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Utilizando un Terrario Como
Modelo Para Explicar el
Funcionamiento de los
Ecosistemas
Prof. Mario Tacher
MSP21-Nivel Elemental
Universidad Interamericana
Recinto de Bayamón
Objetivos
Construir un terrario y utilizarlo como modelo de ecosistema.
Identificar los productores, consumidores y descomponedores en
el terrario .
Visualizar el flujo de energía y reciclaje de la materia en el
terrario.
Visualizar los procesos de fotosíntesis y respiración celular
dentro del terrario.
Establecer la importancia de fotosíntesis como fuente primaria de
energía en los ecosistemas y como agente reductor de CO2
atmosférico.
Preguntas Escenciales (PE) y
Comprensión Duradera PE2 ¿Por que la fotosintesis es de vital importancia para casi toda la
vida sobre la faz de la Tierra?
CD2 Las plantas son los productores primarios en la base de la cadena alimentaria y hacen su propio alimento por medio de la fotosintesis.
PE3 ¿Como obtenemos la energia del Sol?
CD3 La energia del Sol tiene una importancia critica para todos los seres vivos que se encuentran en la Tierra. Esta se obtienen medianteluz, calor y a traves de los alimentos entre otras.
Preguntas Escenciales (PE) y
Comprensión Duradera PE2 ¿Como ocurre el flujo de energia a traves de los
ecosistemas?
CD2 El ecosistema se mantiene en funcionamiento gracias
al flujo de energia que va pasando de un nivel al siguiente.
Objetivos Adquisición Construir modelos que expliquen la estructura y funcion de los
sistemas biologicos.
Argumentar y sostener que la fotosintesis contribuye a la reduccion de la contaminacion atmosferica.
Evaluar el rol de la fotosintesis en el flujo de energia en un ecosistema.
Crear un diagrama que represente el proceso de la fotosintesis.
Objetivos Adquisición Explicar como se produce el alimento mediante la
fotosintesis o como se ingiere el alimento para obtenerenergia.
Evaluar el papel de los productores en el mantenimientode un ecosistema saludable, reduciendo la contaminacionatmosferica.
Analizar la funcion de los productores, consumidores y descomponedores en un ecosistema.
Objetivos de Transferencia
T1. Al finalizar esta unidad, el estudiante comprende el
papel que juegan las plantas en su entorno y como estas
se han adaptado a su ambiente. Tambien es capaz de
explicar la importancia y relacion entre las plantas, el Sol y
el agua para el ciclo de vida en la Tierra. El estudiante
demuestra una comprension de la importancia de proteger
los recursos naturales de Puerto Rico.
Objetivos de Transferencia
T1. El estudiante adquiere una comprension de como el cuerpo humano utiliza la energia y como ocurre el flujode materia y energia a traves de los ecosistemas. El estudiante demuestra respeto y aprecio por los humanos, el papel que desempenan en el mundo que les rodea. Ademas los estudiantes reflexionan sobre el impactoque dia a dia las acciones humanas tienen sobrenuestros ecosistemas y recursos naturales.
Procesos y Destrezas PD2: Se construyen y revisan modelos simples y se
utilizan modelos para representar eventos y crear
soluciones. Los modelos se usan y se desarrollan para
describir ideas de fenomenos cientificos.
Estándares e Indicadores
Relevantes Estándar: Conservación y Cambio
4.B.CB1.EM.3
Crea modelos de la estructura y funcion de los sistemasbiologicos. Ejemplos: modelos de celula (procariota, eucariota, animaly vegetal); sistemas como el cuerpo humano (enfasis en el sistemadigestivo, reproductor, circulatorio, musculo esqueletico y respiratorio. Se hace enfasis en reconocer las partes y una introduccion a la funcion de cada una como parte del sistema; tambien se hace enfasissobre la importancia de proteger, respetar y mantener saludable cadasistema); y modelos de ecosistemas (hacer enfasis en lasrelaciones entre los componentes y su funcion en losecosistemas).
Estándares e Indicadores
Relevantes Estándar: Conservación y Cambio
5.T.CT2.CC.1
Disena un modelo del ciclo del agua y del ciclo de
formacion de las rocas.
5.B.CB2.EM.1
Enumera y explica algunos usos que el ser humano da a
los hongos y la funcion de estos en los ecosistemas.
Estándares e Indicadores
Relevantes Estándar: Conservación y Cambio
5.B.CB2.EM.3
Desarrolla un modelo para describir el movimiento de la materiaentre productores, consumidores (plantas, animales), descomponedores y el ambiente; establece la diferencia entreestos. Enfasis en su funcion dentro de la cadena o redalimentaria. El enfasis está en la idea de que la materia que noes alimento (aire, agua, materiales descompuestos en el suelo) se convierte en material alimenticio nuevamente por las plantas.
Estándares e Indicadores
Relevantes Estándar: Conservación y Cambio
6.B.CB1.CC.1
Somete evidencia sobre como la fotosintesis contribuye a
la reduccion de la contaminacion atmosferica para
conservar el ambiente.
Estándares e Indicadores
Relevantes Estándar: Interacciones y Energía
5.B.CB1.IE.3
Apoya el argumento de que las plantas adquieren el
material que necesitan para crecer principalmente del aire y
el agua. El enfasis está en la idea de que la materia de las
plantas viene mayormente del aire y el agua, no de la tierra.
Una planta puede crecer sin la presencia de terreno. Los
minerales los puede obtener por medio del agua. La agricultura
hidroponica es un metodo para cultivar plantas.
Estándares e Indicadores
Relevantes Estándar: Interacciones y Energía
6.B.CB1.IE.1
Explica el rol de la fotosintesis en el ciclo de la materia y el flujo de energiahacia dentro y fuera de los organismos. El enfasis está en registrar el movimiento de la materia y el flujo de energia.
6.B.CB1.IE.2
Describe como el alimento se descompone (en los elementos que lo forman) y se reagrupa para formar moleculas nuevas que apoyan el crecimiento o liberan energia a traves de reacciones quimicas a medida que la materia se mueve dentro del organismo. El enfasis está en describir que las moleculas se rompen y se reagrupan y que durante este proceso se libera
Definición de Ecosistema
Consiste de todos los organismos (factores bióticos)
interaccionando en un área dada y de todos los componentes
físicos y químicos (factores abióticos) de los que dependen.
Factores Bióticos
Incluye todos los seres vivos y sus interacciones:
Interacciones intra-específicas: relaciones entre
organismos de la misma especie.
Interacciones inter-específicas: relaciones entre
organismos de diferentes especies.
Factores Abióticos Presentes
en los Ecosistemas:
Temperatura
Agua
Luz solar
Viento
Rocas y suelos (complejidad física, pH, minerales).
Ecosistema Terrestre
Bosque Tropical
El Terrario Como Ecosistema
Artificial Dibuje la composición de su terrario.
Dibujo # 2
Terrario
Identifique factores bióticos y abióticos asociados a su
terrario.
Terrario
Mencione algún tipo de relación interespecífica y/o
intraespecífica que esté ocurriendo en su terrario.
Dinámica de los Ecosistemas
La dinámica de los ecosistemas envuelve dos vertientes claves
para entender su funcionamiento:
El flujo de energía
El reciclaje de la materia.
Flujo de Energía en los
Ecosistemas:
Definición de energía: capacidad para realizar trabajo.
Los seres vivos la utilizan para reproducción, desarrollo y
para procesos metabólicos que los mantienen vivos.
Sin energía, no habría vida.
¿ Cómo Entra la Energía en los
Ecosistemas ?
La energía entra en la mayoría de los ecosistemas en la forma de
fotones de luz solar y es capturada por organismos
fotoautótrofos.
Fotoautótrofos: organismos que producen su propio
alimento (i.e plantas, algas, procariótas fotosintéticos).
Los fotoautótrofos transforman la energía del sol en energía
química (carbohidratos) vía el proceso de fotosíntesis.
Ecuación que Resume el Proceso de Fotosíntesis
6 CO2 + 12 H2O + Fotones C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
Photo by Nasim Mansurov (http://photographylife.com
Terrario Identifique los organismos autótrofos en su
terrario:
¿ Donde ocurre el proceso de fotosíntesis en su
terrario ?
Fotosíntesis en los Cloroplastos
Bio.miami.edu
Célula Vegetal
CYTO-SKELETON
NUCLEUS
Smooth endoplasmicreticulum
Chloroplast
Central vacuole
Microfilaments
Intermediatefilaments
Cell wall
Microtubules
Mitochondrion
Peroxisome
Golgiapparatus
Plasmodesmata
Plasma membrane
Ribosomes
Nucleolus
Nuclear envelope
Chromatin
Wall of adjacent cell
Rough endoplasmicreticulum
Terrario Describa el proceso de fotosíntesis en su terrario,
indicando donde están los reactivos y productos
de su ecuación.
6 CO2 + 12 H2O + Fotones C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
Dibujo # 2
Flujo de Energía en los
Ecosistemas:
Una vez incorporada en la planta (enlaces químicos de los
carbohidratos), la energía pasa a los organismos consumidores
(heterótrofos) en forma de compuestos orgánicos en su alimento.
Terrario ¿ Están presentes organismos heterótrofos en su
terrario ?
¿ Cuál o cuáles ?
Flujo de Energía en los
Ecosistemas:
En las células de los heterótrofos se transforma la energía de los
compuestos orgánicos en energía para llevar a cabo los procesos
metabólicos (ATP) mediante el proceso de respiración celular en las
mitocondrias.
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + Energía (ATP + calor).
Terrario Ilustre el proceso de respiración celular en su
terrario.
Indique donde están los reactivos y productos de
la ecuación.
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + Energía (ATP +
calor).
Flujo de Energía en un Ecosistema
“Primera Ley de Termodinámica”
Transferencia de Energía Entre
los Niveles Tróficos:
La transferencia de energía entre los niveles tróficos es
usualmente poco eficiente.
Nivel trófico: posición que ocupa un organismo en la cadena de
alimento en un ecosistema.
Tet.jnlive.mobi
Se va perdiendo energía a la vez que esta fluyea través
de los diferentes niveles tróficos en un ecosistema.
Terrario Conteste asumiendo que su terrrarium nunca se
abriera.
¿ Cuál sería la fuente de CO2 en su terrario ?
Terrario
Pregunta de Análisis ¿ Cuál otro ser vivo en su terrario produce CO2 ?
Terrario Conteste asumiendo que su terrrarium nunca se
abriera.
¿ Cuál sería la fuente de O2 en su terrario ?
Terrario Ilustre en su terrario la integración de los procesos
de fotosíntesis y respiración celular:
Reciclaje de la Materia en los
Ecosistemas:
La segunda vertiente clave en el funcionamiento de los
ecosistemas es el reciclaje de materia o elementos
químicos.
¿ Cómo se Mueve la Materia en
los Ecosistemas ?
Los elementos químicos (i.e. carbono, fósforo y nitrógeno) se
mueven de forma cíclica entre los componentes bióticos y
abióticos de un ecosistema.
En los ecosistemas se puede aplicar la Ley de Conservación de
Masa, que postula:
“ La materia no se crea ni se destruye, solo se transforma”
Pasos del Reciclaje de la Materia
en los Ecosistemas:
1- Los organismos fotosintéticos asimilan los elementos en forma
inorgánica (i.e. nitratos, fosfatos) del suelo, aire y agua.
2-Procesos metabólicos transforman los elementos inorgánicos
en compuestos orgánicos formando las diferentes estructuras de
la planta (i.e hojas, tallos, frutos y semillas).
Pasos en el Reciclaje de la
Materia:
3-Parte de estas estructuras son consumidas por animales
herbívoros integrando esta materia orgánica en su cuerpo.
4-Otros animales se alimentan de los herbívoros.
5-Los desechos orgánicos de los animales son convertidos a
materia inorgánica vía el proceso de descomposición bacterias y
hongos).
6-Los elementos son devueltos en forma inorgánica al aire, suelo
y agua para ser reutilizados por los autótrofos.
Niveles Tróficos
Terrario
De ejemplos de compuestos orgánicos en su terrario
Membrana plasmática de una célula eucariótica.
Glyco-
proteinGlycolipid
Fibers of extra-
cellular matrix (ECM)
Carbohydrate
Cholesterol
Microfilaments
of cytoskeletonPeripheral
proteins Integral
protein
EXTRACELLULAR
SIDE OF
MEMBRANE
CYTOPLASMIC SIDE
OF MEMBRANE
Terrario
De ejemplos de compuestos inorgánicos en su terrario
Diferencia entre Materia y
Energía
A diferencia de la materia, la energía no se recicla, por tanto se
necesita una fuente de energía constante, en la mayoría de los
casos, el sol.
Por el otro lado, al reciclarse la materia, se mantiene constante.
Fuera de meteoritos ocasionales, la materia que existe en nuestro
planeta es prácticamente la misma desde su formación.
La Materia se Mueve en los
Ecosistemas a través de Ciclos:
La mayoría de los componentes químicos en un ser vivo
están en un constante intercambio donde se asimilan
nuevos nutrientes y se excretan una vez utilizados.
Estos procesos pueden ser visualizados en ciclos.
Ya que el reciclaje de los nutrientes envuelven
componentes bióticos y abióticos, se les conoce como
ciclos biogeoquímicos.
Ciclo del Agua
Transport
over land
Precipitation
over landEvaporation
from ocean
Precipitation
over ocean
Net movement of
water vapor by wind
Solar energy
Evapotranspiration
from land
Runoff and
groundwater
Percolation
through
soil
Terrario Ilustre como ocurriría el ciclo del agua en su
terrario.
Terrario Ciclo del Carbono
Ciclo de Carbono
www.windows2universe.org
Terrario Ilustre como ocurriría el ciclo del carbono en su
terrario.
Terrario Ilustre como ocurriría el ciclo del fósforo en su
terrario.
Terrario Ilustre como ocurriría el ciclo del nitrógeno en su
terrario.
Actividad Establecer como las plantas aminoran la cantidad de
CO2 atmosférico vía el proceso de fotosíntesis.
