Ejercicios

EJERCICIOS

1 Nuestro lugar en el universo

1.1 Las palabras que se atribuyen a Galileo, las pronunciase o no, se han convertido en el símbolo de la fuerza de la razón científica frente a la sinrazón de los prejuicios. Pero no fue el primero que padeció por sus ideas científicas, otros, como Giordano Bruno, le precedieron; tampoco fue el último. Busca información sobre Giordano Bruno y las circunstancias que le rodearon. Giordano Bruno (1548-1600) nació en Nola (Italia). A los 15 años ingresó en la orden de los dominicos y fue profesor en Nápoles. Acusado de heterodoxia, tuvo que huir. Obtuvo gran éxito como profesor de filosofía en París y en Oxford. De vuelta a Italia, en 1592, fue denunciado a la Inquisición, juzgado y condenado por hereje a morir en la hoguera. Defensor del modelo heliocéntrico de Copérnico, sus obras más importantes son La cena de las cenizas, en la que utiliza la teoría heliocéntrica como metáfora de la presencia de Cristo en la Eucaristía, y Sobre el universo infinito y los mundos en el que defiende la pluralidad de mundos habitados. 

1.2 Para el sistema heliocéntrico el Sol está inmóvil y ocupa el centro del universo, la Tierra y los demás planetas giran a su alrededor, la Luna gira alrededor de la Tierra, mientras que las estrellas se encontrarían fijas a una lejana esfera inmóvil. Indica cuáles de estas ideas se consideran hoy correctas y cuáles no. Son correctas: la Tierra y los demás planetas giran alrededor del Sol, la Luna gira alrededor de la Tierra. No son correctas: el Sol está inmóvil y ocupa el centro del universo, las estrellas se encuentran fijas a una lejana bóveda inmóvil. 1.3 A veces se afirma que el descubrimiento del tiempo profundo supuso un cambio en nuestra concepción del mundo tan importante como la revolución copernicana. ¿En qué crees que puede basarse esa afirmación? El descubrimiento del tiempo profundo supuso saber no solo que la edad de la Tierra era inmensamente grande (4560 millones de años), sino que la mayor parte de ese tiempo había transcurrido sin la presencia de la especie humana y, por tanto, el mundo tenía sentido sin Homo sapiens y no podía considerarse como algo creado para esta especie, que perdería así su posición central.

1.4 A Una historia con altas y bajas Plutón no ha sido el primer cuerpo celeste que perdió su condición de planeta. La historia de la astronomía, y con ella nuestras ideas sobre la estructura del sistema solar, viene marcada por el listado de planetas. Así, para el sistema geocéntrico los planetas eran Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno, pero también la Luna y el Sol, aunque no la Tierra. La tabla recoge las altas y bajas en el listado de planetas. Año Alta Baja 1543 1781 1801 1802 1804 1807 1845 1846 1847 1848 1849 1850 1851 1852 1930 2006 Tierra Urano Ceres Palas Juno Vesta Astrea Neptuno Hebe, Iris, Flora Metis Higea Parténope, Irene, Victoria, Eunomia Egeria Todos los asteroides Plutón Sol, Luna a) ¿Qué ocurrió en 1543 para que se incorporase la Tierra al listado de planetas y se eliminasen el Sol y la Luna? b) ¿En qué momento histórico ha sido más largo el listado de planetas? ¿Cuántos había? Plutón Saturno Júpiter Marte Venus Sol Mercurio Luna Tierra Saturno Marte Júpiter Venus Tierra Mercurio Sol Urano Saturno Júpiter Tierra Marte Sol Mercurio Venus Ceres Palas Juno Vesta Geocéntrico (anterior a 1543) 1543 1825 c) En 1852 son eliminados de la lista de planetas un conjunto de cuerpos celestes que pasan a ser considerados asteroides. ¿Crees que puede haber algún paralelismo con la decisión en 2006? 4 Solucionario a) En 1543 se publicó la obra de Copérnico De revolutionibus Orbium Coelestium que defendía el sistema heliocéntrico. b) El listado de planetas ha sido más largo en 1851, incluía 23 planetas. c) Sí, en 1852 se decide hacer una definición más restrictiva de planeta que la existente hasta entonces y como resultado de ella el listado de planetas quedó reducido a 8. Conviene aclarar que mientras que los cambios introducidos en el listado de planetas de 1543 se hicieron como consecuencia de la nueva propuesta científica, el sistema heliocéntrico mostraba que la anterior estaba equivocada (de manera que ni la Luna ni el Sol eran planetas y en cambio sí lo era la Tierra), el cambio de 1852 y el de 2006 no se hacen en virtud de ninguna aportación teórica importante que modifique el conocimiento que se tiene sobre estos cuerpos, simplemente se trata de una nueva clasificación que se considera mejor sustentada, menos arbitraria.

1.5 ¿Si se descubriera en el cinturón de Kuiper un cuerpo celeste del tamaño de Marte debería considerarse un planeta? Justifica la respuesta. No podría considerarse planeta ya que, aunque fuese esférico y de tamaño suficiente para ser considerado planeta, no habría despejado su órbita. En consecuencia debería considerarse planeta enano.

1.6 En la órbita de Júpiter hay un gran número de satélites, así como asteroides, los Troyanos. ¿Cómo se diferencian los Troyanos de los satélites de Júpiter? Se diferencian porque mientras que los satélites de Júpiter orbitan en torno a este planeta, los Troyanos no lo hacen, sino que orbitan en torno al Sol siguiendo una trayectoria similar a la de Júpiter.

1.7 A ¿Qué nos dicen los cráteres? La superficie de Mercurio está plagada de cráteres, igual ocurre con la de la Luna y con la de muchos asteroides. Cualquier cuerpo de nuestro sistema solar que puede tener cráteres los tiene. Estos cráteres no son de origen volcánico sino que se han formado como consecuencia del impacto de asteroides u otros cuerpos celestes. a) ¿Habrá cráteres de impacto en Júpiter? ¿Y en el Sol? Justifica la respuesta. b) ¿Por qué hay en la Tierra muchos menos cráteres de impacto que en la Luna? c) ¿Qué papel han podido desempeñar los impactos de asteroides en la evolución del sistema solar? Superficie de la Luna. Superficie de Mercurio. a) No puede haber cráteres de impacto en Júpiter ni en el Sol porque no son cuerpos rocosos. b) Por varias razones, las más importantes son que las 2/3 partes de la superficie terrestre están cubiertas por el mar y, sobre todo, porque la Tierra es un planeta geológicamente activo, de manera que los cráteres de impacto que se forman son pronto eliminados por la erosión, la sedimentación o por otros procesos geológicos. c) Que los cráteres de impacto se encuentren en todos los cuerpos del sistema solar en los que este tipo de huellas pueden formarse y mantenerse indica que los impactos han sido la norma, y constituye una de las bases más sólidas de la teoría planetesimal: los cuerpos del sistema solar se habrían formado por acreción de otros menores.

1.8 ¿La teoría planetesimal explica por qué giran todos los planetas en el mismo sentido que lo hace el Sol? Sí, porque todos se han formado a partir de los materiales de la misma nebulosa giratoria. El sentido de giro del Sol y de los planetas sería el de aquella nebulosa inicial.

1.9 ¿Cómo justifica la teoría planetesimal que las órbitas de todos los planetas se sitúen en el mismo plano? Se encuentran en el mismo plano porque es el plano que ocupaba el disco giratorio en torno al protosol.

 1.10 A Escalas y distancias astronómicas Ninguna de las representaciones del sistema solar que aparecen en libros, revistas o imágenes de internet se hace a escala respetando las proporciones de sus tamaños y distancias, y es así porque no puede hacerse de otro modo. Si representásemos el Sol con el tamaño de una naranja, la Tierra sería como la cabeza de un alfiler situada a 15 metros de distancia, Marte sería un granito de arena situado a 23 metros, Júpiter sería una cereza situada a 77 metros, y Neptuno sería un guisante ubicado a 450 metros de la naranja. Un inmenso vacío habría entre todos estos cuerpos. a) Supongamos que queremos hacer una maqueta del sistema solar a la escala descrita en un campo de fútbol (sus dimensiones son 105 m de largo x 70 m de ancho). Situaremos la naranja en el centro y supondremos que las órbitas planetarias son circulares. ¿Cuántas órbitas de estos planetas cabrán? b) ¿Cuánto habría que reducir la escala para que pudiera entrar la órbita de Júpiter en el campo de fútbol? c) ¿Cuáles de estos cuerpos celestes se podrían ver desde la grada? a) Cabrían solo las órbitas de los planetas interiores: Mercurio, Venus, Tierra y Marte. b) Habría que reducir la escala hasta algo menos de la mitad (45%). c) A esta escala, solo se vería el Sol y con mucha dificultad.

1.11 Júpiter se encuentra a una distancia media del Sol de 778 millones de km, mientras que Neptuno está a 4497 millones de km. ¿A cuánto equivalen estas distancias en UA? ¿Cuánto tarda en llegarle a cada uno de estos planetas la luz del Sol? Júpiter está a 5,18 UA, y Neptuno a 30 UA. A Júpiter tarda en llegarle la luz del Sol 43 minutos, mientras que a Neptuno tarda 4 horas y 10 minutos.

1.12 ¿Por qué es más difícil ver los planetas extrasolares que las estrellas? Porque los planetas tienen un tamaño menor y, sobre todo, porque se encuentran a menor temperatura.

1.13 Si representamos la Vía Láctea como un disco de 10 cm de diámetro y mantenemos la escala, ¿a qué distancia deberíamos situar la galaxia más cercana? A la vista de esta representación, ¿sería correcto decir que las galaxias pueden encontrarse relativamente cercanas unas a otras? A esa escala, la galaxia más próxima se situaría a 8 cm y puede decirse que se encuentran relativamente cercanas ya que, en un cúmulo de galaxias, la distancia que separa unas galaxias de otras es algo menor que el diámetro de cada una de ellas.

1.14 Supón que en una chimenea hidrotermal se formasen en la actualidad compuestos orgánicos a partir de inorgánicos, ¿podría completarse la síntesis prebiótica? Justifica la respuesta. No podría completarse la síntesis prebiótica ya que esa materia orgánica sería utilizada como nutriente por microorganismos. LA CIENCIA Y SUS MÉTODOS

1.19 El astrofísico estadounidense Frank Drake elaboró una ecuación, conocida como la fórmula Drake, para calcular cuántas civilizaciones extraterrestres cabe esperar que existan. Busca información sobre esta fórmula. La fórmula propuesta por F. Drake es: N = R* · fp · ne · fi · fc · fl · L. Donde: N = Número de civilizaciones comunicativas. R* = Número de estrellas en formación (parecidas a nuestro Sol). fp = La fracción de esas estrellas que tienen planetas. ne = Número de planetas como la Tierra, por sistema planetario. fi = La fracción de esos planetas donde se desarrolla la inteligencia. fc = La fracción de esos planetas capaces de comunicarse. fl = La fracción de esos planetas donde se desarrolla la vida. L = El tiempo de vida de las civilizaciones capaces de comunicarse.

1.27 ¿Somos marcianos? Lee el siguiente texto y responde a las cuestiones que se plantean: “Los diecinueve meteoritos marcianos que han llegado a la Tierra no están demasiado alterados por choques ni altas temperaturas (se ha demostrado que la temperatura del ALH84001 en su salida fue inferior a 40ºC), lo que significa que tuvieron un despegue relativamente suave. El gran problema de la panspermia es el viaje interplanetario. En el espacio, al vacío y a la temperatura cercana al cero absoluto hay que añadir la radiación, intensa en las órbitas interiores. Y todo ello durante largo tiempo. […] Sorprendentemente, algunos microorganismos terrestres pueden soportar (al menos durante tiempos cortos) estas duras condiciones. […] Teniendo en cuenta que a lo largo de la historia del sistema solar podrían haber llegado a la Tierra millones de toneladas de rocas marcianas, y que basta una sola célula viva para contaminar todo un planeta, las probabilidades no son despreciables.” ANGUITA, F.: Biografía de la Tierra, Ed. Aguilar. a) ¿Cuáles son las situaciones más críticas que debe superar un organismo para sea posible la panspermia? b) ¿De qué datos a favor de la panspermia se dispone? c) ¿Son concluyentes estos datos o solo nos dicen que esta hipótesis es posible? d) En Marte no se ha encontrado vida, ¿tiene sentido que allí se hubiera originado y a partir de allí extendido a la Tierra? 10 Solucionario a) Los tres momentos críticos son: 1) el impacto inicial que debe recibir el astro con vida para que su contenido se disperse y pueda llegar a la Tierra; 2) el viaje interplanetario, durante el cual deberá soportar temperaturas muy bajas y alta radiación; 3) la llegada a la Tierra, entrada en contacto con la atmósfera y con la superficie del mar o de los continentes. b) Se dispone de datos como la presencia en algunos meteoritos, como el Murchison, de numerosos compuestos orgánicos, entre otros numerosos aminoácidos, algunos de ellos similares a los terrestres, levógiros, pero otros dextrógiros. O la presencia de trazas que podrían ser de microorganismos fósiles (ALH84001). c) No, no son concluyentes, solo apuntan a que esta hipótesis podría ser más plausible de lo que se pensaba. d) Sí tiene sentido. En Marte no se dan hoy las condiciones adecuadas para la existencia de vida pero nada impide que las hubiese en el pasado 

 1.29 La historia del universo en un año Las grandes cifras que hay que manejar al hablar de la formación del universo, o del sistema solar, hacen difícil hacerse una idea relativa del tiempo para cada fase. Una manera es transformar la historia del universo en un año y situar en él, proporcionadamente, los grandes acontecimientos. La tabla muestra los acontecimientos ocurridos y el momento en que sucedieron. Calcula su equivalencia en un año. Suceso Big Bang Formación de primeras estrellas y galaxias Formación del sistema solar Formación de la Tierra Vida en la Tierra Desaparición de los dinosaurios Hoy Antigüedad (m. a) 13 700 13 500 4 600 4 560 3 800 65 0 Equivalente anual 1 de enero, 6 de enero, 31 de agosto, 1 de septiembre, 21 de septiembre, 30 de diciembre, 31 diciembre,  0 h 8 h 11 h 12 h 18 h 6 h 24 h

TEMA 2

 2.1 ¿Qué nos hizo específicamente humanos? ACTIVIDADES ¿Conoces el nombre de la teoría científica que permitió superar cada una de las falsas evidencias de sentido común? — Que nadie haya visto a una especie transformarse en otra, evidencia que este cambio no ocurre. — Los continentes no se desplazan. Si lo hicieran lo notaríamos. ¿Cuál es el error de observación o de interpretación que se comete en cada una de ellas? La teoría que permitió superar el fijismo biológico es la evolucionista (el darwinismo). El error de observación del fijismo está relacionado con la edad de la Tierra y el concepto de tiempo geológico. Solo cuando se partió de una Tierra de muchos millones de años de antigüedad se empezó a disponer de tiempo para dar entrada a procesos evolutivos. La teoría que permitió superar el fijismo geológico (inmovilidad de los continentes) fue el movilismo, primero en su versión “deriva continental” de Wegener y, finalmente con la teoría de la tectónica de placas. El error de observación en este caso también estuvo relacionado con el tiempo geológico, el desplazamiento de los continentes se produce a un ritmo lo suficientemente lento como para que resulte inapreciable a menos que se hagan mediciones muy precisas vía satélite.

 2.2 La observación de pinturas del antiguo Egipto, con más de 3000 años de antigüedad, en las que aparecían aves con idéntico aspecto al que tienen actualmente, fue utilizada por Cuvier como argumento a favor del fijismo. ¿Qué error subyace en esta “falsa evidencia” de Cuvier? En la observación de Cuvier está implícita la idea de una Tierra de unos 6000 años de antigüedad, para la cual los 3000 años transcurridos desde que se hicieron esas pinturas representarían la mitad del tiempo disponible para que se hubiesen producido cambios en las especies.

2.3 ¿Tu genotipo es igual al que tenías hace diez años?, ¿y tu fenotipo? El genotipo sí es igual al que tenías hace 10 años, pero el fenotipo no.

2.4 Ciertas películas narran historias de personas que viven de manera permanente en un medio acuático y les terminan saliendo branquias. ¿Es esto posible? ¿Cuál sería la opinión de un lamarckista sobre esta historia? No, no es posible que a una persona le salgan branquias aunque esté siempre en el agua. Un lamarckista diría que sí es posible siempre que transcurran varias generaciones en estas condiciones; la vida en el agua generaría la necesidad de un cambio en el sistema respiratorio que se adaptaría a las nuevas condiciones mediante la aparición de branquias.

2.5 A ¿Quién hace de seleccionador? La imagen muestra una población de escarabajos marrones que se alimentan de hojas verdes. En un determinado momento aparece un escarabajo que posee un color verde similar al de las hojas. a) Describe los procesos que ocurren en cada una de las imágenes. b) Asocia cada una de las ideas básicas de la teoría de Darwin a la imagen que mejor la represente. c) ¿Cuál habría sido la evolución de esta población de escarabajos si se alimentasen de las hojas secas del suelo? d) Si una población de escarabajos prefiere las hojas verdes y otra, las secas, ¿cómo evolucionaría su color? e) ¿Cabe la posibilidad de que una variación resulte ventajosa en un ambiente y perjudicial en otro? Justifica la respuesta. 12 Solucionario a) Imagen 1: En una población de escarabajos marrones aparece uno de color verde. 2: Como estos escarabajos viven sobre las hojas verdes, los que tienen ese color se mimetizan y los depredadores se comerán a los de color marrón que resultan más fáciles de detectar. 3: La mayor supervivencia de los verdes hace que comience a igualarse el número de individuos. 4: Los escarabajos verdes serán los más frecuentes en la población. b) La imagen 1 muestra las variaciones existentes entre los individuos de una población. La 2 muestra que no todos los individuos que nacen consiguen sobrevivir, y comienza a producirse una selección natural en la que sobrevive el mejor adaptado. 3 y 4: Los que sobreviven serán los que tendrán descendencia y transmitirán su variación ventajosa, de manera que la población cambia gradualmente. c) La selección habría sido la contraria, de manera que los eliminados serían los verdes. d) En este caso, la población que prefiere las hojas verdes terminará siendo de este color, mientras que las que prefiere las secas será de color marrón. e) Efectivamente, cabe la posibilidad de que una variación resulte favorable en un ambiente y desfavorable en otro; el ejemplo de los escarabajos podría valer.

2.6 Un problema con varias soluciones Las imágenes muestran la evolución del delfín y de la foca desde sus antepasados terrestres hasta la actualidad y la estructura ósea de una foca actual. a) ¿Todas las extremidades del antepasado del delfín se han transformado en aletas? b) ¿Qué analogías y diferencias encuentras entre los procesos evolutivos del delfín y de la foca? Estructura ósea de una foca a) Las extremidades anteriores del delfín sí se han transformado en aletas. Las posteriores, sin embargo, se han ido atrofiando y la aleta caudal es de neoformación, igual que la dorsal. b) En ambos procesos evolutivos se produce una adaptación al medio acuático, con la formación de aletas y la adopción de una forma fusiforme que mejora la movilidad en el agua. Sin embargo, el proceso seguido en cada caso es diferente; así, en la foca todas las extremidades se transforman en aletas, circunstancia que no ocurre en el delfín. Dicho en otros términos un mismo problema, la necesidad de desplazarse con agilidad en el medio acuático, es solucionado de dos formas diferentes, lo que muestra que el resultado de un proceso evolutivo nunca está previsto. Evolución del delfín

2.7 Un hongo parásito ataca a los cultivos de tomate y genera grandes pérdidas económicas. Para eliminarlo se utilizan productos químicos (fungicidas), pero los agricultores se quejan de que el producto va perdiendo eficacia y cada cierto tiempo deben cambiar a otro. ¿Cómo explicaría este hecho un lamarckista?, ¿cómo lo explicaría un darwinista? Un lamarckista diría que la presencia del fungicida ha inducido en los hongos unos cambios que les ha permitido adaptarse poco a poco, y se han hecho resistentes. Los hongos se habrían “acostumbrado” al fungicida. Un darwinista diría que entre la población inicial de hongos había algunos, pocos, resistentes al fungicida. Hasta ese momento se trataba de una variación neutra, es decir, no generaba ventaja alguna pero tampoco inconvenientes. La presencia del fungicida introduce un nuevo criterio de selección que hace que los que poseen esa variación ventajosa sobrevivan y tenga descendencia, con lo que cada vez será mayor el porcentaje de hongos resistentes.