biología nivel medio prueba 3 - ib documents past papers - year/2010 examin… · prueba 3...

8810-6036 28 páginas

N10/4/BIOLO/SP3/SPA/TZ0/XX

Miércoles 3 de noviembre de 2010 (mañana)

biologíaNiVEl MEDioPRUEba 3

INSTruccIONeS PArA LOS ALuMNOS

• escriba su número de convocatoria en las casillas de arriba.• No abra esta prueba hasta que se lo autoricen.• conteste todas las preguntas de dos de las opciones en los espacios provistos. Puede continuar

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1 hora

Número de convocatoria del alumno

0 0

© International Baccalaureate Organization 2010

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Opción A — Nutrición humana y salud

A1. El raquitismo, una enfermedad causada por un receptor de vitaminaD (VDR) defectuoso,sepuedeprevenirconunaaltaingestadecalcio.Paracomprobarlo,sellevóacabounaseriedeexperimentos.Losresultadossehanrepresentadoenlassiguientesgráficas.

En la gráfica A se representan las variaciones en los niveles de calcio en sangre tras unaadministración de calcio en ratones normales, con y sin adición de vitamina D. TambiénserepresentalavariaciónenlosnivelesdecalcioensangreenratonesmutantesquepresentanunafaltadereceptordevitaminaD.

EnlagráficaBserepresentanlasvariacionesenlosnivelesdecalciotraslaadministracióndecalcioenratonesnormalestrashaberseguidoduranteunasemanaunadietabaja,mediayaltaencalcio.

Gráfica A

Variaciónenlosnivelesdecalcioensangre

/µmol

2,5

2,0

1,5

1,0

0,5

0

Clave: ratonesnormales+calcio+vitaminaD ratonesnormales+solocalcio ratonesmutantes+solocalcio

0 2 4 6 8 10Tiempotraslaadministracióndelcalcio

/min

Gráfica B

Variaciónenlosnivelesdecalcioensangre

/µmol

2,5

2,0

1,5

1,0

0,5

0

Clave: ratonesnormales+dietabajaencalcio ratonesnormales+dietamediaencalcio ratonesnormales+dietaaltaencalcio

0 2 4 6 8 10Tiempotraslaadministracióndelcalcio

/min[S.J.VanCromphaut,M.Dewerchin,J.G.J.Hoenderop,I.Stockmans,E.VanHerck,S.Kato,R.J.M.Bindels,D.Collen,P.Carmeliet,R.Bouillonetal.

(2001)“DuodenalcalciumabsorptioninvitaminDreceptor-knockoutmice:Functionalandmolecularaspects”PNAS,98(23),pp.13324–9.Figure2(adapted).Copyright2001NationalAcademyofSciences,USA.]

(Esta pregunta continúa en la siguiente página)

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Véase al dorso


(Pregunta A1: continuación)

(a) Indiquelavariaciónenlosnivelesdecalcioensangreenratonesnormales10minutostraslaadministracióndecalcio,conysinadicióndevitaminaD.

ConvitaminaD: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

SinvitaminaD: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

[1]

(b) Comparelasvariacionesenlosnivelesdecalcioenratonesnormalesyenratonesmutantestraslaadministracióndecalcio.

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(c) Explique,usando lagráficaB, lasvariaciones en losnivelesde calcio en sangreparalosratonescondiferentesdietas.

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(d) DiscutasiloscientíficoslograronsustentarsuhipótesisdequeelraquitismocausadoporelreceptordevitaminaDdefectuosopuedeserprevenidomediantelaingestadegrandescantidadesdecalcio.

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A2. (a) (i) Resumalafuncióndelcentrodecontroldelapetitoenelcerebro.

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(ii) Resumalasimplicacionesparalasaluddeunapersonaquetengauníndicedemasacorporal(IMC)de16kgm–2.

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(b) Enumere, completando la siguiente tabla, las diferencias entre la leche humana ylalecheartificialparalaalimentacióndebebésconbiberón. [3]

Componente Leche humana Leche artificial

azúcar lactosa

proteína proteínadesoja

anticuerpos presentes

A3. Discutalasconsecuenciasdelosproductosconunaelevadadistanciarecorridaporlosalimentosdesdesulugardeorigen.

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Véase al dorso


Páginaenblanco

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Opción B — Fisiología del ejercicio

B1. Unosbiólogosmarinosevaluaronlasposiblesadaptacionesdelosmúsculosesqueléticosparamantenerelmetabolismoaeróbicobajocondicioneshipóxicas(conbajosnivelesdeoxígeno).Se tomaronmuestras demúsculos natatorios y no natatorios de los siguientes Pinnípedos:leonesmarinos (Eumetopias jubatus), ososmarinos (Callorhinus ursinus) y focas comunes(Phoca vitulina).

Semidiólaconcentracióndemitocondriasenlosmúsculosmuestreados.Seevaluólaactividaddeβ-hidroxiacil-CoAdeshidrogenasa(HAD),unaenzimausadapara laoxidacióndeácidosgrasosenlarespiración,paradiferentesconcentracionesdemitocondrias.

Clave:músculosnatatorios músculosnonatatorios leónmarino

osomarino

focacomún

leónmarino

osomarino

focacomún

ActividaddeHAD/unidadesdegramosmúsculo–1

80

70

60

50

40

30

20

10

00 2 4 6 8 10 12 Concentracióndemitocondrias/Vv

[S.B.Kanatousetal.(April,1999)“Highaerobiccapacitiesintheskeletalmusclesofpinnipeds:adaptationstodivinghypoxia”JApplPhysiol199986:1247-1256,figure3B.AmPhysiolSoc,utilizadoconpermiso.]


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Véase al dorso


(Pregunta B1: continuación)

(a) Indique la relación general entre la concentración de mitocondrias y la actividaddeHAD.

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(b) Distinga entre los músculos no natatorios de los leones marinos y los músculosnonatatoriosdelosososmarinos.

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(c) ComparelosmúsculosnatatoriosylosmúsculosnonatatoriosenlosPinnípedos.

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(d) Unos estudios realizados sobre focas comunes llevaron a plantear la hipótesisde que las reservas de grasas (triglicéridos) pueden jugar un papel importante enlaproduccióndeATP, especialmenteduranteelbuceo. Discutaestahipótesisusandolosdatosproporcionados.

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B2. (a) Rotulelaspartesdelasiguientemicrografíadelmúsculoestriado. [3]

I

II

III

[CoenA.C.Ottenheijm,LeoM.A.HeunksandRichardP.N.Dekhuijzen(2008)DiaphragmadaptationsinpatientswithCOPD._RespiratoryResearch_,9(12),doi:10.1186/1465-9921-9-12.©2008Ottenheijm_etal._;licenseeBioMedCentralLtd.]

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(b) Resumaelefectodelentrenamientosobrelacapacidadvital.

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B3. (a) Resumalosefectosdelejerciciodeintensidadmoderadaydelejerciciodealtaintensidadsobrelasfibrasmuscularesysobreelritmocardíaco.

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(b) Evalúe los riesgos y los beneficios del uso de transfusiones sanguíneas paramejorarelrendimientodeportivo.

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Opción C — Células y energía

C1. Se pueden controlar rutas metabólicas mediante la inhibición de los productos finales delasreaccionescatalizadasporenzimas.

La KASIII es la enzima inicial de la producción de ácidos grasos en plantas y bacterias.LossustratosparaestareacciónsonlaacetilCoAylamalonilACP.

Se crearon tres variedades diferentes de plantas, cada una con un genmutado diferente delaKASIII:M1,M2yM3.Seevaluólaactividadenzimáticadeltiponormal(silvestre)ydelas tres variedades mutantes, añadiendo y sin añadir el inhibidor, la dodecanoil ACP.La dodecanoilACP tiene una estructura similar a lamalonilACP. En la siguiente gráficaserepresentalaactividadmediadelasenzimas.

Clave: sininhibidor coninhibidor

Actividadenzimática/

µmolmin–1mg–1

7

6

5

4

3

2

1

0 Tiposilvestre M1 M2 M3

Variedadesdeplantas

[Abbadietal.,2010,“Knockoutoftheregulatorysiteof3-ketoacyl-ACPsynthaseIIIenhancesshort-andmedium-chainacyl-ACPsynthesis”,ThePlantJournal,24(1)pp.1-9,Figure4(adaptado).UtilizadoconpermisodeJohnWiley&SonsInc.]

(a) Indiquelaactividaddelaenzimadeltiposilvestresinyconelinhibidor.

Sininhibidor: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Coninhibidor: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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(b) Distinga entre la actividad enzimática sin el inhibidor en el tipo silvestre y enlasvariedadesmutantes.

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Véase al dorso


(Pregunta C1: continuación)

(c) Expliqueporquélaactividaddelaenzimadelasplantasdeltiposilvestrevaríacuandoseañadeelinhibidor.

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(d) Los científicos concluyeron que las enzimas de las plantas mutantes tenían unaactividadreducida,peroeraninsensiblesalainhibicióncausadaporladodecanoilACP.Evalúeestasconclusiones.

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C2. (a) (i) Indiquedosproductosdelaglicolisis.

1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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(ii) Explique el movimiento de H+ en mitocondrias y su importancia paralaquimiosmosis.

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(b) Indiquedosfactoreslimitantesdelafotosíntesis.

1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Véase al dorso


C3. Enlossiguientesdiagramasserepresentalaestructuradelahemoglobinaydelaqueratina.

Hemoglobina Queratina

[Fuente:OpenUniversity,OpenLearnLearningSpace.http://openlearn.open.ac.uk/mod/oucontent/view.php?id=398484&section=2.9#back_longdesc_

id398850388353]

[Fuente:proporcionadoporelIB]

Resumalasdiferenciasentreestasdosproteínas.

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Opción D — Evolución

D1. Lasuperóxidodismutasaesunaenzimausadaporlascélulas(para)protegersedelosdañosocasionadosporlaoxidación.Estasenzimaspuedenpresentardiferentesátomosdemetalescomopartedesuestructura.

Se realizó un estudio para comparar dos dismutasas de bacterias Escherichia coli y dosdismutasasdecélulaseucarióticas.Seusaronlassiguientesenzimas:

• DismutasadeE. coliconhierro(Fe)• DismutasadeE. coliconmanganeso(Mn)• Dismutasaeucarióticamitocondrialconmanganeso(Mn)• Dismutasaeucarióticacitoplasmáticaconcobre-cinc(Cu-Zn).

A continuación se muestran parte de las secuencias de aminoácidos de dichas enzimas.LosrecuadrosenglobanaminoácidosidénticosenlasecuenciadelasdosdismutasasdeE. coli ydeladismutasamitocondrial.

1 5 10 15

E. coli(Fe) Ser – Phe – Glu – Leu – Pro – Ala – Leu – Pro – Tyr – Ala – Lys –Asp – Ala – Leu – Ala

E. coli(Mn) Ser – Tyr – Thr – Leu – Pro – Ser – Leu – Pro – Tyr – Ala – Tyr –Asp – Ala – Leu – Glu

Mitocondrial(Mn) Lys – His – Thr – Leu – Pro –Asp – Leu – Pro – Tyr –Asp – Tyr – Gly – Ala – Leu – Glu

Citoplasmática(Cu-Zn) AcAla– Thr – Lys – Ala – Val – Cys – Val – Leu – Lys – Gly –Asp – Gly – Pro – Val – Gln16 20 25

E. coli(Fe) Pro – His – Ile – Ser – Ala – Glu – Thr – Ile – Glu – Tyr – His – Tyr – Gly –Lys

E. coli(Mn) Pro – His – Phe –Asp – Lys – Gln – Thr –Met – Glu – Leu – His – His – Thr –Lys

Mitocondrial(Mn) Pro – His – Ile – Ser – Ala – Glu – Ile –Met – Gln – Leu – His – His – Ser –Lys

Citoplasmática(Cu-Zn) Gly – Thr – Ile – His – Phe – Glu – Ala – Lys – Gly –Asp – Thr – Val – Val – Val

[H.M.SteinmanandR.L.Hill(1973)“Sequencehomologiesamongbacterialandmitochondrialsuperoxidedismutases”.PNASjournal(USA),70(12),pp.3725-–3729.Utilizadoconpermiso.]

(a) IndiquecuántosaminoácidosestánenlamismaposiciónenlassecuenciasrepresentadasdelasdismutasasdeE. coli(Fe),E. coli(Mn)ydeladismutasamitocondrial.

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[1]

(b) Indique los aminoácidos presentes en lamisma posición en almenos una dismutasabacterianayenlasdos dismutasaseucarióticas.

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Véase al dorso


(Pregunta D1: continuación)

(c) CompareladismutasadeE. coli(Mn)conladismutasamitocondrial.

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(d) Usando el diagrama, sugiera si la evolución de dismutasa bacteriana y de dismutasacitoplasmáticaesconvergenteodivergente.

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[1]

(e) Lassecuenciasdelasdosdismutasasbacterianasyladismutasamitocondrialmuestranunelevadogradodehomología.Discutacómoellorespaldalateoríaendosimbióticaparaelorigendelasmitocondrias.

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D2. (a) LasiguientegráficarepresentaelperíododesemidesintegracióndelEstroncio90.

Isòtopes padres/ %

Tiempo / años

00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

28 56 84 112 140 168 196

Definaeltérminoperíodo de semidesintegraciónusandolagráficaanterior.

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(b) ResumalaedadyladistribucióndeAustralopithecus afarensisilustradasporlosfósilesencontrados.

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Véase al dorso


D3. (a) Describaelpolimorfismotransitorio.

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(b) Expliquecómoelequilibriopuntuadoafectaelritmodelaevolución.

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Opción E — Neurobiología y comportamiento

E1. Los corales pueden ser machos, hembras o hermafroditas (machos y hembrassimultáneamente).Laliberacióndesusgametosseconocecomodesove.SeobtuvierondatosparaestudiarelcomportamientodedesoveenelGolfodeMéxicode tresgénerosdecoral:Montastraea,StephanocoeniayDiploria.

Elcomportamientodedesoveseexpresaenminutostraslapuestadesol.Losintervalosdedesove máximo se representan mediante barras sombreadas en gris ( ) y la amplituddedichoperíodomediantetrazoscontinuosennegro( ). D. strigosa semuestracomoungradientesombreadoindicandounafuertetendenciahaciaeldesoveenlaprimeradeesteintervalo.

EspeciedecoralmachoM. cavernosahembraM. cavernosa

hermafroditaD. strigosahermafroditaM. franksi

machoS. interseptahembraS. intersepta

hermafroditaM. faveolatahermafroditaM. annularis

puestadesol

15 30 45 60 75 90 105

120

135

150

165

180

195

210

225

240

255

270

[AdaptadoconP.D.Vize,J.A.Embesi,M.Nickell,D.P.BrownandD.K.Hagman(2005)“TighttemporalconsistencyofcoralmassspawningattheFlowerGardenBanks,GulfofMexico,from1997–2003.”_GulfofMexicoScience_,1,pp.107–114.

©2005bytheMarineEnvironmentalSciencesConsortiumofAlabama.Utilizadoconpermiso.]

(a) IndiquelaamplituddeltiempodedesoveparalosmachosdeM. cavernosa.

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[1]

(b) Sugieraporquépodríaserventajosoparacadaespeciedecoraldesovarenunintervalocortodetiempo.

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[1]


Tiempotraslapuestadesol/min

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Véase al dorso


(Pregunta E1: continuación)

(c) Discutalaimportanciadelosdiferentesintervalosdedesoveparalasdistintasespecies.

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[2]

(d) SugieraunfactorquepuedainfluirsobreelcomportamientodedesovedeloscoralesenelGolfodeMéxico.

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[1]

(e) Los científicos plantearon la hipótesis de que la liberación de los gametos machodesencadenaunaseñalquímicaparaquelashembrasliberensushuevos.Discutaestahipótesis.

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E2. (a) Rotulelaspartesdelarcoreflejorepresentadoacontinuación. [3]

I. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

II. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

III. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) Explique cómo influye el sistema nervioso central (SNC) sobre la adopcióndedecisiones.

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Véase al dorso


E3. (a) ResumalosexperimentosdePavlovsobreelcondicionamientoenperros.

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(b) Resumacómosedetectaneneloídolosestímulosauditivos.

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Opción F — Los microbios y la biotecnología

F1. En ocasiones se suministran antibióticos por vía oral a las aves de corral para prevenirenfermedadesquepuedancausarunmenorcrecimientodelasmismas.Enunestudio,semidióla resistenciaaantibióticosdebacteriasdepavosypollosalimentadospara laobtencióndecarneydegallinasponedorasdehuevos.

Se recogieron los excrementos y se aislaron y cultivaron bacterias de Escherichia coli.Enestasbacteriasseevaluósuresistenciaadistintosantibióticos.Acontinuaciónsemuestranlosresultadosobtenidos.

Número de antibióticos a los que E. coli es resistente

Pavosn = 43

Pollosn = 45

Gallinas ponedoras de huevos

n = 20

0 7 9 13

1 8 5 3

2 7 7 0

3 2 7 3

4 5 7 1

≥5 14 10 0

[Fuente:adaptadodeAEVandenBogaard,et al.,(2001),Journal of Antimicrobial Chemotherapy,47,páginas763–771]

(a) Calculeelporcentajederiesgodequelasbacteriassevuelvanresistentesamásdecincoclasesdeantibióticosenpavosyengallinasponedorasdehuevos.

Pavos: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Gallinasponedorasdehuevos:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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(b) Comparelaincidenciadelaresistenciaalfármacoenbacteriasdepollosydegallinasponedorasdehuevos.

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Véase al dorso


(Pregunta F1: continuación)

(c) Discuta la hipótesis de quedar antibióticos aumenta la resistencia de las bacterias deavesdecorral.

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(d) Sugieracómosetraspasanlasbacteriasresistentesalosantibióticosdelosanimalesalossereshumanos.

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F2. (a) DistingaentreArchaeayEukarya.

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(b) Rotule las partes de las paredes celulares de las eubacteriasGram positivas y de laseubacteriasGramnegativasrepresentadasenlossiguientesdiagramas. [3]

Grampositivas

I. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

membranaplasmática

interiorcelular

Gramnegativas

II. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

III. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

membranaplasmática

interiorcelular

periplasma

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Véase al dorso


F3. (a) Losmicroorganismospuedenemplearseparadistintosfines.Resumalaproduccióndesalsadesojautilizandomicroorganismos.

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(b) Expliquelasconsecuenciasdeverteraguasresidualessintrataralosríosylaimplicacióndemicroorganismosenesteproceso.

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Opción G — Ecología y conservación

G1. Muchos factores influyen sobre la distribución de las especies animales, incluyendolospatronesclimáticos.ElmosquitoAnophelesesunportadordelamalaria,unaenfermedadresponsabledelamuertedeentreunoydosmillonesdepersonascadaaño.Loshuevosdemosquitosonpuestosenagua,delosquenacenlaslarvasantesdeconvertirseenmosquitosadultos. Se realizó un estudio para analizar la influencia de los patrones climáticos sobrela incidencia de picaduras en niños. Recibir una picadura aumenta el riesgo de contagiodemalaria.

Las gráficas representan los índices de picadura humana (IPH) por Anopheles gambiae yAnopheles funestus,ylasprecipitacionesalolargodelperíododeestudio.

A. g

ambi

aeIPH

140

100

60

20

25201510502520151050

A. fu

nest

usIPH

Precipitación

/cm

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 96 100 104108 112 Semanaderegistrodedatos

[J.A.Patz_etal._,1998,“Predictingkeymalariatransmissionfactors,bitingandentymologicalinoculationrates,usingmodelledsoilmoistureinKenya”,_TropicalMedicine&InternationalHealth_,3,pp.818-827,Figure1(adaptado).UtilizadoconpermisodeJohnWiley

&SonsInc.]

(a) Indiqueelnúmerodelasemanaenlaqueseregistróelmayoríndicedepicadurahumana(IPH)paraA. gambiae.

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Véase al dorso


(Pregunta G1: continuación)

(b) Calcule la diferencia entre los valores máximos de IPH para A. gambiae y paraA. funestusenlasemana6.

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(c) EvalúeelefectodelaumentodelaprecipitaciónsobreelIPHparaambasespecies.

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(d) Sugieracómopodríanusarselasprediccionesdelcambioclimáticoglobal, talescomolasprediccionesdelospatronesdeprecipitación,paraayudaracontrolarlamalaria.

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(e) Sugieraotrofactorquepodríaafectaraladistribuciónecológicadelosmosquitos.

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G2. (a) Distingaentrenichosfundamentalesynichosrealizados.

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(b) Describaunasucesiónprimariaenuntipodehábitatconcreto.

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G3. (a) Rotulelosnivelesdelapirámidetróficadeenergíarepresentadaacontinuación. [3]

X:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Y: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Z: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) Discutaelimpactodelasespeciesalóctonassobreelmedioambiente.

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