'1nLA OBRA CURSO DE BIOTlCA FUE ELABORADA POR EL COLEGIO NACIONAL DEMATEMTICAS, S. C., CON LA COLABORACiNDE LOS SIGUIENTESPROFESORESDE LAMISM,LyINSITUCIN:REDACCiN:ERNESTOGARCAMARTNEZNATIVIDAD DE LOS NGELESARIASMEDINAREViSIN:ANALUISAMONTAEZ COLNDULCEMARADESACHYCASTANEDOEl diseo,elaboraciny coordinacingeneral de la obra estuvo a cargo de Jos ManuelServn Gonzlez.Derechos reservados conforme a la ley por: 2003.Colegio Nacional de Matemticas, S. C.UxmalNo. 182 Col. NarvarteDel. Benito Jurez 03020 Mxico,D. F. (MXICO).MiembroNo. 3056 de la Cmara Nacional de la IndustriaEditorialMexicana.ISBN: EN TRMITE Reg. Derechos de Autor: EN TRMITELas caractersticas de edicin, as como su contenido, son propiedadde: ColegioNacional de Matemticas,S. C. por lo que, esta obra no podr ser reproducida, completa o algunade sus partes, medianteningnsistemamecnicoo electrnico, incluyendo el fotocopiado, sin la autorizacnescritadel editor.IMPRESOEN MXICO-PRINTED IN MXICOEsta obra se termin de imprimr en agosto de 2005.En los talleres de GAMA SUCESORES, SA de C. V.Ingenieros Civiles No. 94 Col. Nueva Rosita Iztapalapa Esta edcin consta de 2,000 ejemplaresms sobrantes para reposicin.Esteejemplar esun complemento para el estudiante de sistemaabiertoy no sustituyeal librode ia SEP depreparatoria abierta.CURSO DE BIOTICAEl planeta entero hasufrido cambios detodotipo (sociales, econmicos, politicos, etc.), pero, tal vez loscambiosmsradicales se encuentren en el medio ambiente, que da con da van determinando situacionesquele preocupanal hombre moderno.Lapreocupacin actual por laproblemticaambiental ocasionaqueel hombretratedemodificar sumodusvivendi, conla finalidadde proteger su entorno natural.Pero, cmo determinamosestos cambios?Qu tantoafectana la vidacotidianadel ser humano? Cmo se relacionael estudio delmedio con las actividades y conotras ciencias?El cursodeBiotica, pretendequeelestudianteaceptela necesidadde preservar los equilibriosbiticos':! elrespeto questosmerecen,para ello deber conocer y comprender la estructurayel equilibrio de los procesosnaturales del medio ambiente.La primerapartede este cursoaborda conceptosoprincipiosbsicosqueno requierenpreparacinpreviadelestudiante. La segunda, plantea casos concretos de las consecuencias ambientales, resultado delcomportamiento inadecuado del hombre.Estetextoestdiseadopara ser un medioenla interaccinalumno-profesor dentrodel aulaypara el mejordesarrollo delaenseanza-aprendizaje, misinprincipal deCOLEGIONACIONALDEMATEMTICAS. Asmismo, el desarrollode lostemas del cursoestorientado detal manera, que loqueseaprendaposeasignificadopor smismo,conla finalidadde que sus elementosestnorganizadosen una estructura.Tantoelcontenidocomolas actividadesy ejemplosconcretizanel aprendizajecomoprcticasocial y socializadora, deestamaneraproporcionanalos educandoselaccesoaconocimientosy formasculturalesdel gruposocial alque pertenecen; es decir, promueven el aprendizaje de contenidos culturales especficos como causaproductorade desarrollo.En cadauna delas leccionesse sealaelpropsitoquese esperaconsigaelalumno al final desu estudio,ylas actividadesvan indicando los puntos precisos que se requieren dominar.El curso comprende16 sesiones de 1 hora 20 minutos, yse basa en el plan de estudios de Preparatoria AbiertadelaSecretaradeEducacinPblica, puestoquelaacreditacindeestaasignaturacorrespondeyestdeacuerdo con la programacin de exmenes de la SEP.Para finalizar, COLEGIONACIONAL DE MATEMTICAS desea comunicarleque, no obstante que este materialdidcticofacilita el aprendizaje del alumno, el resultado depender del inters y el empeo que el alumno pongaen este curso.y recuerde: "EL XITONOSE LOGRA CONLA SUERTE, ES EL RESULTADODE UNESFUERZOCONSTANTE".1COLEGIO NACIONAL DE MATEMTICASoCuadro de contenido41!1 111Leccin TEMAI Pg. II1uccina la Ecologa02Ecosistemas 73Ecosistemas agrcolas04 Pesticidas. (hidrocarburos clorados) 165Energaatmica 206Reactores nucleares 267Contaminacin del aire 298Consecuencias de la contaminacin del aire \ 34I9 I Clases de impurezas en el agua 3910 Microorganismos en el agua 4211 Contaminantes industriales del agua 4512 Desechos slidos4813 El crecimiento de las poblaciones humanas 51;I14 Demografa 5415 Contaminacin trmica 5716 Contaminacin por ruido.61Bibliografa 652CURSO DE BJOTICA1-1J.......,........)TerrestreEcologaIntroduccin a la EcologaPropsito: queel estudiantecomprendayanaliceconceptoscomoEcologa, EcosistemayHomeostasis, entreotros.1. EcologaLos. animales ylasplantaspuedenalimentarseyautorrepararse, adaptarse a nuevosambientes yreproducirse. Para realizar tales funciones esnecesario que existanrelaciones recprocasmuycomplejas, entrelas 'diversas partes delcuerpo deuna planta o de un animal.Cada ser humano estar integrado por un conjuntode unidades, recprocamente relacionadas, quereciben el nombre de slstema,LaFisiologa estudialasfuncionesorqarucasdelos seres vivos, por medio de las que se asegura elmantenimiento de la vida. La Fisiologa normalestudia las funciones humanas, en general.La Ecologa es la ciencia que estudia a lanaturalezacomo ungranconjuntoenel quelascondiciones fsicas y los seres vivos interactanentre s en un complejo entramado de relaciones.Es decir, el ecosistema constituyelaunidaddetrabajo, estudioeinvestigacin delaEcologa,yaque ste es un sistema complejo en-. el queinteractan los seres vivos entre s y con elconjunto de factores no vivos, que forman elambiente: temperatura, sustancias qumicaspresentes, clima, caractersticas geolgicas,etctera.Ii Ecosistemas acuticos y terrestresLos ecosistemasacuticosson los ms extensosde la Tierra, pes cubren ms del 70%de lasuperficie. Se pueden clasificar en:... Cuerpos de agua salada (ocanos, arrecifescoralinos y estuarios).... Cuerpos de agua dulce (ros y lagos).Las grandes extensiones' de -tierra concomunidades de vegetacin y condicionesambientalessimilaresseconocentomobiomasoecosistemasterrestresy se clasifican de acuerdoal tipo de vegetacin predominante, los ochoprincipales biomasson: tundra, taiga, bosquedeconferas, bosque templado caducifolio, pastizal,chaparral, desierto, sabana y selva tropical.I! Ecosistemas y el equilibrio dela naturalezaA travs del tiempo, el hombre ha tratado dedominar la naturaleza, aprendi a explotar losrecursos naturales parapoder subsistir, de ellosobtuvoalimentos, vestidoyfuegopara calentarse.Sin embargo, las comunidades crecieron yaumentaronlas necesidadesdealimentos y, porconsiguiente, laexplotacindelabiodiversidadseincrement, hastanivelesmuypor encimadelascapacidades de regeneracin de la naturaleza.Actualmente, se reconoce que la explotacinirracional delosrecursosnaturaleshaprovocadodiversos problemas ambientales, como: la extincinde animales, la erosin, la deforestacin, elincrementodelaescorrentaydel transporte desedimentos en los cursos de agua, la reduccin delas aguas subterrneas y los efectos adversossobre el ciclo hidrolgico, entre otros.Cuando en un ecosistema (interaccinentre losseresvivosysumedio) todoestbienyfuncionanormalmente, existe un equilibrio, pero cuandoexiste un trastorno, en alguna forma, por unasituacin anormal y perjudicial (incendio,inundacin, etc.), el ecosistema se desequilibra, sinembargo, ante tal trastornosurge deformanatural3COLEGIO NACIONAL DE MATEMTICASuna resistencia (accin protectora), que recibeelnombre de amortiguamiento.Unorganismo tiende a mantener el equilibrio dediversos procesosvitalesmediantela alimentacin,laautorreparacin y laadaptacin aloscambiosexternos.A la tendencia que tiene la naturaleza demantenerseen equilibriopor medio de mecanismosreguladores se le designa homeostasla(homeostass) del ecosistemaoequilibriodelanaturaleza.De este modo la "homeostasia" es la bsquedapara mantenerel estadonormal de los ecosistemasnaturales.tl Pirmides alimenticiasLa Tierraintercambiamuy poca materia con el restodel universoycontrariamente, esteplanetarecibede maneraconstanteenergasolar y asi sequir enel futuro. Sin embargo, el empleo de laenergamencionada tiene dos limitaciones; la primeraesque una gran parte de ella es utilizada,simplemente para calentar la Tierra hasta unatemperatura en laque lavida puedaexistir y, lasegunda, consiste enque lacantidad deenergarecibida diariamente es limitada. No obstante, laenerga puede almacenarse en la Tierra endiversas formas,para ser utilizada mas adelante.Las materias primas ylaenerga sonnecesariaspara que las plantas y los animales puedan vivir, lasprimerasempleanmateriassimplesy energasolarpara sintetizar compuestos orqnicos quealmacenan energa (auttrofos), mientras que lossegundosconsumenlosproductosvegetalescomofuente de materia y de energa (hetertrofos).Las plantas con la ayuda de la energa solar,pueden convertir las materias primas, como elbixido de carbono y el agua, en sustanciasorgnicas.Este proceso se denomina fotosntesis.Las materias primas son pobres _en energaalmacenada, mientras que los productos que seobtienen son ricos en energa.Sellamamaterial ricoenenergacalorfic._aqulr-: .(celulosa,grasa, azcar,que-las sustancias pobres en energa qumica sonaqullas con las que no se puede realizar unacombustin(bixidodecarbono, agua, nitrgeno ygranito).Dentro de una cadena alimenticia, las materiasprimas describen ciclos, por ejemplo las plantasdesechan ms oxgeno del que requieren y losanimales exhalan ms bixido de carbono. Un4ejemplosencillodeestoesun experimentoque serealiz con caracolesy algas.Encincofrascos colocamos diferentescantidadesde estos organismos, por ejemplo:::... Frasco No. 1: pocos caracoles y ninguna alga.El>- Frasco No. 2: ningn caracol y algunas algas.!">- Frasco No. 3: pocos caracoles y pocas algas.t\I> Frasco No. 4: pocos caracoles y mayor cantidadde algas. Frasco No. 5: muchos caracoles y una pequeacantidad de algasAl no mantener el equilibrio se originaron lossiguientes resultados:!i> FrascoNo. 1:loscaracolesseasfixiaronal notener el oxgeno de las algas.fjl> Frasco No. 2: las algas se asfixiaron alno tenerel bixido de carbonode los caracoles.Ill> Frasco No. 3: los caracoles y las algas semantenan, al tener ms posibilidades deconvertirse en un ecosistema equilibrado,debidoal intercambioentrela materiaprimadecada integrante (oxgeno y bixido de carbono).p,. Frasco No. 4:los caracolesal principio estaransanospor el alimentoextra, loqueprovocaraque la poblacin creciera, esto evitara lareproduccin de las algasy a la postre undesequilibrio que colapsara todo el ecosistema. FrascoNo.5: los caracolespodrancomersealasalgasenunsoloda, loqueprovocaralacada de todo el ecosistema.Cuandoenunecosistema, existeundesequilibrioocasionado por algn elemento externo, ste sepodr reparar, slo si el desequilibrio no esdemasiado grande y adems se necesitar demuchotiempo, delocontrario, estareparacinnose podr realizar jams.Asmismo, esimportanteconsiderarla cantidaddeenerga que seproduceenuna cadenaalimenticia,es decir, la eficienciaen la transferenciade energaa lo largo de la pirmide alimenticia.Por ejemplo, unaplantaquerecibe1000calorasde energasolarenun daradiante, slo transfiereunas 100caloras paraproducir material vegetal.Qu sucede con las otras 900 caloras? Larespuesta es que para poder transformarla energalumnicaenenergaalimenticia, esnecesariaunagran cantidad de energa, que es la faltante.Tal fenmeno se repite a lo largo de toda lapirmide alimenticia, ya que por ejemplo, un insectoque se alimentade estaplanta, slo recibirms omenos 10 caloras, y as sucesivamente. EstarelacindetransferenciaseconocecomoLey del10%.En los ecosistemas, la relacin entre los seres vivosylos no vivos es muy estrecha, puesto que lasplantastomanelementos mineralesdel sueloydela energa solar. Algunos animales, al consumirvegetales, aprovechan esaenergaylaacumulanen sus tejidos, otros se comena los anteriores,y alfinal, cuando mueren sondescompuestos por losorganismos del suelo y seincorporan al comomateriaorgnicay frtil.Una cadena alimenticia, es la transferencia demasayenergaobtenida, frecuentemente, apartirdelavegetacin ymedianteotrosorganismos porel hechode quecomenysoncomidos (lneaderelacindealimentacin), conunaenormeprdidade energaque es liberada en forma calorfica.En una pirmide alimenticia, la energa setransmite de un organismo a otro, es decir, setransfiere desde los productores hasta losconsumidores. Con esto se establece que losproductores son las plantas verdes, ya queproducen las sustancias que sirven de alimento,tanto a ellas como a los otros organismos delecosistema. Paraproducirsu alimento, aprovechanel aire, la energadel sol ylas sales del sueloo,lasque estndisueltasen el agua.Los consumidores son los organismos que noproducen las sustancias 'que necesitan paraalimentarse, sinoquelas tomande las plantasy deotros animales.Hay diferentes tiposde consumidores:... PrimariosAnimalesherbvorosque aprovechan el alimento delos productores o plantas verdes, como tuzas,conejos,venadose insectos.CURSOQE BIOTICA~ SecundariosAnimales carnvoros que se alimentan deherbvoros.!Jo- TerclarlosCarnvorosque se alimentande carnvoros.Como desintegradores tenemos a los hongos ybacterias que descomponen los desechos(excrementos y restos) de plantas y animales,utilizanparte como alimento y el sobrante (lo que yano pueden digerir), lo incorporan al suelo. Lamateria descompuesta se reduce hasta lassustancias minerales, quelasplantas aprovechanpara producir su alimento. Por su funcin, losdesintegradores son el eslabn que permite elcierre del crculo.Todas' estasrelacionesllevanala aplicacindelaenerga transferida, a lo largo' de una pirmidealimenticia, por ejemplo, observe el siquientediagrama:Plantas /tnsecto t Gallina / LoboAl suponer que latransferencia deenerga, entrecada eslabn de la pirmide alimenticia anterior,fuerade8% y la energainicial de12 000calorias,cuntas caloras recibirael consumidor terciario(lobo)?12 000 cal 960 cal 76.8 cal. 6.14 cal. ~ 8 % ~ 8 % ~ % /5COLEGIO"NACIONAL DE MATEMTICAS/ Actividades=1. Si en'lna cadena alimenticia la transformacin de energa es de10% y elproductor recibe 48000 cal,cunlas caloras recibir el consumidor secundario? Y el terciario?2. En una cadena alimenticia en laquecada eslabn aprovecha 5%de la energa que consume,cuntascalorasaprovecharcada unodelosconsumidores, primario, secundarioyterciario, apartir de que unaplanta proporciona 5500 cal?3. Cmo sellama la interaccin entre los organismos (plantas y animales) y el medio ambiente?4. Digaen qu momento unecosistema se considera en homeostasia.5. Un ejemplo dematerial rico en energa calorfica es:6. Qu sucedera en unacadena alimenticia si de pronto se eliminaran los depredadores?7. D unejemplo de material rico en energa qumica.6CURSODE BIOTICA "__=1EcosistemasPropsito: queel estudiantedefinalosconceptosdenichoecolgico, lasrelacionesentreespecies (simbiosis,depredadores, etc.) y la sucesinnatural (ecosistemas clmax).Sucesin

n Terrestres 'c'::',:,'"';"','1I\:"i(Ecosistemas__--JImax... Acuticos"'':'!!' Desierto, tundra,bosque, pradera,etc.Cuerpos deagu:",saladacuerpos de aguadulce1. Estabilidad de los ecosistemasExisten diversasespecies de plantas y de animales,cadauna de ellas ejecuta determinadas funciones yocupadeterminadoslugaresohabitats1. As sedaunacombinacin defuncinyhbitat a laquesedenomina nicho ecolgico; ste se encuentraocupado por diversas especies, que llegado elmomentocompetirnpor un espacio. La ventaja dela diversidadse encuentraen que los cambios, sonrelativamente moderados y tal ecosistema noesalterado.Parapoder comprender adecuadamente cmosellevan a cabo estas relaciones, primero hay queestablecer los diferentes tipos de relaciones queexistenentrelasespecies. Estasasociaciones seestablecenentre organismos de distinta especie.Lasasociaciones ms conocidas son:lIi ComensalismoUn organismoinvade el cuerpode otro ms grandey aprovecha los alimentos que a este ltimo lesobran, esdecir, noloperjudica. Por ejemplo: elpez rmorase adhiereal cuerpodel tiburny seledesprende slo para alimentarse de los restos de lacomida de ste.1Esel espacioconcretoenel cual viveunorganismo(animal oplanta), generalmente se caracterizaporuna formavegetal o poruna peculiaridad fsicadominante.Ir SimbiosisSe denomina as a la interdependencia de dosorganismos (se encuentran ntimamenterelacionados y ambos obtienen ventajas).Aqu la relacines tanestrechaqueenla mayoradelasocasiones, losorganismos aparecencomofusionadosen uno solo.Unejemplodesimbiosisesladelostermes, quecomenmaderaperonopuedendigerirla, entonceslos protozoarios, que viven en su intestino lesayudanadigerirlay, al hacerlo, latransformanenazcares, quelos termesaprovechan. Al morir, losprotozoariosle proporcionan protenas a los termes.1; MutualismoLosorganismos conservansuindependencia; porejemplo, entrealgunos pulgonesdelasplantasydeterminadas hormigas seestablece unarelacinde mutualismo: los primeros reciben de lashormigasprotecciny, acambiostasrecibenunlquido azucarado que secretan los pulgones.I ParasitismoConsiste en que un organismose aloje en otro paraalimentarse de l, le ocasiona perjuicios comoenfermedades e incluso la muerte.Losparsitosquesealojandentrodel organismohusped se llaman endoparsitos, como lasamibas, que provocan algunos tipos de disenteraolas bacterias, causantes de la tuberculosis.7COLEGIO NACIONAL DE MATEMTICASd) Los desiertosSon ecosistemas de menos de 25cm deprecipitacin pluvial anual, el clima esprincipalmente rido y extremo.Las zonas desrticas se encuentran en latitudes delascalmastropicales, por locual lalluvianoseproduce en varios aos.Lavegetacin que sobresale es laxerfila y la estintegradageneralmentepor reptileseInsectos.en clmax ecosistemas Existen cuatroNorteamrica:a) Los bosquesSonterrenosqueconstandeungrannmeroderboles deciduos, que necesitan una humedadapropiada, y unclima relativamentetemplado, laprecipitacin pluvialsesitaentre 75y150cm porao y su temperatura oscila entre 16Cy 18C.E.ncasodequeel promediodetemperatura ylosniveles de precipitacin pluvial sean ms bajos y losinviernosmslargos, comosucedeenpartesdeMaine,Alaska, Minessota, Canadylasregionesmontaosas del Oeste, los bosques de clmaxestarncompuestos en su mayora de diversasespecies (generalmente verdes).b) La tundraEste tipo de regiones son las ms fras, seencuentran casi desprovistasderboles, por reglageneral los nicos vegetales son musgos ylquenes.Latemporadadedesarrollodelasplantasesdedosmesesomenosy soncapacesde florecerenfros severos o hielos (vegetacin de floracinrpida).Latundra comprende las latitudes ms altas entorno del OcanoGlacial rtico, su climaes polar;con invierno prolongado.c) Las praderasSon ecosistemasdereastempladasen dondelaprecipitacin pluvial es demasiado baja. Lasgramneas y otras plantas de pastizal constituyen lavegetacin dominante.Aunque en las praderas de las regiones templadaspueden existir ms de 50 especies de plantasvasculares y en las praderas tropicales ms de 200, )en general, dos otresespecies de gramneas sonlasquedominanmsde60%delabiomasa delterreno.De acuerdo con su formacin, las praderas puedenclasificarse como naturales, seminaturales ycultivadas.Laspraderas naturalesocupan, o lohicieronenotros tiempos, grandes reas de masascontinentales.2. SucesinnaturalLas relaciones entre cadauna delas especies sontan importantes comolos cambios que tienen lugaren el medio que las rodea, por lo tanto, es tener en cuenta los periodos en quetienen lugar los cambios ecolgicos.El cambio que se menciona se conoce comosucesin natural. La cual se puede definir como laserie de modificaciones a travs de las quecualquierecosistemasetransformaamedidaquepasa el tiempo. . .Otros parsitos se alojan en la superficie delorganismo husped (ectoparsitos) como laspulgas, piojos, garrapatas y chinches, queocasionan molestias y enfermedades.\1') Relacinpresa-depredadorUn organismoque capturaaotropara alimentarsedel, se llama depredador y, generalmenteescarnvoro, el atacado se llama predador o presay,con frecuencia, es herbvoro. Por ejemplo: losfelinos como el tigre, la pantera, ellen y el jaguarcazan presas como el venado, la gacela y elconejo.Si losdepredadores noexistieran, suspresassereproduciran sin control, no tendran suficientealimento ymoriran en grandesmasas; por ello losdepredadores mantienen el equilibrio de laspoblaciones que atacan.Ao1811D -------_"Ao 1980Enlasucesinnatural deunecosistema,el climaseobservacuandoaparecennuevosnichos. Unasequa afecta primero las tierras de pasto, ensegundo lugar las manadas de herbvoros y entercer lugar, tal vez un ao ms tarde a losanimalesrapaces. Encambio, losefectos' deunainundacin o de un incendio pueden ser inmediatos.Un ecosistema que ya no va a experimentarcambios, es decir, que cuenta con unequilibrioestableeinmejorable, al trminodeuna sucesindinmica, enun lugar ymomento determinados sedenomina clmax.En el sudoeste de Estados Unidos deNorteamrica, lasgrandesextensionesdehierbasdepasto enunperiodo deunos10 aosceden elpaso a matorrales de arbustos, mismos que en otroperiodo de 10 a 25 aos, son convertidos enbosquesdepino, queasuvezsedesarrollanenrboles de madera.8-3. Ecosistemas terrestres clmaxCURSODE BIOTICAFLORA Y FAUNA REPRESENTATIVA DE LOSPRINCIPALES ECOSISTEMA TERRESTRESBIOMA CLIMA FLORA FAUNATundra Temperaturas muy bajashasta Lquenes, musgos, hierbasy Liebres, renos, caribesy osos50C bajo cero, veranos arbustos. polares.breves.Taiga Inviernoslargos y fros. Abetos y abedules. Zorras, lobos, alces,ososloardos Vvenados.Bosque de Inviernos fros,veranosbreves. Pinos,abetosy oyameles. Insectos,aves, roedoresyconferas mamferos.Bosque Inviernosfros con temperaturas Nogales, robles,encinos Roedores, musaraas, ardillas,templado bajo cero, estacionesdefinidas. arces, lamos. mapachesy aves.caducifolioPastizal Veranossecos y clidos. Zacates. Ardillas, roedores,zorros,coyotes, perrito de la pradera,reptiles, insectos, aves yarcnidos.Chaparral Humedaddurantevariosmeses. Pequeos rbolesy grandes Roedores, reptles y zorras.arbustos.Desierto Lluviasescasas, altas Candelilla, lechuguilla, palma, Insectos,sapos, lagartijas,temperaturas en el da y bajas biznagas, rganosnopales, serpientes de cascabel, tortugasen la noche. mezquites. de desierto, ardillas, liebres,zorros, coyotes, tejones, tuzas,venados, pumas, lobosbuitres,uuilas Vbhos.Sabana Temperaturas altas. Gramneas y algunosrboles. Elefantes, hipoptamos, bfalos,antlopes, cebras, leonesyIQuepardos.Selva Alta temperatura y precipitacin Caoba,cedro, pltano, ciprs, Sapos, iguanas, serpientes,tropical chicozapote. guacamayas, colibres, tapires,monos, oso hormiguero, puercoespn Vacuar,4. Ecosistemas acuticos clmaxa) Cuerpos de aguasaladaLosocanos, cuyaprofundidadvaraentre200y6000m, cubrentrescuartaspartes dela superficiede laTierra. Estasgrandes aguasactancomotermorreguladores del planeta, debido a queabsorbengranparte de la energa solar que incidesobre ellas y reflejan otra porcin hacia laatmsfera.El fondo ocenico se divide en tres grandesestratos o zonas, segn su profundidad:~ Plataforma continental (200 m).~ Talud continental (200 a 2000 m).~ Llanura abisal (2000 a 6000 m).Las regiones donde habitan los organismos seclasifican en tres grupos:... Zona litoral: seencuentraentrelacostay laplataforma continental.... Zona bentnica: correspondeal suelomarino,tantodel taludcontinental comodelallanuraabisal.... Zona pelgica: comprende el agua que selocaliza encima de la zona bentnica.Con base en la forma de vida los organismosmarinos se clasifican en plancton, nectos y bentos.El plancton se define como el conjunto deorganismos, por lo general microscpicos, queflotan en las aguas dulces o saladas y dependen delas corrientes marinas para trasladarse, existen dostipos de plancton: zooplancton y fitoplancton.El nectonestintegradoporanimales, lamayoranadadores activos de talla considerable que,mediante aletas o tentculos se trasladan avoluntad, como ejemplos tenemos a los camarones,langostinos, pulpos, rayas, tortugas, ballenas,delfines, etc. En el grupo de los bentos seencuentranlos organismossesiles,esdecir, vivenfijos en las orillas o el fondo del mar, las esponjas,lasestrellasdemar,caracoles, ostrasyerizos demar, stos son ejemplos de organismos bentnicos.~ Arrecifes coralinosSonestructurasmasivasformadasporesqueletosdecoralesquevancreciendopor el depsitodenuevos esqueletos de corales a razn de 2 a 5 cmpor ao; estos ecosistemas requieren temperaturas9COLEGIO NACIONAL DE MATEMTICASde 20 a 25Ctpor lo quesonpropiosdelos ,marestropicalescomo losdel OcanoPacfico, el Indico,el Caribey el Golfode Mxico.!& EstuariosSon biornas complejos en los cuales coincide elagua dulce y el agua de mar. Seforman en lasregiones del mar donde desembocan losros, demanera que cuando sube lamarea, predomina elagua salada y cuando baja, el agua dulce,formando loque seconoce como aguasalobre.Estacaractersticapermiteel crecimientodealgas,capaces de tolerar el agua de mar y losmovimientos dela marea.El . cangrejo de playa, la almeja, el ostin y elcamarn son animales que habitan losestuarios,adems se encuentran aves comoel flamenco.b) Cuerpos de aguadulcelE: BiomasItlcosDeacuerdoconla velocidaddelasaguas, losrospueden ser rpidos o de corriente lenta. Losprimeros, llamadosros jvenes, por lo general sonmuy fros y muy oxigenados, como los que seoriginana partirde las cascadas.En los ros viejos o de corriente lenta, hay grancantdaddepartculasensuspensinquelimitanlapenetracin delaluzsolar alascapasinferioresy10sus aguas son menos oxigenadas, en stosabundanlos pecesmenos activoscomoel pez gatoy la carpa.1\ BiomaslnticosEstos cuerpos de agua corresponden a lagos,estanques y charcos. Los lagos son grandesextensiones de agua rodeadas de tierra. Enalgunos de ellos la temperatura puede estarestratifcada, es decir, durante el verano hay unacapa de aguaclida enla superficie, que flota sobreotra de agua fra.Los lagos se clasifican segn el contenido denutrimentos en:~ Oligotrficos. Con bajo contenido nutricional,cristalinos debido a que tienen poca materiaorgnca y sedimentos.~ Eutrficos. Con abundantes nutrimentos, sonturbios, por laabundanciadel material orgnicoe inorgnico.Los lagos albergan una gran cantidad de vidavegetal y animal como, el fitoplancton, algas,musgos, helechos, lirios acuticos y lentejas deagua, caracoles, peces de esqueleto seo ocartilaginoso y renacuajos entre otros.Es notablela diversidad de insectos,comoliblulas,mosquitos,chinchesy escarabajos.CURSODE BIOTICA/ ActividadesConteste las siguientes preguntas:1. Defina el concepto de simbiosis.2. Escriba todos los ecosistemas clmax presentes en la naturaleza.3. En qumomento se dice que cualquier ecosistema ha llegado a suclmax?4. Cuando se determina de alguna manerala relacin que se establece entrela funcin querealizay ellugar donde habita una especie, se le denomina:5. Enumere las caractersticas de cada uno de losecosistemas clmax.6. Cuandolashierbasdepastocedenpasoa losmatorralesdearbustos, ystosa bosquesdepinoqueposteriormente se conviertenen bosques de maderadura. Diga en qumomento tiene lugar enesteecosistema, el clmax.7. Defina sucesin natural.11COLEGIO NACIONAL DE MATEMTICAS\3'J .".},;:-.;.>ffEcosistemas agrcolasPropsito: que el estudiante describa el significado de ecosistema agrcola yde lasdestrucciones agrcolas que ocasiona el hombre. ,',.1 . ..... .agrcolas 0")1. Ecosistemas agrcolasDesdeunprincipioel ser humanohaestadoenconstante movimiento, su necesidad de alimentarselo llev a recolectar frutos, cazar y pescar sualimento, en la regin en la que se encontrara.Tiempo despus, el hombre se comenz aestablecer por periodos ms largos en undeterminadolugar, lo queorigin el sedentarsrno",se desarroll, en el rea agrcola, incorpor la carnecocida a su dieta alimenticia.El primer invento importante del hombre en relacincon la alteracin de la Tierra fue la agricultura.Para poder comprenderpor qula agricultura creauntipo fundamentalmente nuevodeecosistema,hay que recordar que un sistema natural yequilibrado es autosuficiente, y no necesitaintercambioalgunodemateriaconel exterior, yasea que proporcione o reciba tal materia. Por tanto,el consumo y la produccin de elementos nutritivosen el ciclo alimentariose recorren incesantemente,sin prdida, ni ganancia alguna.La agricultura capacit al hombre en elabastecimiento alimenticio sin tener ya la necesidad2 Sedenominaas alapersonaqueseestableceenunslolugar para habitar en l.12de cambiar constantemente de residencia, al mismotiempo, facilitunamayorproduccin dealimento,ya que de una extensin menor de terreno se podaobtener mayor cantidad de ste del que slonecesitaba una sola persona.En conclusin, un ecosistema agrcola, es unsistemaartificial noequilibradoydependiente, eshomogneo yconpocaresistencia afluctuacionesfsicas.La agricultura capacit al ser humano para obtenersus alimentos sin realizar mucho esfuerzo aparentey adems, origin la aparicin de las primerasciudades,loquecambienformadeterminante lahistoria del hombre.2. Tcnicas de la agriculturaDebidoa la necesidadquetiene el hombre porhacer que las tierras de cultivo sean lo msproductivasposiblessehandesarrolladodiversastcnicas para este fin, como: Mantener alejados a todos los consumidores nohumanos(mamferos, reptiles ypjaros)deloscultivos. Yaquesi el hombre,enestecasoelcampesino, es el nico que se abastece de estesembrado, podr cosechar ms de lo quenecesitaparasuconsumo', quedndoleas unexcedenteque podrvender. Por lotanto, elempleo de cercados paramantener aestosconsumidores no humanos alejados de loscultivos puedeaumentar el rendimientodelascosechas.lo- Cultivarslo aquellas plantas que seantiles alhombre comoel algodn, lacebada, etc., esdecir, las queelhombrepuede utilizar. De estemodo se provocara un alto grado derendimiento, diferente al que tendra sisembraranplantas como la cizaa; aunque estopuede originar trastornos en elmedio ambiente,yaquealgunasdeestasplantasnoutilizablescomo la llamada hierba mala, son partefundamentalen el equilibrio del ecosistema y, aleliminarlas del mismo, se ocasionan cambios nodeseados como la destruccin parcial odefinitiva de las tierras de cultivo."" Refertilizar las tierras de cultivo. Este proceso derecirculacin o fertilizacin artificial de las tierrasdecultivoes necesarioeindispensable, si esque el hombre espera seguir obteniendoproductosdel suelo, yaquedenohacer unacorrecta fertilizacin la tierra se perderairremediablemente.... El regadodela tierra.Esta tcnica es tal vez lamenos utilizada, y en algunos casos la msnecesaria en regiones secas, donde elcampesino desea cultivar mayor cantidad dealimentos de lo que sera posible en otro caso.3. Destrucciones agrcolasLo expuesto anteriormentees necesarioparaeldesarrollo de la agricultura moderna, pero, el abusode cada una de las tcnicas mencionadas haconducido a la destruccin de la tierra de cultivo.Actualmente millones de hectreas de tierracultivable se pierden cada ao.El hombre destruye las zonas frtiles ms rpido delo que se pueden reconstituir. Tal situacin nopuedeprolongarsemstiempo, yaquenodebeolvidarsequela prdida de algn terreno ocasionael colapso de todo un ecosistema, hecho que en lamayora de los casos es irreversible. Como ejemplose puede citar que dos terceras partes de las tierrasdecultivohansidoparcial ototalmentedestruidasporlaerosinopor agotamiento del suelo, queelhombre ha provocado. Por tal motivo, es importantereconocerla destruccin ambiental ocasionada porel hombre. Deentreestasgrandesdestruccionestenemos:CURSODE BIOTICAIi El SindEn I n d i ~ lapoblacincreceaunritmo tanrpido,que la tierra es Incapaz de proveerla de alimento ensutotalidad, porlo que el hambre esun problemaconstante.Laregindel Sind, llamadatambinlaregindelsonido, seencuentra enladesembocadura del roIndo, por lo que es tpica tierra de cultivo, pero en laactualidad esta regin es estril, rida y mediodesrtica.Investigaciones realizadas determinaron que nosiemprehaba sidoas, entonces, qu fuelo quepasenestaregin?Parapoder contestar estapregunta, hay que aclarar quecualquier bosquemantiene su medio ambiente ms fresco que el quetiene la tierra de pastoreo.El ecosistemabosque posee cierta capacidad pararetener agua, de este modo en regiones quecuentancongrancantidadderboles, lasnubessoninducidasaproducir lluvias, mientrasqueenregiones donde la vegetacin es escasa, las nubesno tendrn esta actividad.Debido a esta situacin se puede decir que laprdida de la tierra del Sind, es consecuencia de ladeforestacin3.Los resultados negativos de la deforestacin sepuedenapreciar enlaactualidad, yaquealgunospastoresempleanhocesdeseismetrosdelargopara cortarlas ramas delos rboles que sirven dealimento a las cabras, lo que provoca la muerte delos rboles y de la tierra.Aunque el problema de la deforestacin espreocupante,larealidadactual enlaIndiaesquelos campesinos piensan en cubrir sus necesidadesinmediatas, como la alimentacin y dejan ensegundolugarlapreservacin delossuelosylosbosques.11; El Valledel Tigris y ufratesEsta regin se caracteriz por sus grandes avancesyconocimientos, porloqueseledenomin "cunade la civilizacin".En la actualidad, el valle del Tigris y ufrates es unterritoriorido, desolado, mediodesrticoy muyerosionado. Cmo ocurri esto, si descubrimientosrecientes han revelado canales de riego, azadonesy muelas harineras? . .3Sele denomina as a la destruccina gran escala dela floradel bosque comoconsecuenciade la tala de rboles y ladestruccindelasplantas. Loscontinentesquecuentanconms deforestacin son Amrica y frica.13COLEGIO NACIONAL DE MATEMTICASParte delaexplicacinresideenel hecho dequepara lograr un &vance significativo en la produccinde algn alimento, es necesario cortar los bosquespara el pastoreo yla agricultura, esto ocasiona quelosarroyosqueantescirculabanenlosbosques,ahora tiendan a precipitarse cuesta abajo, paraevitar esto, seconstruyeroncanalesqueevitabanlas inundaciones producto de los torrentes yalmacenaban agua para las pocas de lluviasescasas.Todo esto provoc el florecimiento de laagricultura, que despert las ambiciones de pueblosvecinos, que deseaban estas tierras. As seprodujeron diversas invasiones y guerrasconstantes; lapoblacinagrcola, seconvirtienguerrera, motivopor el cual sedescuidlatierra,las presas y canales, que se convirtieron enpantanos, reducanel caudal delosros, yas nopodan emplearsepara riego enla regin. La capafretica que origin lafiltracin debajodel suelodisminuy, ylosrendimientossonmucho menoresactualmente que 4000 aos atrs.ti La Cuenca delPolvode EUAEn 1889, se permiti por primera vez elestablecimiento del hombre en Oklahoma y enpocas semanas haba60000 habitantes, ya queeste lugar ofreca grandes extensiones detierrafrtil, sin rboles(debido a su manto rico, profundoysinpiedras), y sobretodolaposibilidaddeunarado, un sembrado y una fcil recoleccin.En 1924, la poblacin de Nueva York fue testigo delsobrevuelode unagran nubedepolvosobrelaciudad, queseperdaenel ocanoAtlntico. Larespuestaalosucedidofuequelanube depolvoeralatierrafrtil deOklahoma, queseperdatalvez para siempre.En las praderas existen diversas clases de plantas:anualesyperennes, estasltimasadiferenciadelas anualestienenracesmslargas,mismas quellegan a mantos de aguas subterrneas, por lo cualno necesitan del agua de estacin, mientras que lasanuales slo pueden florecer en determinadasestaciones(susracessoncortasydependendelas lluvias para su germinacin).El equilibrioentreplantasanualesyperennesserealiza en el momento en el que con la llegada de lapoca de lluvias, las plantas anuales crecen yllenan los espacios que no podan cubrir las plantasperennes, alcrecer unas yotrascreanun sistemade races, ste evita que grandes torrentes selleven la tierra frtil por erosin.14Cuando el hombrellegalaregindelaCuencadel Polvo inici unprocesode destruccin, yaquemataba a los bisontes para contar con ms espacioparasuganado, tambin matabaa los posiblesdepredadores, comolobosycoyotes; permitiendoque su ganado pastoreara en exceso.Este exceso, da a las plantas, principalmente lasanuales, sedevorarontanrpidoquenotuvierontiempo de reproducirse y quedaron demasiadodispersas unas de otras, conlo que el agua de laslluvias en lugar de filtrarse, escurra, lo queocasion un descenso en la capa fretica.Paratratar desolucionar el descensodelacapafreticaloscampesinos practicaronla"proteccindel polvo",esdecir, trituraronalgunoscentmetrosde la tierrasuperficial enfinos grnulos y formaronuna capa de polvo.Esta trituracin facilitla accin capilar, por la cualel agua subterrneaesllevada a la superficie. As,la tierra permanece hmeda debajo del polvo, y lassemillas germinan.Laproteccindel polvo, llevaalasuperficieunagran parte del material orgnico anteriormentesubterrneo. Ya en la superficie, esta materiaorgnicareaccionaconel oxgenodel aire, yseoxidamsrpidodeloqueseraenel subsuelo.Comoresultadolamateriaorgnicadisminuyealigual que la fertilidad. Si este proceso sigue, llegarel momento en quela tierra estar tan rida que nilas plantas ms resistentes podrn sobrevivir.Una posible solucin es la refertilizacin de lastierras, aunque sta deber hacerseadecuadamente, ya que un mal procedimientotendra el mismo efecto que la situacinanteriormente expuesta.Ahorabien, paraconcluir, entonces quepasenOklahoma?Lamala oincompletarefertilizacin, elpastoreo excesivo y una sequa prolongada hicieronquelassemillasyanogerminaranpor loqueelsuelo sufri erosin.A pesar de lo sucedido, la naturaleza ya ha iniciadoel proceso de restauracin, aunque este manto slose recuperar en unos miles de aos.111 La Presadel AltoAsunen EgiptoLa destruccin de la tierra por agua no esimposible, ya que, cuando el agua de lluvia cae porlas colinas y laderas, forma torrentes sobre ydebajo del suelo que se filtra a travs dedeformaciones rocosas.En este proceso de filtracin el agua disuelve salesmineralesderocasylatierramisma. Estassalesson llevadas generalmentea losmares, pero, siestaaguaseutilizapara el riego, el campesino ladeposita en sus sembrados.Un ejemplo de lo anterior es lo ocurrido enPakistn,dondeun aumento en la salinidad redujola fertilidad alarmantemente.Deigual modo, unexcesivoriego ocasiona quelacapa fretica suba, y ahogue las races de lasplantas, literalmente.La Presa del Alto Assun, se construy en 11 aosy se inaugur en 1971, sus objetivos eran,proporcionar aguayelectricidadal mismotiempo,adems deotorgar cultivosmsabundantes. Sinembargo, se suscitaronproblemas como:.. El sedimento transportado por las inundaciones,que alimentaba una gran cantidad de vidamarina, fue parcialmente reducido, lo queprovoc que se perdieran miles de toneladas desardinas.,..Alacumularselas sales que anteriormente eranllevadas al ocano y ahora se transportaban, porriego a los campos de cultivo, redujeron lafertilidad de stos... La presa que se supona debera estar a toda sucapacidad, no estaba ni a la mtad, ello se debiaqueel limoqueservadeobturadoral evitarlas filtracionestambinfueeliminado,por tanto/ ActividadesCURSO DE BIOTICAel agua no poda ser contenida Por la p .. t li resa, aSImismo es e uno servracomo fertilizante t IIlirni d na uraque a ser e muna odeba ser sustituid 'compuestos qumicos. o por,.. Debidoalasupresindeperiodossecos quesalvaguardaban a la poblacin del portador del Bilharziasisqueinvadeel digestivo yurinario del hombre, lareproduccindel caracol aumentengranescalayprovocmuertes entre los pescadores del lugar... Adems, esta presaes causante de grandesprdidas de agua, debido a la filtracin por rocasporosas y la evaporacin causada por losvientos clidos de la regin.4. La tierra y el hombreEl hombrecomoagricultor, hadestruidolatierramediante el abuso y la falta de juicio. Pero tambinha producido una gran cantidad de alimentos. 'Tal abundancia se ha podido conseguir con latecnologaqueel hombrehalogradodesarrollaraunque el uso inadecuado de ella representar una amenaza para el ecosistema.Ante un futuro tan sombro, cules son lassoluciones a este problema? Una de las solucionesprovienede lamismatecnologa, puestoque eldescubrimiento y desarrollo de semillashbridas(plantas de alto rendimiento), el control de laerosin y el control de los problemas de salinidad yanegacin, han proporcionado una esperanza.1. Enumere las caractersticas de un ecosistema agrcola.2. Describaculesfueronlascausasqueoriginaronladestruccindela tierraen elSind (India)yenOklahoma (EUA).3. Cmo contribuye el pastoreo excesivo a la destruccin de la tierra?4. Cul de los siguientes enunciados sealauna caracterstica delecosistema agrcola:a) es estable al interaccionar con la flora y fauna.b) es cerrado en el intercambio de materia viviente e inerte.e) es de baja productividad en biomasa.d) es poco resistente a fluctuaciones fsicas.15COLEGIO NACIONAL DE MATEMTICAS\,.Pesticidas (hidrocarburos clorados)Propsito: que el estudiante describa las caractersticas de los hidrocarburos clorados,explique la importancia de los materiales biodegradables,de los pesticidas y dela mutacin.Insectos tI, Mtodos de ccimbte'i idrocarburos:, "',' cloradosidPesticidasMutaci1. PlagasDurantemuchotiempoel hombreha catalogadoaalgunos insectos comouna plaga que es necesariodestruir, ya que desde que la agricultura inici,estos organismos han destruido en mltiplesocasiones las cosechas del ser humano.As, losinsectos sehanconvertidoenunaplagadifcil de erradicar,porque se reproducen fcilmentey actan como portadores de organismospatgenos.Enfermedades como el paludismo y la fiebreamarilla han provocadomsmuertes que todaslasguerrasdel hombrejuntas. Ejemplodeelloeslapeste bubnica, que se transmite por una pulga quevive sobre las ratas, estaenfermedad acab con latercerapartede lapoblacin europeadurantelaEdad Media en una sola epidemia.Ahora bien, esto no quiere decir que todos losinsectos sean dainos para el hombre, por ejemplo,las abejas sonabsolutamentenecesarias para queselleve acaboel ciclovital deflorecimientoenlamayorade las plantas, otros insectos como losbrincadores forman parte del proceso natural dedesintegracin, que recircula la materia prima.Esta interaccin entre hombre e insectos haexistidopor millonesdeaos, ydiversosfactoreshancontribuidoamantener unequilibrio, unodeellosesel control quelosdepredadoresnaturaleshan ejercidC'sobre las plagas.16CaractersticasOtro factor importante es que gran cantidad deespeciesvegetales handesarrollado mediosparasintetizar diversos insecticidas y poder protegerse.Ejemplo de ello son: el abeto balsmico, queproduce un insecticida que le proporcionainmunidad natural contra la chinche del tilo; loscrisantemos queproducen el insecticida pyrethrum,y las racesdealgunas legumbres delas 'lndasOrientales, que contienen el veneno rotenonecontra insectos.Las adaptaciones de los vegetales son insuficientespara el hombre, puesto que la alta poblacinhumana ha generadonecesidadesalimenticiastangrandes que se hace indispensable establecermecanismos de control.Las barreras fsicas suelen ser escasas paraproteger los cultivosdelosinsectos; para tal finlaagricultura moderna se sirve del veneno.2. Hidrocarburos cloradosAnte lanecesidad deestablecer mecanismos decontrol paralasplagas, afinalesdeladcadade1930 yprincipiosdeladcadade1940,unnuevogrupo de pesticidas fue sintetizado.Tales pesticidas se encuentran formados porcarbono, hidrgeno y cloro, por lo que se lesdenomina hidrocarburos clorados.Algunossonconocidos por sunombrecomercial,como DDT (diclorodifeniltricloroetano), aldrina,clordano, dieldrina, endrina y heptacloro.Estos sonbaratos, son venenos muy eficaces y fciles deelaborar, pero tienen grandes inconvenientes.a) Los hidrocarburos clorados sonvenenosuniversalesEstos venenosno seleccionan a los animalesa losquevanaafectar, yaquenoslomataninsectosdainos y benficos, sino tambin anfibios,invertebrados y mamferos, incluyendo al hombre.Otroefectonocivodeloshidrocarburosesquealnoser excretados por losanimales, causanmsdao a los depredadores que las plagas.Con el tiempo, las plagas crean resistencia alinsecticida, por lo que se tienen que elaborarinsecticidas cada vez ms txicos. Esto es debido aque las plagas van adquiriendo adaptacingentica. La qumica de las plantas y de losanimalescambia constantementecomoresultadode las alteraciones accidentales al azar(mutaciones) de sus clulas reproductoras. Elmutante tiene buenas probabilidades desupervivencia, si sumutacinparticularloprotegecontra el medio hostil. Este mecanismo de mutacinha permitido que los insectos o plagas se adapten asu medio ambiente y creen resistencia o inmunidadalospesticidas. Tal resistencia se debe tambin aque:... Las plagas generalmente son insectos pequeosquesereproducenmsrpidamentequesusdepredadores... Losdepredadoresingierenmspesticidas quelas plagas originales.... Por regla general, en cualquier ecosistemaexisten menos depredadores que herbvoros(incluyendo las plagas).b) Los hidrocarburos clorados se degradanlentamenteTodoslos pesticidas sintticos, tienen la desventajade descomponerse lentamenteen lanaturaleza,pues tienenuna vidamedia de descomposicinde10 a 15 aos.Si consideramosque la mayora de los campos decultivo se rocan al menos una vez al ao, laconcentracindeDDTycompuestos similares seacumulanprogresivamente en el suelo en grandescantidades, ello pone en peligro la materia orgnicanutritiva presente en cualquier tierra frtil ynecesariaparala produccin de alimentos, ya quesin ella las plantas moriran.c) Los hidrocarburos cloradossonsolublesen grasasOtrogranproblemadelospesticidasesquesonsolublesengrasas, esdecir, cuando entran enelorganismosemezclan tanintimamentealagrasaquesusmolculasindividualessedispersanunasconotras, detal formaqueresulta casi imposiblesepararlos.CURSO DE BIOTICALo anteriorno sucede conla sangre oelagua yaque el pesticida es insoluble, y puede 'serdesechadopor ~ I cuerpodeunservivo. Porello,las concentraciones de pesticidas se hacenmayores conforme mayor sea el animal.Ejemplo delo anterior es que elamericano normaltiene12 ppm (partes por milln) de algn pesticidaen el tejido graso, que aunque adaptado y sinmostrar sntomas de algn efecto, se hadeterminado que puede desarrollar cncer.Como sntoma primario de este envenenamiento semanifiesta una incapacidad de metabalizaradecuadamente el calcio..Pueden ser susceptibles de envenenamiento todoslosanimalesquealmacenanenergaenformadegrasaparalosmesesinvernales, comolososos.Estospesticidasunavez liberadosenel torrentesanguneo pueden matar indirectamente a otrosanimales, al fijarse en el tejido graso, un ejemplo esel delospinginosdelaAntrtica, enlosquesepractic un estudio, y se descubri la presencia depesticidas, que haban sido ingeridos al comerpeces contaminados, en otras regiones.Despus de analizar estos aspectos, queda todavalapreguntaobligada:porqu, anseutilizanloshidrocarburos c1orados?El principal argumentoesquesuusoaumentalaproduccin de alimentos, lo que es aceptable, peroel hombre descuida otros aspectos de la naturalezacomosonelenvenenamiento del sueloydel mar,ocasionado por estos pesticidas.3. Otros mtodos de combate de plagasAnte la necesidaddeexterminar lasplagasquedestruyen las cosechas, evitar que contine ladestruccin de la tierra y el envenenamientocausadopor lospesticidas, el hombrehabuscadomtodos alternativos, que preserven el medioambiente como:a) Empleo de pesticidas de vida cortaEstospesticidascomolosfosfatos orgnicos, sedescomponen en un lapso de das o semanas(biodegradables), enlugar deaos. Tal situacinofrecegrandesventajas, porqueestosmaterialespresentan una menor tendencia a propagarse ymoverse a lo largo de las cadenas alimenticias.No obstante, debido a que tambin estos pesticidasson venenos no selectivos, alteran el ecosistema, aldestruir a los enemigos naturalesde las plagascombatidas.17COLEGIONACIONAL DE MATEMTICASb) Empleo de enemigos naturales de losinsectos: depredadores, bacterias oparsitosDe acuerdo a lo mencionado se podr entender quela destruccin ~ poblaciones de depredadores,por'medio de un rociado no selectivo, haoriginadoincrementos en algunas poblaciones de plagas.De este modo, es lgico suponer que la importacinde depredadores, podra constituir una medidaefectiva de control.Sehanobtenidoresultadospositivos con tcnicassemejantes en distintos casos. Estemecanismobuscalaincorporacindedepredadores naturalesde'lasplagas, paralograrun controlms efectivo,aunque claroestqueexisteel peligro dequeunparsito importado pueda prosperar y alterar elecosistema de algn modo, no contempladopreviamente.e) Tcnicas de esterilizacinEsta tcnica es especfica de una plagadeterminadaybuscaquemediantelacapturadealgunosinsectos, se logrepor medioscientficosesterilizarmachosohembras para poder controlarel nmero de insectos.18d) El empleo de hormonas de insectosMientras algunos insectos se encuentran en laetapa larval secretan una hormona especficaUuvenil), la cual, al disminuir drsticamente suproduccin, permitequeseefecteel cambioalestadoadulto; aestatransformacinselellamametamorfosis.Algunos cientficos han rociado insectos con lahormona juvenil constantemente y as hanconseguido impedir las transformaciones. Con estose limita y controla eldesarrollo del estado larval ala faseadulta, yselograun control efectivo delaplaga.e) Elementos atrayentes sexualesDurantela poca de apareamiento, en algunasespecies de insectos, la hembra emite ciertascantidades de algn qumico, que usa comoatrayente sexual. Los machos huelen esta hormonasiguindola hasta su fuentede origen. As, cuandoel olor se reproduceartificialmente, se consiguellevar a los insectos a las trampas, donde soncontrolados.f) Controles culturalesEl principal problemaquetieneel hombre, eslapropia humanidad y su resistencia a la utilizacin detcnicasderotamientodecultivos, conloquesegarantizara la no proliferacin de plagas, ya que ungran nmero de stas se desarrollan comoconsecuencia de slo sembrar un tipo de plantas ocultivos.CURSODE BIOTICA/ ActividadesConteste lassiguientes preguntas:1. Enliste las caractersticas de loshidrocarburos clorados.2. El uso de pesticidas biodegradables, ofrecen al hombre ciertas ventajas, culesson?3. Culespuedenserlosperjuiciosqueocasionaal serhumanoel ingerir productoscontaminadospor algn pesticida?4. Por qulospesticidas(hidrocarburosclorados), sonmspeligrososparael hombre queparalosinsectos? .5. Explique por qulospesticidas vanaumentando conel tiempo sugrado de toxicidad, en el combatea las plagas.19COLEGIONACIONALDE MATEMTICASEnerga atmicaPropsito: queei estudiantedefinalosconceptosdenmerodemasa, nmeroyncleoatmico,istopo,radioactividad,vida media y fisin nuclear.Efectos sobrela "__!lilIlii'aI"1I!lIII1I1IIII!lIii1lldl1. Fuentes de energaLa energa es la capacidad para desarrollar untrabajo, esta energa se presenta en diferentesformas y es susceptiblede pasar de una a otra.Existensustancias y fenmenos naturales de losque puede obtenerse energa, estos son losrecursos energticos ofuentes de energa. Lamayor parte de la energa utilizada en lassociedadesmodernasprovienedequemarcarbn,petrleo y gas natural.La energa que aportan talesfuenteses de tipo qumico, pues al quemarse stasliberan energadesus molculasen forma de caloryseformangases comoel bixidodecarbonoyvapor de agua.Los anteriores son recursos naturales norenovables, es decir, que existen en cantidadeslimitadas; por tanto,es necesarioreemplazarlos porfuentesde energarenovable, es decir se renuevano no se agotan. Entre stas se encuentran laenerga solar, la geotrmica, la elica y lahidrulica, queadems nogenerandesechosquecontaminan el ambiente.Otrafuentedeenergaqueaparecienlosaoscincuenta, a raz del avance tecno-cientficopropiciadopor el desarrollo delabombaatmicadurantelaSegundaGuerraMundial, esla energaatmicaonuclear, que seobservaseparandolaspartculas que forman el ncleo del tomo.La energa atmica o nuclear no genera gasescontaminantes, peroproducedesechosquedaanalambienteyalos seresvivos, ademsel manejode estosesriesgosoy difcil. Hasta hoy,la materiaprimaparaobtener energanuclear esunmineraldeuranio, por loqueseconsideraunafuentenorenovable.2. Energa atmicaLaenergaatmicasedebeal movimientodeloselectrones de un tomo en los diferentes niveles deenerga, cuandosteestexcitado, provocandosuabsorcinoemisin. Tambinsedael nombredeenerga nuclear al rompimiento (fisin) o unin(fusin) de los ncleos atmicos condesprendimiento de partculas.Losexperimentos sobrelaradiactividaddeciertoselementos qumicos como el uranio, polonlo y radio,llevados a fines del siglo pasado por HenriBecquerel y por Pierre y Marie Curie, condujeron en1902 al descubrimiento del fenmeno detransmutacin de un tomo en otro diferente, apartir de una desintegracin espontnea queocurracongrandesplazamientodeenerga. Pocodespus en 1905, los estudios de Einsteinexplicaronque dicho desprendimiento deenergaera el resultado de la transformacin depequesimas cantidadesde masa, de acuerdo conla equivalenciaE =me", dondem =masa (g) y c =velocidaddelaluz(3x 108mis). Ambos hechoscondujeron alaconclusin dequesi selograbadesintegrar a voluntad los tomos de algunoselementos, seguramente se podran obtenerfabulosas cantidades de energa.Cuando el hombreaprendiamanipular la energaatmicaen1939, jamsseimaginlaimportanciaque este descubrimientotendra en su vida.Sehandesarrollado, probadoy utilizadobombasatmicasyotrasarmasatmicas(nucleares) parala generacin de energa, por lo que lamanipulacinde laenerga atmica sehavueltoindispensable.No obstante, existe una polmica acerca delmanejo adecuadodelos desechosradiactivos, ysilos beneficios que origina el uso de energianuclear,20compensarn o no las alteraciones que seprovocanen el medio ambiente.An, esimposiblecrear mediosqueprevenganlaproduccin dedesechos enlosdiversos procesosnucleares empleados, peroello nodebeser unalimitante para prever accidentes comoel ocurridoen Chernobyl".3. Fundamentos dela estructura atmicaAl ser lamasalapropiedadmsimportantedelamateria, esnecesariodefinirla, aunqueellonoseauna tarea fcil.Sobrela Tierra, el pesodeun cuerpose encuentradeterminado por su masa; si tenemos a unapersona en la Tierra, y su peso es de 80Kg,despus volvemos apesar aesta persona enelespacio y encontramos que su peso es de sloalgunoskilogramos, qu sucedi?La respuesta sedebea que el peso es determinadopor la fuerzadegravedad del planeta, por loque al estar en elespacio, dondenohayestafuerzadegravedadelpeso se anula o disminuye considerablemente.Mientrasquelamasaquetengaestapersonanocambia, sinimportar si seencuentraenlaTierra,Marteocualquierotroplaneta, yaquelamasaespor definicinla cantidadde sustanciaque tieneuncuerpocualquiera.De este modo, masa se puede definir como: lapropiedad intrnseca de un cuerpo, que mide laresistencia de este ltimo al cambiar sumovimiento.Eltomoeslapartculabsicadelamateria, y secompone de partculas todava ms pequeasllamadas subatmicas. Estos tomos sonneutros(no tienen carga elctrica), aunque algunoselementos pueden adquirir cargas elctricas,llamadosiones,que pueden ser positivos (cationes)o negativos(aniones).Las partculas subatmicas de las que hablamosrecibenel nombrede electrones(carganegativa) yprotones (carga positiva), estos ltimosjunto conlos neutrones constituyenun tomo.Segn losmodelosqueilustranlaconstitucin deuntomo, stese componedeun pequeoncleodecarga positiva (constituido por losneutrones ylos protones), que es rodeado por partculas decarganegativa(electrones).Como cada unodelos elementos tienediferentenmero de partculas subatmicas, es necesarioestablecer algn lineamientopara su clasificacin.Tal lineamientofuerealizadoapartir del hechodeque los ncleosatmicosde un mismoelementonocambian, as se estableci lo que llamamos4El26deabril de1986 el reactor nO 4de la central nuclear deChernobyl, enUcrania, sufriungraveaccidenteenel queseliberaron toneladas de material altamente radiactivo a laatmsfera, que cubri grandes reas de Europa y amplias zonasde Asia.CURSO DE BIOTICAnmero atmico, definido como el nmero deprotonesdeunelemento, existentesensuncleo.Porende, cadaelementotieneunnmeroatmiconico e invariable.El tomo de un elemento cualesquiera contienesiempreel mismonmerode protonesy electrones(este nmero es el mismo que el nmero atmico).Con el avance de la ciencia se descubri laexistencia de otros tipos de tomos, que a pesar deser de los mismoselementos,tenanuna diferencianotableen el nmerodeneutronespresentesenelncleo, por loqueal estudiarlosselesdenoministopos, que son tomosdel mismoelementoquetienenel mismonmero de protones, pero diferentenmerodeneutronesensumasa. El conceptodeistopo necesariamenteva ligadoal concepto demasa atmica, (constituida en el tomo porprotones y neutrones) y, en consecuencia, el denmerodemasa, quesedefinecomoel nmerodeprotonesyneutrones presenteenel ncleodeun tomo. Los istopos se pueden representarcomo:mzXDonde "X" es el smbolo del elemento, "z" elnmero de masa, y "m" el nmero atmico,ejemplo:~ H eEsteelementohelio, tieneun nmeroatmicode2y un nmerode masa de 3, por lo que en su ncleoexisteunneutrnadicionadoconlosdosprotonesque determinan la existencia de este elementocomo istopo. La mayora de los istopos semantienenestablesenel ambientey conservansuestructurapor tempo indefinido.Se conocencomo elementos qumicos las formasfundamentalesqueconstituyenatodalamateriayconstan de tomos del mismo nmero atmico.Estoselementos seencuentran enestado naturalsobre laTierra (88elementos). As, por ejemplo:3Hezy 4Hez, representan tomos de helio (oncleos de helio), ya que los dos tienen dosprotones y son istopos porque tienen diferentenmero de masa, 3 y 4, respectivamente.4. RadiactividadLa mayora de los istopos son estables en lanaturaleza, aunque algunos presentaninestabilidad,y se denominanradiactivos.Laradiactividadsedefinecomoladesintegracinespontneadeunncleo paraformar otroyunapartcula nuclear, este proceso detransformacingenera gran cantdad de energa, que se tornasumamente peligrosa para la vida, al sercontroladaadecuadamentepuedeser larespuesta21COLEGIONACIONAL DE MATEMTICAS238Np _238PU +0e +Y93 94 -1;x--+z ++ y(antineutrino)Enel siguienteesquema podemosobservar unarepresentacin de la emisin de las partculasradiactivas: ayEstos ncleos inestables se llaman radioistopos ylas sustancias en que existen se dice que sonradiactivas.Cuandounradioistoposedescompone, creaunnuevo elemento, que puede ser estable (noradiactivo)oinestable(radiactivo). Por ejemplo,elncleo del radio-226 que al descomponerseproduce una partcula positiva y un nuevoelemento, el radn-222 (gas radiactivo). ste aldescomponerse produce una partcula alfa yadems otro radioistopo, el polonio-218. Ladescomposicinsigue hastaformarse unistopoestable, el plomo-206.La desintegracin radiactiva no se puede evitar y alser espontneaprovoca quelamuestra de algunode estos elementos radiactivos se sigadesintegrando hasta desaparecer, unacaractersticadeterminante es lavelocidaden laqueestoselementossedesintegran. La velocidadde desintegracinsedenomina "vidamedia", esteconceptoseaplicaenlosradioistopos. Definidocomoel tiempo que necesita un elemento paradesintegrar lamitaddesuvolumen, estetiempopuede variar de fracciones de segundo hasta milesde millones de aos.El uranio-238tieneunavidamediade4.5x109aos; oel torioquetieneunavidamediade0.9segundos. Por tanto, sitenemosen este momento(ao2005) unkilogramoderadio-226 e26Ra), yconsideramosqueesteelementotienenunavidamediade 1600aos, entonces, enel ao 3605tendremos solamentemedio kilogramo y en elao5205serslouncuartodekilogramo,ydeestamanera seguir hasta que este elementodesaparezca. Este proceso es conocido comodesintegracin radiactiva.Por lotanto, el decaimientodeunamasa(M) desustanciaradiactivaenuntiempo(T)serdeM/2en un tiempo 2T ser de M/4 etctera.5. Cmo ha producido el hombre msradiactividad?LordRutherfordy Frederick Soddy afirmaron en1902, queladesintegracinradiactivanoeraotracosa ms que el cambio de tomos de un elementoen tomos de otro elemento. Esto es, que enciertascondicionesunapartculaaaltavelocidadchoca con un ncleo y provoca una reaccinnuclear que originaun nuevoncleo, este procesosellamtransmutacinnuclear.AlgunasdeestasiHePartculaalfaNcleodescendiente-'---.........Th + i He__......... m-4y+z -2238U92;xNcleo. precursorpara muchos problemas de energa. Ladesintegracin radiactiva puede ser:a) Desintegracin de partculas alfaEl ncleodeunelemento(llamadoprecursor), sedesintegra y emite un ncleode helio-adealtavelocidadquejsedenominapartculaalfa(a), queforma un nuevo ncleo (llamado descendiente) conun nmero de masa que es el ncleo originalmenos 4 yun nmero atmicoigual que el anteriormenos 2. Representado como:En esta desintegracin, observamos como elneptunio-238, setransformaenplutonio-238; yelplutonio-241setransformaen americio-241, laspartculas emitidas se denominan radiaciones beta.c) Emisin de rayos gamma o fotonesEn un ncleo descendiente formado en ladesintegracin alfa o beta, sucede lo siguiente:permaneceenunestadoenergticoexcitado,quealregresara un estado energtico menor, provocalaemisin deunfotndeenergadenominadorayo gamma (y), esta radiacin gamma vaacompaada por radiaciones alfa o beta.En resumen, existen tres tipos de radiaciones: alfa,beta y gamma.Por ejemplo: ladesintegracin del uranio-238entorio-234. Las partculas alfa que se emiten sedenominan radiaciones alfa.El nmero de masa no se altera, pero s el nmeroatmico, por ejemplo:b) Desintegracin de partculas betaUn ncleo al desintegrarse emite un electrn de altavelocidad denominado partcula betaque formaunnuevoncleoconel mismonmerodemasaqueel original ysunmeroatmicoaumentaunaunidad. Esta desintegracin tambin emite unapartcula denominada antineutrino para conservar laenerga, esto es:22CURSO DE BIOTICA6. Modelo deuna reaccin en cadenaosecuencialtransmutacionesson naturales y otras seproducenen laboratorio, por ejemplo:14 4 17 177 N + 2He- .o +sHEn este caso, la partcula nuclear (helio) sedenomina proyectil; el nitrgeno se ncleo deblanco, los cuales al chocar, ocasionan nuevascombinaciones de neutrones y protones en losproductoscorrespondientes..esteprocesosehan elaborado istopos artificiales (alrededor de1000) y algunos tan tiles con:o el.La afirmacin de esta deslnteqracon radiactivacambiradicalmenteconel descubrimientodelareaccin nuclear en cadena, misma que tiene lugaren la fisin nuclear.La fisin nuclear fue descubierta en 1938 por HahnyStrassman. En estafisin, un neutrn choca conalgn elemento (uranio-235) y queda retenido en elncleodeste, situacinquelovuelveinestable.Este ncleo inestable se divide en dos nuevosncleos, ms algunos neutrones y producengrandes cantidades de energa.ooNcleo originalNcleode fisinNcleooriginal@ "'-O\ / Ncleo Q,-QOO inestable Ncleos deneutrones +energaSiempre que se produceunafisin, los. productodestasevuelven a dlferenciade los originales, que al estabilizarse producenunagran cantidad de energa.El uranio-235 puede producir 20000 millones decaloras con un gramo nicamente. Esta energa defisinconstituyelabasedelaproduccinnucleardel mundo.En el proceso de fisin, algunos productossonlosneutrones, que son potencialmente capaces dehacer que otros ncleos sufran una fisinsubsecuente.Este fenmeno puede provocar que seoriginenmsneutrones, producindose una fisincada vezmayor. De hecho, con cada fisin se producenmsneutronesdelosqueseconsumenenel procesooriginal de fisin. Por lo tanto, si existen .I?ssuficientesncleossepuedetener una reaccionencadenaosecuencial incontrolableapartirdeestos procesos de fisin.Este proceso sloesposible si existen suficientesncleospresentes de algn material fisionable.En el caso del uranio-235, el exceso deneutronesse escaparsin provocar la fisin nuclear posterior.Esteproceso se lleva a cabo tan lentamente que sepuede controlar con relativa facilidad. Sin embargo,si hay la cantidad necesaria de este materialfisionable, se puede originar una reaccin de fisinen cadenaque sea autosustentada.Alacantidad mnimadematerial fisionablequepermita sostener una reaccin de fisin en cadena,se le conocecon el nombre de masacrtica; y es eluranio-235 de un kilogramo.Estasreaccionesdefisinsondegranrapidezyliberan tal cantidad de energa, que se puedeexplicar con esto el porqu del poder destructor deuna bombaatmica obombadefisin. As es, laproduccin delabombaatmicay losreactoresdependen engran medidade estas reacciones.Aunqueestas reacciones producen desechos, msradiactivos que la materia original (uranio).7. Cmo afectalaradiactividadaumentada, enla vida sobrela TierraLaradiactividad secaracterizapor laemisinderadiacindurante el proceso de desintegracin. Talradiacin se utiliza para detectar los diferentesgrados deradiactividad presenteenel ambiente,que puedellegar a ser mortal para todoslos seresvivos.Estefenmeno es peligrosoparalavida por suefectoionizante, yaqueenuntiempoprolongadopuede ocasionar la muerte.23COLEGIO NACIONAL DE MATEMTICASUno de los contaminantes por radiacin es elestroncio-90(eoSr), steesungasproducidopordesechos enlasplantasnucleares querepresentaunejemplo de lo nocivo que puedenser estoscontaminantes; conunavidamediade 27aoselestroncio-90 al combinarse con la atmsfera seprecipita en los campos de pastoreo donde esingerido por las vacas.El estroncio es qumicamente parecidoal calcio,constituyente elemental en los huesos de losanimales, pero tienecaractersticas completamentedistintas, puestoqueel estronciodescalcificaloshuesos.En los mamferos, el suministro necesario de calcioencualquiercraestransmitidoporlaleche delamadre, as, al considerar quelasvacasobtienenestecalciodelasplantas, ystasasuvezestncontaminadas por estroncio, el eOSr sertransportado al organsmo del animalen unin conel calcio y se acumular en los huesos de las vacasy en su leche.Este proceso orgnico concentra el eoSr, por lo queexistir la misma cantidad de este contaminante enun gramo de leche, que en1 gramo de hierba, y siestalecheesutilizadaparaalimentaralosnios,estosingerirn mayores cantidadesdeestroncio,as comolas madres que amamantan a sus bebsconcentraneOSrensuleche y,consecuentemente,el beb lactante ingerir este radioistopocontaminante directamente del pecho de su madre.Existen muchosejemploscomo esteen el mundo.Unecosistema, al ser biolgicotrataalamateriasegn su naturaleza bioqumica, no distingue lamateriaradiactivade la noradiactiva, ydeestamaneracualquier elemento radiactivoseguirlosmismos caminos en la cadena alimenticia, tal ycomo lo hacen los materiales estables o noradiactivos.Debido a que las partculas alfa no pueden penetrarlapiel, noson peligrosas, externamente, perosson ingeridas o inhaladas pueden ser muy dainas.Por el contrario, los rayos equis, gamma y losneutroness puedenatravesar el cuerpoypor talrazn se les corjsldera los ms peligrosos.Respecto a I!s partculas beta, stas puedenpenetrar el cuerpo hastaciertopuntoy provocarquemaduras.Esta ionizacinproducto dela radiactividad, puedeproducir en el cuerpo una ionizacin de varioscompuestos, lo que ocasionara un malfuncionamiento, que incluye destruccin de laclula. Laexposicinprolongadaala radiactividadprovoca vmito, nuseas y debilidad por un tiempo,para dar paso a un periodo de estabilidad quetermina con, prdida de peso y cabello, fiebre,diarrea y hemorragias. La vctima puederecuperarse muy lentamente o morir, otraconsecuencia es el dao genticoa las clulascorporales que puedenproducir cncer (comolaleucemia, cncer en la sangre) o mutacionesgenticas (alteracin de la qumica celular).El efecto que tienela radiactividad sobre la vida sebasa en:I! La clase de radiactividad presente (laintensidad y los tipos de rayos producidos).lE Laqumica delosradioistoposqueinfluyensobrelatraslacindestosy, especialmente,sobresupasoalolargodelascadenasdealimentos.La radiactividad afecta a cualquier ser vivo. Porejemplo, daalasangreal destruir losleucocitos,lesiona la medula sea, el bazo y los nduloslinfticos. Otros efectos son los tumorespulmonares, el cncer enlapiel, el daoenloshuesos, laesterilidad y lascataratasyanmsterrible,es el daoocasionado a nivel gentico, yaque una clula daada o alguna descendiente,puede convertirse en cancerosa.UNIDADES RELATIVAS A LA RADIACTIVIDADNota. un erqro (erg)es unaUnidad muchomaspequena:hay10 millones de ergios enun Joule.UNIDAD DEFINICION yAPLlCACIONdps Es la velocidad con la que el ncleo se desintegra a cada segundo. La radiacin(desintegracin por natural en el hombre debe ser aproximadamente de 2 a 3 dps.secundo)curie (Ci) Esta unidad es igual a 37000 millones de dps.microcurie (JCi) Representa una millonsima parte de un Curie.roentgen (R) Mide la intensidad de los rayos X o rayos gamma, y se considera como medida deladosisradiactivaenun organismo, lacantidadpermisiblepara el serhumanodurantesus primeros30aosesde5 R. Unasimple radiografadental daaproximadamente 1 R,. Y una serie de radiografas de la boca enteraaproximadamente 15 R.Rad Equivale a la absorcin de 100 erg por gramo de tejido biolgico.-24CURSO DE BIOTICAAcontinuacin seresumen enunidades roentgen (R), losefectos nocivos delaradiactividad enlos sereshumanos... A los 25 roentgen en el ser humano, no hay efectoperceptible.. A los 200R, muere 5% de las personas y resulta gravemente lesionado 95%... A los 300 R, muere 20% de las personas y resulta gr.avemente lesionado 80%... A los 425R, muere 50% de las personas y resulta gravemente lesionado 50%.A los 600R, muere 100% de las personas antes de un mes/ Actividades..Conteste lassiguientes preguntas:1. Las sustancias denominadas radiactivas se caracterizan por:2. Definanmero atmico ynmero de masa.3. Defina istopo.4. Qu es una mutacin y cmo se puedemanifestar staen un ser vivo?5. Describa elproceso quehace queel 9DSr, provoque la descalcificacin de loshuesos en las vacas ycmo se transmite a los sereshumanos.6. Del punto anterior,existenalgunas enfermedadesquepuedenser inducidaspor estecontaminanteradiactivo, cules son?7. Qu es la vida mediade un elemento?8. Unode los sistemas del hombre, mspropenso a ser atacado por contaminacin radiactiva es:9. Cuando un elementocambia como el radio-226 aradio-222, se dice que hasufridoel procesodenominado:10. Si tomamoscomoejemploa todaslaspersonasquelaboranencualquierhospital, cul destastiene msposibilidad de enfermar por radiacin?11. La radioactividad es un fenmeno producido por:12. Enunaplantancleoelctrica sucedeunaccidente ylosempleados sevensometidosduranteesedia a una radiacin de 300R. Qu porcentaje de estas personas es probable que muera aconsecuencia de la radiacin?13. El decaimiento de una masa (M) de una sustancia radiactiva en un tiempo 3 (T3) ser de:25COLEGIO NACIONAL DE MATEMTICAS

!r;i PrimeraIneadef";, . defensaReactoresnuclearesPropsito: queel estudiantedescribalaspartesdeunreactor nuclear ylosmtodosdeseguridadque se emplean.ENERGIA Nuv'-L..r'\l--1. Reactor NuclearLas reacciones nucleares encadenase puedencontrolar al utilizar la energa como fuente depotencia (electricidad). El dispositivo en que sellevaacabounareaccindefisinauto-sostenidaencondiciones controladas sedenominareactornuclear.El reactor nuclear, paraproducirenerga, necesitalo siguiente:lE Un medio de control de neutronesLa abundancia de neutrones puede representar unareaccin en cadena incontrolada, que originaraenerga y desechos tan rpidamente, que nopodran ser manejados.Por el contrario, una escasa cantidad de neutrones,provoca una reaccin en cadena lenta, que producemuy poca energa.Elcontroldel nmerodeneutrones seefectapormediodebarrasquelosabsorbe, stascontienencobalto o boro y pueden introducirse en el reactor.Para controlar la energa de los neutrones, se utilizaun "moderador", sustancia que hace a losneutrones lentos, pero no los absorbe.El primer reactor experimental utiliz comomoderador el grafito(unaltropodelcarbono),losreactores actuales emplean el agua pesada. : Unamaneradeextraer laenergacalorficaproducidaEstaenergaqueseobtieneenlosprocesosdecualquierreactorestransferidaaunmediolquidocirculante (metal o sodiofundido), queseutilizapara evaporar agua que se conducir a un"transformador" decalor ocondensador, dondepor medio de turbinas producir electricidad.26

!j,l. Segunda lnea' de defensal'Il Un medio de contener y eliminar losdesechos radiactivosEl cornbustible'' enun reactor eseluranio, ste seincrusta enformadecartuchoslargos ydelgados,que se encuentranrecubiertos de aceroinoxidableu otras aleaciones.Cuando tales cartuchos ya han absorbidodemasiadasimpurezas, laabsorcindeneutronesse hace mslenta, ylos cartuchos de combustiblese debenretirar. Ental momentolos desechosseencuentran ms concentrados, son ms radiactivosy peligrosos.Por consiguiente, se tratar, nuevamente elcombustible que se consumi, el uranio y elplutonio han de recobrarse, y los desechos seeliminarn apropiadamente.La eliminacin de los desechos representa un graveproblema, debido a la serie de complicadasoperaciones, resultado de su manipulacin.Los ltimos objetivos son:concentrar los desechosradiactivos lo ms posible, con la finalidad deahorrarespacioyalmacenarlosdondenocausendaos.Es importante sealar que inicialmente losdesechos seencuentrana temperaturasmuy altaspara poder ser manipulados, con el tiempo sesolidifican y as se vuelven manejables.El tratamiento de los desechos implica todo unproceso de concentracin, manipulacin ytransporte de un lugar a otro.5 Es la sustancia que reacciona qumicamente con otra sustancia .paragenerar calor, o que produce calor medianteprocesosnucleares.El tipode operaciones que pueden llevarse a caboparamanejar losdesechoscambiaamedidaquetranscurre el tiempo.La etapa final que se considera ptimaactualmente, consiste en colocar, concentrar ysolidificar los desechos ya fros, en una mina o unacuevadesal, abandonadas,seesperaquestaspermanezcansecasysintrastornos durantemilesde aos.Otro procedimiento, consiste en amalgamar eldesechoconunaespeciedecementocaliente, elcual es inyectadoenlasgrietassubterrneasderoca biolgicamente estable, donde se endurecer,y formar parte de la corteza terrestre.Aguabajo p r e ! i ~ n155Kg POT cm")Tomado de AmosTurk.Ecologa - Contaminacin- Medio Ambiente. McGraw - Hilllnteramericana, Mxico,p. 73.R Procedimientos para protegerse contra laliberacin accidental de material radiactivoEl criterio de seguridad que se maneja, se refiere aque una triple capa de seguridad de defensadisminuye todo accidente, hasta convertirlo en algocasi inconcebible. Existen diversas lneas; que son:~ La primera lnea de defensa consiste enagregar factores de seguridad en el diseoelemental, en la construccin y en elfuncionamiento del reactor. Por ejemplo, elcombustible nuclear no es uranio puro, sinoms bien una forma de aleacin de uranio(bixido de uranio), que puede evitar unareaccin en cadena de mejor forma que eluranio puro.Adems en esta forma el revestimiento delcombustible est protegido contra rupturas.El combustible que se utiliza frecuentemente esuranio-238 (no fisionable), que se enriquececonuranio-235(fisionable)encantidadesmuybajas, lo que garantiza que en caso de una fallaen todoslos sistemas de proteccin en diseo,el reactor no funcione como una bombaatmica.CURSODE BIOTICA~ La segunda lnea de defensa, se fundamenta enel supuesto dequelossistemas delaprimeralnea fallen.Todoslosmecanismosdeenfriamientotienenal menos dos sistemas independientes deapoyo. Si los sistemas de energa del quedependen talesmecanismos deapoyofallarantambin, se cuenta con fuentes de energaexterna, y si an as fallaraeste suministro, secuenta con generadores de diesel o similares.Tales mecanismos de apoyo son tan complejos,que estn dispuestos de tal forma que surespuesta es la indicada para cualquiertipodeproblema que llegase a presentarse, siendocompletamenteautomatizadas por lo que sedescarta el error humano..... La tercera yltima lnea de defensa suponelafalladetodaslasmedidasanteriores. staseencuentraformadapor unaestructuramasivade contencin compuesta por losas de un metrode grosor reforzadascon unforro de.aceroimpermeable al vapor, que protegen al reactor ya los generadoresde vapor. Estalneaestdiseada para soportar cualquierembatedelanaturaleza (terremotos, huracanes, etc.)yparacontener todaslaspartculasquepuedenserliberadas al exterior (se filtren).Cot'!.::relQfute.n':.HJu,de1rnde gtucw,Con 1otra- dco- L:C;QtO/' mJClrmcllblC' ni vaporPeoteccr oec ruea lB'tadfac:inTomadode Amos Turk. Ecologia - Contaminacin - Medio Ambiente. McGraw - Hilllnteramericana, Mxico,p. 77.Debidoalaimportancia 'quetieneactualmentelaenerga nuclear, es necesario considerar losriesgosdesta, yrecordar quefuentescomoelpetrleo y el carbn no son eternas (norenovables), por loquesenecesitabuscar algunafuente alternativa de energa.Incluso en los mejores diseos con funcionamientoslibresdeaccidentes, algunamateriaradiactivaes27COLEGIO NACIONAL DE MATEMTICASliberada al aire o agua fuera de la planta. Laradiactividad se aprecia mejor entrminos de ladosis queseimponea unapersona, y segn datosse ha calculado que la industria nuclear norepresenta ms de cinco muertes al ao en la/ Actividades=Conteste las siguientes preguntas:poblacinfueradecualquierplantanuclear,quealcompararse con las ocasionadas por lacontaminacinproductodecombustindepetrleoy otros contaminantes resultara muy baja.1. Qumecanismo eselque seencarga decontrolar (retardar)laenerga enlosneutronespresentesen unreactor?2. Qu funcn tienen los mecanismos de la segunda lnea de proteccin enunreactor?3. El hecho deestablecer enunreactor unaterceralneadeproteccin, consistente enunalosa deunmetro de espesor reforzada concapas de lmina de acero permeable, tiene como fn:4. Cul esla funcin del transformador?5. De qu material puede estar hecho unmoderador?28CURSODE BIOTICANaturales

1", .Gaseosos'< ' ." ppm're natural o pUro'" ATMSFERAContaminacin del airePropsito: que el estudiante determine la importancia del aire para la vida, el significado departes por milln (ppm), la diferencia entre aire puro y contaminado, el origen decontaminantesprimarios-secundarios.1. . AtmsferaLa atmsfera se encuentra sobre la superficieterrestre y a travs de sta ingresa la energa solar,consiste de cuatro capas concntricas que sedistinguen por sus diferentes temperaturas. Troposfera: es la capa ms baja, cercana a laTierray tiene un espesor aproximado de10kmy cubre casila totalidad de todos los puntos dela superficie terrestre, incluso los picosmontaososmselevadosquecasi alcanzansus lmites.Alrededor del 75%detodaslasmolculasdelaatmsfera estncontenidasenestacapa. Ensulmite externo, la temperatura est por debajo de los-50C. Casi todoslosfenmenosincluidosbajoeltrmino general de"condicionesatmosfricas" seproducen dentro de la troposfera..,. Estratosfera: seextiendehastaunaalturade50 km, aqu la temperatura se incrementa y ensu lmite superior es un poco inferior a latemperatura de la superficie terrestre. La raznpara este calentamiento es la capa de ozono.... Mesosfera: hay un decremento de latemperatura a medida que disminuye laconcentracin de la capa de ozono..,. Termosfera: por encima de la mesosfera,encontramos otra de las sorprendentesinversiones trmicas, se incrementa latemperatura, ya que las molculas de latermosfera no estn protegidas de lasradiaciones solares.2. El AireEl aire es una mezcla gaseosa sin olor ni sabor quees indispensable en la Tierra.En cadaaspiracinel hombreymuchosanimalesllenandeairesuspulmones, unapersonaadultainhala de13000 a15000 litros deaireporda. Lacalidad del aire que inhalamos no slo esimportante para la salud de nuestros pulmones sinoque de ella depende la pureza de nuestra sangre, lacapacidad de nuestro organismo para sintetizaralimentos, laeliminacindelosproductos txicos,laenergadenuestrosmsculosy lacalidaddenuestra vida.Al fenmeno en el que ciertas sustancias alcanzanconcentracioneslo suficientemente elevadassobresunivel ambientalnormal yalteranla composicinnatural de la atmsfera, se le denomina comocontaminacin del aire.Esimportante sealarquela contaminacinesunfenmeno que puede ser ocasionado por el hombreopor lapropianaturalezacomoserael casodeunaerupcinvolcnica, algnincendionatural enlos bosques ola simple dispersin del polen comoparte del fenmeno biolgico.Por tal razn,la contaminacin del aireesunodelos problemas ambientales ms importantes, que esocasionadopor lasactividadesdel hombre, talescomo las industriales, comerciales, domsticas yagropecuarias.29Da cmo resultadoCOLEGIO NACIONAL DE MATEMTICAS3. Expresiones de la concentracin: gases ypartculasPara poder establecer una idea ms precisadelimpactodela contaminacinse estudiarnalgunasexpresionespara designar la concentracindeunasustancia,que es la cantidadde esta materia en unvolumen determinado de espacio, o queproporciona otra materia.Las concentraciones de los gases6del aire seexpresangeneralmenteenrazonesdevolmenes,o de materia.Las partes por milln (ppm), son unidades demedidadeconcentracin eindicanqueunaparteentre un milln, de algunasustanciapertenece o esalgn otro elementoextraoo diferente, que puedeser un contaminante, esto se esquematiza acontinuacin:rI!Airepuro, slocontieneelementosnaturalesy normalesdel compuestollamado"Aire",estoes:999999unidades+Una unidad deS02, que es uncontaminantedel airemicrmetros es igual a 1cm) y una particula dealgn virus con una dimensin de 1/100micrmetros. Debido a la diferencia de tamaosuna partcula de la medida de un virus sedepositar en lasuperficie ms lentamentede loqueloharaunapartculamsgrande, comounagotadelluvia. Estasituacinvaaocasionar quesustancias contaminantes como el humopermanezcanduranteun gran tiemposuspendidas,con lo que se origina un dao mayor en lacomposicin del aire.4. Aire puro y aire contaminadoSehahabladodel airecomoelementosusceptiblede ser contaminado, pero, de qu est compuestoeste aire?El aire esuna mezcla con composicinen volumendeaproximadamente 78%de nitrgeno, 21%deoxgenoy1%deotrosgases (comoel Helioquetieneunaconcentracin de5ppm). Estevolumenestpropensoaseralteradopormateriano viable(noprocedentedealgnser vivo), comoel polvovolcnico, latierraoel vapor deagua; omateriaviable(procededelavida), comoalgunapartedelcuerpo de uninsecto o materia vegetal como elpolen.El aire que se considera "puro", se encuentraconstituido especficamente por:Airecontaminado, porcontener una unidadde S02, que es unmaterial extraoconsideradocontaminante; esto es:1 ppm de S02Enesta ilustracin vemos que unappmsignificaque en un milln de unidades deeste aire, unaunidadesun volumendeS02' queal unirsealasotras999999unidadessecontaminanyproducen"Aire contaminado".Aunque tal expresin es la ms usual noes lanica, yaqueal utilizarcantidadesomedidasanmspequeasnosvalemosdeexpresionescomo:una ppb (partes por 1000 millones o billones).Los contaminantesdel aireno son slo gases, sinotambinpartculasslidasolquidastransportadaspor el aire como gotas de agua.Todas estas concentraciones de partculas seexpresan en trminosde peso del contaminanteporunidad de volumende aire.Pero, por qu es importante el peso de unapartcula contaminante? Como ejemplo de esto,tomaremos una gota de lluvia, que tiene unadimensin de 1000Jlmaproximadamente (100006Selesllamagasesalas sustanciasdispersasen el aire comomolculasindividuales.30COMPOSICiN DEL AIRESECONATURALAIREPUROGas Concentracin %en nornNitrqeno N2780900 78.09Oxaeno O2209400 20.94Gases inertes (argn, 9325 0.93nen, helio, criptn yxenn)Bixido de carbono CO2315 0.03Metano CH41Hidrqeno H20.5CONTAMINANTES NATURALESGas Concentracin enm0.520.02Cuando existen variaciones en cualesquiera deestas cantidades, se producen efectos pocodeseablescomopor ejemplo: si el aire tienemayorcantidad de CH4se puede tornar explosivo y sicontieneuna concentracinigual a10% de CO2sevuelve venenosopara cualquier ser vivo.Porlo tanto, estas variacionesenlos componentesdel aire, puedenser causantesde trastornosen sumedio y, en algunos casos llegan a ser mortales.5. Contaminantes gaseosos del airea) xidos de CarbonoAl ser un compuesto natural el CO2,no esconsideradocomocontaminante, pero estocambiacuando sequemael petrleo, el carbnoel gasnatural,ya quese producen grandes cantidadesdeCO2Este contaminante posee la propiedad de poderabsorberla radiacin infrarroja del Sol (el calor), porlo que en grandes concentraciones en la atmsfera,provoca que la temperatura ambiental se eleve. Lasreaccionesqumicasde la combustindel carbnydel gas natural, son:C + O2-- CO2en el carbnCH4 +202--C02 + 2H20en el gas naturalOtro contaminante de esta clase es el COmonxidodecarbono(productodelacombustinincompleta del carbn), este gas es incoloro,inodoroynoirritante, perosumamentetxico. Seproduce principalmente por lacombustin de losmotoresdelos autos,elnivel mximopermitido deconcentracin parael hombreesde25a50ppm,yaqueen concentraciones mayores (1000ppm),puede producir desmayo y en cuatro horas lamuerte.Estecontaminante interfiereconel transporte deloxgeno en el torrente sanguneo, al combinarsecon la hemoglobina forma carboxihemoglobina(HbCO), queevitaal unirseaestahemoglobinaeltransportenormal del oxgeno. La reaccin qumicadel rnonxldo de carbono es:- 2COb) Compuestos que contienen carbono ehidrgeno, o carbono, hidrgeno yoxgenoLos primeros de estos compuestos son losllamados hidrocarburos (carbono e hidrgeno), y lossegundos se llaman hidrocarburos oxigenados osolamente oxigenados (carbono, hidrgeno yoxgeno),aqu se incluyen varias clases.Estos compuestos son arrojados a la atmsferacomo producto de la combustin incompleta detodosloscombustiblesquecontengancarbono, encombinacincon monxido de carbono.Cuando se evaporan ciertos liquidas como lagasolinaoel rociadodepintura, se contribuyealacontaminacinde la atmsfera.Los efectos de tales sustancias son diversos,algunos materiales son cancergenos (producenCURSO DE BIOTICAcncer), malolientes o irritantes y otros soninofensivos.c) Compuestos quecontienen azufreDeloscompuestosquecontienenazufre, losmsrepresentativossonel bixidodeazufre(S02) yeltrixido de azufre (S03)'El S02esel contaminantedel aireindividual mspeligroso, puesto que en altas concentraciones,ste ha ocasionado la muerte de personas(desastre de Londres).El S02o cualquiercompuestoque contengaazufrese encuentra presente en el carbn y en el petrleo,y la combustin de estos para obtener calor yenerga produce S02'S+02 --... S02Este contaminante al oxidarse en la atmsferacomo consecuencia de la luz solar, produce trixidode azufre.2S02+ O2 - 2S03Otro efecto de estos contaminantes, es el hecho dequealgunosal combinarseconel medioambiente,en alguna forma cambian su estructura y se formancontaminantes ms agresivos que los originales.Tal esel casodel trixidodeazufre(S03) quealintroducirse directamente junto con el S02 comoproducto de la combustin, reacciona con lahumedaddel medioformandounanubedecidosulfrico, que es capazde destruirmedias de nylony degradar al mrmol (lluvia cida).Otro compuesto que proviene del azufre es el cidosulfhdrico o sulfuro de hidrgeno (H2S),que secaracteriza por tener unolor parecido a huevospodridos. Estecompuesto tambin ennegrece loscoloresdebasedeplomo yesms venenosoqueel mismo monxido de carbono.Cualquier xidodeazufreinhibeel crecimientodelas plantas y es letal para algunas de ellas.Cuando los contaminantes del aire sufrentransformaciones en el momento en que hacencontactoconel medioambiente, seclasifican deacuerdoasuorigen, por loqueuncontaminanteque se introduce directamente a la atmsfera (comoel delosescapesdelosautomviles), sedesignacomo contaminante primario, mientras que loscontaminantes que se originan de estos primarios alreaccionar conlaatmsferacambiansuestructuray se llaman contaminantes secundarios.d) Compuestos que contienen nitrgenoCompuestoscomoel xidodenitrgeno(NO)oelbixido de nitrgeno (N02),llamados contaminantesprimarios, se producen en cualquier proceso de31r'~ ' ",;.,'r.iiLCOLEGIO NACIONAL DE MATEMTICAScombustin conpresencia deaire(porqueexistenoxidaciones del nitrgeno atmosfrico a lastemperaturas de la llama).El rnonxido de nitrgeno (NO) es un gasperfumadoagudoa temperatura ambiente,mientrasqueel dixido denitrgeno (NOtieneunfuerteolor speroy es un lquidoa temperaturaambiente,que se convierteen un gas rojizo a los 21C.Algunosotroscompuestosdenitrgeno, derivadosdel amonaco (NH3) , son llamados aminas,malolientesy huelen a pescadopodrido.El monxidodenitrgenoseformaporlareaccindel oxgeno y del nitrgeno en el ambiente,producto de altas temperaturas durante lacombustin decombustiblesfsiles, serepresentaas:El bixidodenitrgenoesproductodelareaccindeestemonxidodenitrgenoconel oxgenodelaire.2NO + O2 2N02Los xidosdenitrgenoselanzan al aire desdelosvehculosa motor,al quemarse el carbn,el aceite,oel gas natural, y durante procesos tales comosoldadura dearco, electrochapado, grabado, ydealgunos explosivos (dinamita).Losdaos ocasionadosenel organismo humano,vandesdelapercepcin deunolor desagradableen el ambienteaunacongestinpulmonar graveeinclusola muerte, esodependede la concentracindel contaminante (N02) y el tiempo que se estexpuestoa ste.e) Ozono y oxidantesEl aire "normal" se compone de entre otroselementosdeozono(03) , peroenconcentracionesms elevadas de las normales es sumamentetxico.Seha establecidoquela concentracinmximadeozono, que cualquier trabajador puede respirardurante una jornada de ocho horas, en unaindustria,no debe ser mayor de 0.1ppm.El ozonose producede formanatural por los rayos,yesaeslaraznpor la quesuolor picanteseharelacionado posiblemente con el aire libre y laaccin purificadora de la lluvia.Cuandoel ozonoescontaminantepuedeproducirirritacin de la nariz y la garganta, prdida decoordinacinmuscular y cansancio.Losoxidantes songasesqueserelacionanconelozono, productodereacciones enhidrocarburosyvaporesorgnicosconxidosdenitrgenoalaluzsolar. Suspropiedadesencomnincluyenefectostxicos e irritantes particulares, sobre los seresvivos (animales y plantas), y pueden inclusoproducirgrietas en el cauchonatural.32Los contaminantes denominados oxidantes sontpicosdezonas urbanas asoleadas, dondeexisteun trfico muy pesado (Mxico, Los ngeles,Londres, etc.), y su componente visible sedenomina como "smog".f) Fluorurodehidrgenoo cido fluorhdrico(HF).Los contaminantesde estetipo son particularmentedainos a la vegetacin, por lo que provocangrandes prdidas entre los agricultores. Sinembargo, estos contaminantes los producenespecficamente industriascomo la del aluminio.6. Contaminacindel aire por partculasLos aerosoles, humosy vaporespueden ser slidoso lquidos Ysu dimetro es inferior a un micrmetro.Porsuparte, lospolvossonpartculasslidasqueson mayores de un micrmetro.Las partculas de slidos en ungas seconocencomo macro-partculas (humos o polvos).La velocidad en que una partcula se puededepositar en el suelo depende del tamao de lamisma. Estas partculas pueden tener diferentesgrados decontaminacin, quevandesdesimplesirritaciones en ojos, nariz y garganta, hastaobstaculizar latransmisin de calor del Sol a laTierra, al reflejar una parte de estos rayos alespacio.De acuerdoconsu origen, las partculasse dividenen: partc