componentes no vivientes mientras que se emplea el término de Biocenología (de bios = vida y koinotes = comunidad) para el concepto que hemos dado arriba de ecología.

Los principales niveles estructurales y de organización en la Ecología que debemos entender y estudiar son:
Organismo: Individuo completo, capaz de efectuar las funciones biológicas de los seres vivos.
Especie: conjunto de individuos semejantes entre ellos, que presentan características afines y pueden re producirse entre si, dando descendencia fértil.
Población: conjunto de individuos de la misma especie, homogéneas mono especifica, heterogéneas, población poli específica.
Comunidad: conjunto de individuos de distintas especies capaces de desarrollarse en un medio (comunidad biótica). .
Biomas.- comunidades bióticas terrestres muy grandes
Biosfera.- la comunidad mas grande, todos los seres vivos
Ecosistema.- Es la unidad básica de estudio ecológico. Conformado por la comunidad y el medio ecológico (factores físico-químicos), los cuales interactúan en un área especifica. En los ecosistemas podemos encontrar lo que se conoce como “dominancia” que son las especies que predominan, ya sea por su número, biomasa (tamaño), su expresión territorial o su participación en los distintos ciclos ecológicos.

¿QUÉ ES LA ECOLOGÍA?

Hay que reconocer a los biólogos y geógrafos un papel fundamental en los inicios de la ecología. Es justo recordar el aporte considerable de los griegos clásicos. Por ejemplo, Aristóteles, además de filósofo, fue un biólogo y naturalista de gran talla. Baste citar sus libros sobre la vida y costumbres de los peces, fruto de sus diálogos con pescadores, y sus largas horas de observación personal.
Si nos trasladamos al siglo XVIII, cuando la Biología y la geografía se están transformando en las ciencias modernas que hoy conocemos, es imprescindible reconocer el carácter absolutamente ecológico del trabajo de los primeros fisiólogos en su progresivo descubrimiento de las relaciones entre la vida vegetal y animal con los factores abióticos tales como la luz, el agua o el carbono. Entre los muchos ejemplos posibles, es suficiente recordar las investigaciones de Réaumur en el campo de la temperatura, así como las de Leeuwenhoeck acerca de la formación del almidón en las plantas verdes.

En 1869, el biólogo alemán Ernst Haeckel acuñó el término ecología, remitiéndose al origen griego de la palabra (oikos, casa; logos, ciencia, estudio, tratado). Según entendía Haeckel, la ecología debía encarar el estudio de una especie en sus relaciones biológicas con el medio ambiente. Otros científicos se ocuparon posteriormente del medio en que vive cada especie y de sus relaciones simbióticas y antagónicas con otras.

Resulta siempre artificial el querer precisar etapas históricas en la sistematización de una nueva ciencia, porque los diversos centros de interés que constituyen sus principales objetivos o paradigmas acostumbran a ser investigados simultáneamente por distintos grupos científicos. Sin embargo, puede resultar práctico fijar ciertas cronologías que nos orienten, insistiendo en los aspectos más característicos de la biografía de cada época. Aplicando este principio al siglo XX, se pueden señalar distintas etapas sobresalientes. Por ejemplo, el encuentro entre ecólogos, botánicos y zoólogos tiene lugar hacia la década de 1920, cuando se empieza a hablar de comunidades ecológicas mixtas y de bioecología, prefiriéndose esta nueva expresión a las tradicionales de ecología vegetal y ecología animal.

LA BIODIVERSIDAD Y EL MEDIO AMBIENTE

La diversidad biológica o biodiversidad es la variedad de seres vivos que existe en una región, la cual ha interesado siempre al humano, por su necesidad de sobrevivir, lo cual llevó a interesarse por identificar los elementos vivos de su entorno para poder aprovecharlos y manipularlos, el estudio de la biodiversidad puede hacerse en tres niveles:
Diversidad de ecosistemas. Consiste en conocer los diferentes paisajes y en cada uno la gran riqueza biológica (monera, protista, hongos, plantas y animales), así como la función que cada grupo de organismos realiza en el lugar.
Diversidad de especies. Comprende la heterogeneidad de formas vivientes que se manifiestan por medio de la abundancia relativa de especies distribuidas en diferentes comunidades.
Diversidad genética. Permite identificar el caudal de diferencias genéticas que caracterizan las diversas poblaciones que integran una especie.
El conocimiento de la diversidad biológica es requisito prioritario para que las sociedades humanas comprendan que es posible obtener los satisfactores para su subsistencia sin alterar o deteriorar sustancialmente lo que la naturaleza ha logrado en millones de años de evolución biológica.
Aún se ignora en gran parte la biodiversidad de México, sin embrago se conoce la destrucción de ecosistemas y la extinción masiva de especies que se lleva a cabo cada vez con mayor rapidez, en especial en los países tropicales como el nuestro, que son los que poseen los máximos niveles de diversidad.
En todo el mundo han sido identificadas y denominadas alrededor de 1,400,000 especies de seres vivos, de los cuales 800,000 son insectos ( 54%), 250,000 son plantas (18%) y 43,000 corresponden a vertebrados (3%); en el resto quedan incluidos los demás animales, los hongos, los monera y los protista (Toledo y Ordóñez, 1998 ).
Como ejemplo puede citarse la flora mexicana de plantas vasculares, estimada en 30,000 especies, que supera las 18,000 reconocidas para Estados Unidos, 20,000 para el territorio de la ex Unión Soviética; 26,000 de China y 12,000 especies diferentes en toda Europa (Mittermeier et al, 1997; pp. 17– 32).
En el caso de la fauna, las aves mexicanas son casi 1,000 especies, en tanto que Estados Unidos y Canadá juntos cuentan con 650. Estos mismos países poseen 700 especies de mariposas, mientras que México tiene 2,500 especies de estos insectos (Ramamoorthy, T.P: et al., 1998).

Todo lo anterior conlleva a observar la importancia que tiene el conocer y cuidar la gran biodiversidad de los seres en diferentes regiones geográficas del planeta, lo cual ha sido el resultado de muchos años de estudio, observación y consolidación de una disciplina rama fundamental de la Biología, que es la Ecología.