Unidad A.3: Ecosistemas y biodiversidadCiencias ambientales

8 semanas

Etapa 1 – Resultados esperadosResumen de la unidadEn esta unidad los estudiantes investigarán y comprenderán cómo los organismos interactúan en los ecosistemas, y que con el tiempo se adaptan a las condiciones del medio ambiente. Los estudiantes compararán y contrastarán las características de varios ecosistemas y estudiarán las interrelaciones entre las poblaciones y sus medio ambientes. Los estudiantes reconocerán cómo los organismos están conectados en términos de alimentación y energía, y que la materia y la energía fluyen a través de diferentes niveles de organización dentro y entre los sistemas vivientes y su medio ambiente.

Meta de transferencia: Al terminar la unidad, los estudiantes podrán usar sus conocimientos sobre las relaciones con la ecología, el flujo de energía, y el agua en el medio ambiente, para tomar decisiones informadas sobre la calidad de sus vidas, la conservación de su medio ambiente y el mundo en general.

Estándares de contenido: Estructura y los niveles de organización de la materia, interacciones, sistemas y modelos, energía, conservación y el cambio.Expectativas y especificidades:

AdaptacionesEM.A.1.1 Identifica las adaptaciones que las especies han desarrollado para sobrevivir en ciertos medio ambientes.

Ecosistemas acuáticos y terrestres EM.A.1.3 Compara y contrasta la ciudad con un ecosistema natural.EM.A.2.4 Compara los bosques templados y los tropicales.I.A.1.4 Establece relaciones de interdependencia entre los elementos de un ecosistema, entre los ecosistemas entre sí, y entre los elementos y el planeta.EM.A.3.2 Establece una relación entre el hábitat y el nicho de un organismo en un ecosistema particular.EM.A.3.10 Describe los ecosistemas de los manglares, la playa, una costa rocosa y un arrecife de coral.EM.A.3.11 Identifica y provee ejemplos de la jerarquía de los ecosistemas (organismos, poblaciones, comunidades, ecosistemas y biosfera).I.A.1.1 Describe las interacciones que se producen entre los organismos vivientes y el medio ambiente que los rodea.

El papel del agua en los ecosistemasI.A.3.1 Analiza la importancia de las cuencas hidrográficas.I.A.3.2 Explica el valor de los ecosistemas acuáticos como un recurso esencial.I.A.3.3 Explica el valor ecológico de los arrecifes de coral. I.A.3.5 Explica la importancia del agua para los organismos vivientes.EM.A.3.8 Describe las propiedades físicas y químicas y explica el ciclo hidrológico del agua.C.A.1.5 Discute la importancia de los ecosistemas acuáticos para las especies que dependen del agua, y propone alternativas para su conservación.

Modelo de cadena alimentariaSM.A.1.5 Representa la interdependencia de los alimentos con diagramas de cadenas y redes.

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EM.A.3.1 Analiza el rol que desempeñan y establece conexiones entre los productores, los consumidores y los descomponedores en la cadena y en la red alimentaria de un ecosistema. I.A.1.3 Reconoce que la cadena alimentaria es un ejemplo de la relación mutua de supervivencia entre las especies.

Flujo de energía a través de las cadenas y redes alimentariasE.A.1.2 Explica cómo ocurre el flujo de energía en las redes y cadenas alimentarias, comenzando con las plantas como productores primarios.E.A.3.5 Conecta los cambios de energía con las cadenas, las redes alimentarias y los niveles tróficos de los ecosistemas.E.A.3.6 Identifica la entropía como un factor principal en la pérdida de energía disponible en los alimentos a través de los niveles tróficos.

Impacto humano en las comunidadesE.A.1.1 Evalúa los efectos que los humanos tienen sobre las comunidades y la capacidad de la Tierra de poder mantener a las poblaciones.

Poblaciones y amenazaC.A.1.1 Explica la importancia de los bosques para las especies en peligro de extinción.C.A.3.2 Usa las matemáticas para describir los cambios y patrones poblacionales.

Balance y aprecio de la biodiversidad y el equilibrioC.A.1.7 Muestra aprecio y respeto por la biodiversidad como una manifestación de vida.C.A.2.1 Explica cómo los sistemas naturales balanceados, al ser alterados, tienden a regresar espontáneamente a un nuevo estado de equilibrio. C.A.2.2 Describe cómo el equilibrio de los sistemas se rompe más allá de su límite de tolerancia.

Ideas grandes / Comprensión duradera: En un ecosistema, los organismos están

enlazados unos a otros a través del flujo de energía.

Todos los animales y la mayoría de las plantas dependen tanto de otros organismos como de su medio ambiente para satisfacer sus necesidades básicas.

La materia y la energía son necesarias para sostener un ecosistema viviente.

Ningún organismo puede sobrevivir sin agua.

Preguntas esenciales: ¿Por qué es importante comprender cómo la

energía se transforma a través de un sistema biológico?

¿Por qué son importantes las interacciones entre las especies en un ecosistema?

¿Cómo afecta el entender el flujo de la materia y la energía a través de los sistemas vivientes las decisiones personales y de política pública?

¿Cuáles son los componentes necesarios de los ecosistemas acuáticos?

Contenido (Los estudiantes comprenderán…) las adaptaciones que las especies han tenido

que desarrollar para sobrevivir en ciertos ambientes.

las características particulares de los

Destrezas (Los estudiantes podrán…) comparar y contrastar la ciudad con un

ecosistema natural. comparar los bosques templados y los

tropicales.

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ecosistemas de mangles, la playa, la costa rocosa y los arrecifes de coral.

las interacciones que se producen entre los organismos vivos y el medio ambiente que los rodea.

que la cadena alimentarias es un ejemplo de la relación mutua de supervivencia entre las especies.

cómo ocurre el flujo de energía en las redes alimentarias y en las cadenas alimentarias, comenzando con las plantas como productores primarios.

la importancia de las cuencas hidrográficas. el valor de los ecosistemas acuáticos como un

recurso esencial. el valor ecológico de los arrecifes de coral. la importancia del agua para los organismos

vivientes. la importancia de los bosques para las

especies en peligro de extinción. el aprecio y respeto por la biodiversidad como

una manifestación de vida. cómo los sistemas naturales balanceados, al

ser alterados, tienden a regresar espontáneamente a un nuevo estado de equilibrio.

Vocabulario de contenido Sistemas acuáticos y terrestres (bosques

templados, manglares, población, comunidad, ecosistema, biosfera)

Modelo de cadena alimentarias (Productor, consumidor, descomponedor, cadena alimentarias, red alimentarias)

Flujo de energía a través de cadenas y redes alimentarias (productor primario, nivel trófico, entropía)

El papel del agua en los ecosistemas (cuencas hidrográficas, ecosistema acuático, arrecife de coral)

El balance y el aprecio de la biodiversidad y el equilibrio (biodiversidad, equilibrio)

establecer relaciones de interdependencia entre los elementos de un ecosistema, entre los ecosistemas entre sí, y entre los elementos y el planeta.

establecer una relación entre el hábitat y el nicho de un organismo en un ecosistema particular.

identificar y proveer ejemplos de la jerarquía de los ecosistemas (organismos, poblaciones, comunidades, ecosistemas y biosfera).

representar la interdependencia de los alimentos con diagramas de cadenas y redes.

analizar el papel que juegan los productores, consumidores y descomponedores, y establecer enlaces entre los tres grupos con la cadena y la red alimentaria de un ecosistema.

evaluar los efectos que los humanos tienen sobre las comunidades y la capacidad de la Tierra de poder mantener a las poblaciones.

conectar los cambios de energía con las cadenas alimentarias, las redes alimentarias y los niveles tróficos de los ecosistemas.

identificar la entropía como un factor principal en la pérdida de energía disponible en los alimentos a través de los niveles tróficos.

discutir la importancia de los ecosistemas acuáticos para las especies que dependen del agua, y proponer alternativas para su conservación.

usar las matemáticas para describir los cambios y patrones poblacionales.

describir cómo el equilibrio de los sistemas se rompe más allá de su límite de tolerancia.

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Etapa 2 – Evidencia de avalúoTareas de desempeño

Biodiversidad global: ¿qué es? y ¿está disminuyendo? En esta tarea de desempeño los estudiantes evaluarán la siguiente pregunta: “Biodiversidad global: ¿qué es? y ¿está disminuyendo?”, y harán una búsqueda exhaustiva sobre el tema. Luego, escribirán un informe de 8-10 páginas sobre sus hallazgos. Los estudiantes necesitarán usar un mínimo de 7 fuentes de información al hacer sus investigaciones.

El maestro evaluará el informe basado en la rúbrica adjunta (ver anejo: A.3 Tarea de desempeño – Rúbrica sobre trabajo de investigación).

Dilema sobre arrecifes de coralEn esta tarea de desempeño los estudiantes crearán hojas sueltas sobre los peligros que corren los arrecifes de coral de Puerto Rico. Se les dará a los estudiantes factores adversos específicos, como la estrella de mar, corona de espinas, el pez león, el blanqueamiento de los corales, la pesca excesiva, la contaminación, la minería de coral, la sedimentación de ríos, el turismo submarino, etc. Una vez que los estudiantes reciban su factor adverso, crearán individualmente una hoja suelta o volante alertando a la comunidad sobre la posible destrucción de los arrecifes de coral del área. El volante deberá incluir hechos importantes que la comunidad pueda usar para tomar mejores decisiones a la hora de preservar los arrecifes de coral.

Los estudiantes deberán desarrollar esta hoja suelta con la intención de distribuirla en un evento del Día de la Tierra durante el mes de abril.

El maestro evaluará a los estudiantes mediante el uso de la rúbrica adjunta (ver anejo: A.3 Tarea de desempeño – Rúbrica de hoja suelta).

Juego de mesa sobre un ecosistema

Otra evidencia Diario del estudiante

Haga que los estudiantes escriban una analogía en sus diarios que refleje las similitudes y diferencias de una ciudad y un ecosistema natural.

Organizador gráficoLos estudiantes crearán un plegable de cuatro divisiones que describa el hábitat y el nicho de los siguientes organismos del bosque pluvial: El coquí, la tarántula, los helechos y la cotorra puertorriqueña.

AficheLos estudiantes crearán una red alimentaria basada en su propio medio ambiente o el bosque pluvial. Rotularán a los productores, los consumidores y los descomponedores, y mostrarán que la energía fluye a través de la red. También mostrarán cómo hay menos energía disponible con cada nivel trófico sucesivo.

Recopilación de datosHaga que los estudiantes mantengan nota de la calidad del agua en Puerto Rico durante toda la duración de la unidad. (Use este sitio web para más detalles: http://waterdata.usgs.gov/nwis?program=uv&site_no=175711066143600&agency_cd=USGS)

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Esta tarea de desempeño se asignará hacia el final de toda la unidad, ya que los estudiantes querrán incorporar todo lo aprendido al crear su juego.

Los estudiantes trabajarán en pequeños grupos de 3 o 4 y crearán un juego de mesa para usarse por sus compañeros de clase. El juego puede utilizar cartas, dados, fichas, o cualquier otro objeto que ellos diseñen. El juego se enfocará en un ecosistema terrestre o acuático específico y las preguntas girarán alrededor de una serie de temas, como las cadenas y redes alimentarias, la biodiversidad, relaciones simbióticas, hábitats y nichos, factores de estrés ambientales y cualquier otro tema que ellos consideren importante. Los estudiantes crearán preguntas a ser contestadas en el juego y deberá haber un comienzo y una meta; a medida que las preguntas sean contestadas correctamente y los estudiantes avanzarán en el tablero del juego, hasta alcanzar la posición final.

El maestro evaluará el juego mediante el uso de la rúbrica adjunta (ver anejo: A.3 Tarea de desempeño – Rúbrica de juego de mesa).

Etapa 3 – Plan de aprendizajeActividades de aprendizaje

Adaptaciones Haga que los estudiantes completen una tabla T (o un diagrama de dos columnas) donde muestren

las diferentes adaptaciones de un árbol en un bosque pluvial, como la palma de sierra y las adaptaciones de un árbol en un manglar, como el mangle rojo.

Haga que los estudiantes escriban un ensayo de una página sobre las adaptaciones que ellos han tenido que hacer con sus familias en los últimos 5 años para poder vivir y sobrevivir en el área donde viven.

Ecosistemas acuáticos y terrestres Asigne un bosque templado de California a parejas de estudiantes y haga que creen un collage que

muestre las muchas maneras en que el bosque de California se diferencia del Yunque. Basado en los collages, haga que los estudiantes escriban 8-10 preguntas para una prueba corta que se les pueda dar a la clase como una evaluación.

Divida la clase en cuatro grupos y asigne a cada grupo un manglar, la playa, una costa rocosa o un arrecife de coral. En sus grupos, los estudiantes crearán folletos u opúsculos de sus ecosistemas como si fueran agentes de bienes raíces tratando de vender sus ecosistemas particulares. Deben estar seguros de incluir información del tiempo y del clima, las especies de organismos que

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presiden en ellos, los beneficios económicos que la región tiene, y cómo sus ecosistemas pudieran beneficiar a cualquiera de los 3 ecosistemas.

El papel del agua en los ecosistemas Haga que los estudiantes desarrollen tablillas con información de cuencas hidrográficas. Estas

tablillas estarán desplegadas en el salón de clases durante la unidad. Incluirán la siguiente información: país, provincia, calle/carretera, océano/golfo, región (en el caso de Puerto Rico) y cualquier tributario local.

Haga que los estudiantes usen la biblioteca o el internet como recursos para recopilar datos sobre la cantidad de diversas especies de peces que se utilizan como alimento, y qué cantidad de estos peces se extrae del agua anualmente para el consumo humano en Puerto Rico. Los estudiantes construirán una gráfica o tabla con esta información y la presentarán oralmente al resto de la clase.

Campaña de “Pinta un drenaje”: haga que los estudiantes trabajen en grupos para diseñar y llevar a cabo una campaña para pintar avisos de “No tire basura” en los drenajes de agua de sus comunidades. Para obtener más información los estudiantes pueden contactar al departamento local de recursos naturales y ambientales.

Haga que los estudiantes trabajen en pares para crear modelos del ciclo del agua tridimensionales utilizando materiales proveídos por el maestro o de sus hogares tales como algodón para hacer nubes, envases de plástico para representar reservas de agua, etc.

Modelo de cadena alimenticia Haga que los estudiantes investiguen las diversas cadenas y redes alimentarias que ocurren en los

arrecifes de coral de Puerto Rico y haga que cada estudiante cree un modelo de una cadena o red específica, asegurándose de rotular los productores, los consumidores y los descomponedores, e incluya una pirámide que muestre los niveles tróficos.

Haga que los estudiantes respondan en sus diarios de ciencia a las siguientes preguntas: ¿Cómo me afectaría a mí si el coquí desapareciera del bosque pluvial? ¿Cómo puedo impactar positivamente las cadenas o redes alimentarias que existen en un arrecife de coral?

En esta actividad, los estudiantes investigarán las cadenas alimentarias al asumir el papel de animales que son parte de una cadena alimentaria. Habrá cuatro enlaces en la cadena: plantas, saltamontes, ranas y halcones (ver anejo: A.3 Actividad de aprendizaje – Flujo de energía). Adaptado de http://www.anapsid.org/pdf/foodchaingame.pdf

Flujo de energía a través de cadenas y redes alimentarias Haga que los estudiantes respondan en sus diarios de ciencia a la siguiente pregunta: ¿Qué sería

del perro de su familia sin la fotosíntesis? Los estudiantes deberán asegurarse de incluir la lógica científica al examinar la supervivencia del perro en este proceso.

Haga que los estudiantes desarrollen una pirámide de niveles tróficos en la que se rotula la concentración entrópica a través de la pirámide. En la parte inferior del diagrama, haga que expliquen por qué la entropía debe fluir como lo hace en un ecosistema.

El impacto humano en las comunidades Los estudiantes debatirán los efectos de la extracción deliberada de arena de las playas de Puerto

Rico, sobre la salud y la proliferación de los manglares. La clase se dividirá en dos; la mitad asumirá el papel de constructores y el otro grupo representará a los ambientalistas que buscan proteger a los manglares. Los estudiantes pueden invitar grupos ambientalistas locales e ingenieros para que

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observen y opinen sobre el debate.

Poblaciones y riesgos Haga que los estudiantes escriban un cuento para niños sobre la cotorra puertorriqueña, que está

en peligro de extinción y cómo puede sobrevivir habitando en el bosque pluvial tropical. Haga que los estudiantes investiguen la teoría del caos y que brinden una presentación oral a la

clase que incluya casos de la naturaleza, tratando de encontrar casos específicos del medio ambiente de Puerto Rico.

Balance y aprecio de la biodiversidad y el equilibrio Haga que los estudiantes conduzcan un juego de diversidad biológica al estilo de “búsqueda del

tesoro” donde tengan que proveer una imagen digital o un dibujo de cada organismo encontrado, su nombre científico y su ubicación exacta, usando coordenadas de latitud y longitud u otras especificaciones de ubicación similares. El objetivo es crear un álbum de fotos diversas para compartir con la clase. Fuente: http://outreach.mcb.harvard.edu/materials.htm

Haga que los estudiantes respondan en sus diarios de ciencia a la siguiente aseveración: Si las especies que son introducidas a un nuevo medio ambiente compiten con más éxito que las poblaciones nativas, la naturaleza de la comunidad se verá alterada.

Ejemplos de lecciones En esta actividad, los estudiantes aprenderán cómo usar las matemáticas para calcular el índice de

diversidad de un hábitat seleccionado. Mientras más cercano a 1 sea el índice de diversidad, más diverso y saludable será el hábitat. Esta es una versión muy simple de un índice de diversidad. http://www.accessexcellence.com/AE/ATG/data/released/0534-KathyParis/index.php

¿Puede usted imaginar un mundo sin el coquí, sin las cotorras puertorriqueñas, sin águilas calvas, sin búhos moteados norteños, sin focas monje hawaianas o sin lobos rojos? Cada una de estas especies del phylum Chordata está en peligro de extinción. Las razones para esto incluyen: destrucción de su hábitat, depredadores, enfermedades, y la falta de protección adecuada contra el uso comercial, recreacional y científico excesivo. En esta actividad los estudiantes diseñarán y desarrollarán boletines informativos que podrán enviarse al Departamento de Asuntos del Interior, el Departamento de Recursos Naturales de Puerto Rico, la Junta de Calidad Ambiental, Senadores, Representantes y Organizaciones Ambientales. http://www.accessexcellence.com/AE/ATG/data/released/0345-EllynDaugherty/description.php

En esta lección los estudiantes desarrollarán sus propias cuencas hidrográficas y atenderán sus preocupaciones sobre superficies impermeables. http://water.epa.gov/learn/kids/drinkingwater/activity_grades_9-12_buildyourownwatershed.cfm

En esta lección los estudiantes incorporarán varias actividades prácticas que les proveerán las oportunidades para crear modelos, practicar destrezas de investigación, trabajar en equipo con sus compañeros, para reforzar conceptos usando el tema de las biosferas. http://www.accessexcellence.org/AE/AEC/AEF/1995/kobayashi_biospheres.php

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Recursos adicionales http://www.accessexcellence.com/AE/ATG/data/released/0181-GaryBrekke/index.php http://www.accessexcellence.com/AE/ATG/data/released/0325-TrumanHoltzclaw/index.php http://outreach.mcb.harvard.edu/materials.htm http://www.projectwild.org/documents/ProjectWILD.pdf http://www.projectwild.org/documents/ProjectWILDAquatic.pdf http://www.drna.gobierno.pr http://www.acueductospr.com/ http://www.ads.gobierno.pr http://www.parquesnacionalespr.com/ http://www.jca.gobierno.prConexiones a la literatura Sparing Nature: The Conflict between Human Population Growth and Earth's Biodiversity de Jeffrey

K. Mckee Life Out of Bounds: Bioinvasion in a Borderless World de Chris Bright Biodiversity de Dorothy Hinshaw Patent y William Allen Munoz El Lorax [Library Binding] Dr. Seuss (Autor), Aida E. Marcuse (Traductora) Rime of the Ancient Mariner (“Water, Water, Everywhere…”) de Samuel Taylor Coleridge

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