Unidad B.7: Estructura y función de los ecosistemas

Unidad B.7: Estructura y función de los ecosistemas
Biología
5 semanas de instrucción
ETAPA 1 – (Resultados esperados)
Resumen de la Unidad:
Conceptos transversales e
ideas fundamentales:
Integración de las ciencias, la
ingeniería, la tecnología y la
sociedad con la naturaleza:
En esta unidad, el estudiante investiga las relaciones ambientales entre y dentro de los ecosistemas, que incluye la importancia de la biodiversidad y los ciclos de
los nutrientes para el funcionamiento del ecosistema. También, establece la relación entre el ciclo de carbono y su función en los ecosistemas, e investiga el
impacto humano sobre los ecosistemas y su biodiversidad para proponer soluciones que ayuden a mantener su integridad.







Patrones
Causa y efecto
Sistemas y modelos de sistemas
Energía y materia
Estructura y función
Estabilidad y cambio
Ética y valores en las ciencias







El conocimiento científico se basa en evidencia empírica.
Las ciencias responden a preguntas sobre el mundo que nos rodea.
El conocimiento científico sigue un orden natural y consistente.
Los modelos, leyes, mecanismos y teorías científicas explican fenómenos naturales.
La Ciencia es una actividad intrínseca del ser humano.
La Ciencia, la ingeniería y la tecnología influyen en el ser humano, la sociedad y en el mundo natural.
Las investigaciones científicas usan métodos variados.
Preguntas Esenciales (PE) y Comprensión Duradera (CD)
PE1. ¿Por qué son importantes los ciclos biogeoquímicos para el ecosistema?
CD1. Los ciclos de la materia y la energía en los ecosistemas proporcionan los materiales necesarios en los procesos de fotosíntesis y respiración celular.
PE2. ¿Qué factores limitan la abundancia de las especies?
CD2. Cada especie se ve limitada por la capacidad de carga del ecosistema, y está determinada por la disponibilidad de los recursos vivos y no vivos.
PE3. ¿Los ecosistemas pueden cambiar?
CD3. Una red compleja de interacciones dentro de un ecosistema puede ayudar a mantener la consistencia en el número y el tipo de organismos durante largo tiempo, dependiendo de los recursos
disponibles.
PE4. ¿Cómo los humanos impactan a los ecosistemas y a la biodiversidad?
CD4. Las actividades humanas suelen tener impactos adversos sobre los ecosistemas y la biodiversidad como resultado de la sobrepoblación, sobrexplotación de recursos, destrucción de hábitats y
contaminación.
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Objetivos de Transferencia (T) y Adquisición (A)
T1. Al terminar esta unidad, el estudiante utiliza sus conocimientos sobre las relaciones ambientales entre y dentro de los ecosistemas, investiga el impacto humano sobre los mismos, y analiza el uso
inteligente de los recursos.
El estudiante adquiere destrezas para...
A1. Construir y revisar una explicación sobre cómo los átomos y las moléculas (carbono, oxígeno, hidrógeno y nitrógeno) se conservan cuando pasan a través de un ecosistema.
A2. Evaluar los factores que afectan la capacidad de carga de los ecosistemas a distintas escalas.
A3. Comparar las relaciones entre los factores interdependientes, incluyendo límites, recursos y clima.
A4. Utilizar representaciones matemáticas para apoyar y revisar las explicaciones a partir de evidencia, acerca de los factores que afectan la biodiversidad y las poblaciones en los ecosistemas a distintas
escalas.
A5. Ofrecer ejemplos de cambios en un ecosistema que impactan el ambiente y la biodiversidad, que incluya los pequeños cambios físicos o biológicos, como la intervención humana, la cacería y las
inundaciones de temporada; o los cambios extremos como las erupciones volcánicas y el aumento en el nivel del mar.
A6. Explicar la relación entre población, comunidades y ecosistemas en una biosfera.
A7. Determinar relaciones de causa y efecto respecto a cómo los cambios en el ambiente, como la deforestación, la pesca, el uso de fertilizantes, la sequía, las inundaciones y la tasa de cambio en el
ambiente afectan la distribución o desaparición de ciertas características en las especies.
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Los Estándares de Puerto Rico (PRCS)
Estándar(es):
Interacciones y energía
Área de Dominio: De moléculas a organismos: estructuras y procesos
Expectativa:
B.CB1: De moléculas a organismos: estructuras y procesos
Estructura y función: Los sistemas de las células especializadas dentro de los organismos ayudan a desempeñar funciones esenciales para la vida. Toda célula contiene información genética en la molécula
de ADN. Los genes son segmentos del ADN que contienen instrucciones que se codifican para la elaboración de proteínas, las cuales desempeñan la mayor parte del trabajo de las células. Los organismos
multicelulares tienen una organización estructural de jerarquía en donde cada sistema está formado de numerosas partes y es en sí un componente del próximo nivel.
Organización del flujo de la materia y energía en organismos: El proceso de fotosíntesis convierte la energía de la luz en energía química almacenada al convertir dióxido de carbono y agua en azúcares y
liberar oxígeno. Las moléculas de azúcar contienen carbono, hidrogeno y oxígeno: sus estructuras de hidratos de carbono se utilizan para hacer aminoácidos y otras moléculas de carbono que pueden unirse
para formar moléculas más complejas (como proteínas o ADN) que se utilizan, por ejemplo, para formar nuevas células. Mientras la materia y la energía fluyen por diferentes niveles de organización en los
sistemas vivientes, los elementos químicos se recombinan de diferentes maneras para formar diferentes productos. Como resultado de estas reacciones químicas, la energía se transfiere de un sistema de
moléculas a otro. La respiración celular es un proceso químico en el cual el enlace de las moléculas de alimento y las moléculas de oxígeno se rompen y se forman nuevos compuestos que transportan
energía a los músculos. La respiración celular también libera energía que es necesaria para mantener la temperatura corporal a pesar de la transferencia de energía al ambiente que esté en su entorno.
Ciclos de materia y transferencia de energía en ecosistemas: Los procesos de fotosíntesis y la respiración celular (incluyendo los procesos anaeróbicos) proveen la mayoría de la energía para la vida. Las
plantas y las algas conforman el nivel más bajo de la cadena alimentaria. En cada nivel de ascenso en la cadena alimentaria, solamente una pequeña fracción de la materia consumida en el nivel anterior es
transferida a la siguiente para producir el crecimiento y liberar energía a niveles más altos de respiración celular. Dada esta ineficiencia, hay muy pocos organismos en niveles más altos de la cadena
alimentaria. En cada cadena de un ecosistema, la materia y la energía se conservan. La fotosíntesis y la respiración celular son componentes importantes del ciclo de carbono, en donde el carbono, se
intercambia en la biosfera, la atmósfera, los océanos y la geosfera mediante procesos químicos, físicos, geológicos y biológicos.
Desarrollo y crecimiento de organismos: En los organismos multicelulares, las células individuales crecen y se dividen por medio de la mitosis, lo que conlleva que el organismo crezca. Los organismos
comienzan como una sola célula (un huevo fertilizado) que se divide sucesivamente para producir muchas células; cada célula madre pasa material genético idéntico (dos variantes de un par de
cromosomas) a ambas células hijas. La división celular y la diferenciación producen y mantienen un organismo complejo, compuesto de sistemas de tejidos y órganos que trabajan en conjunto para
satisfacer las necesidades de todo el organismo.
Estándar(es):
Conservación y cambio, Estructura y niveles de organización de la materia, Interacciones y energía
Área de Dominio: Ecosistemas: Interacciones, energía y dinámicas
Expectativa:
B.CB2: Ecosistemas: Interacciones, energía y dinámicas
Las relaciones interdependientes en los ecosistemas: Los ecosistemas tienen la capacidad de carga, los cuales están limitados por un número de organismos y poblaciones que ellos pueden mantener.
Estos límites son el resultado de factores tales como la disponibilidad de recursos vivientes y no vivientes; y de los retos tales como depredación, competencia y enfermedades. Los organismos tienen la
capacidad de producir poblaciones de gran tamaño si no fuera por los factores del ambiente y porque los recursos son limitados. Ambos factores afectan la abundancia (número de individuos) en una
especie dentro de un ecosistema.
Dinámicas, funcionamiento y resistencia de los ecosistemas: Un conjunto complejo de interacciones dentro de un ecosistema puede mantener el número y los tipos de organismos de una forma
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relativamente constante por un largo periodo de tiempo, bajo condiciones estables. Si ocurre un pequeño disturbio físico o biológico dentro de un ecosistema, esta puede volver a su estado original. No
obstante, fluctuaciones extremas en las condiciones o en el tamaño de la población pueden ser un reto para el funcionamiento de los ecosistemas en términos de recursos y disponibilidad de hábitat. Más
aun, los cambios antropogénicos (fomentados por la actividad humana) en el ambiente. Incluye la destrucción de hábitats, contaminación, introducción de especies invasoras, sobreexplotación y cambios
climáticos que pueden perturbar un ecosistema y amenazar la supervivencia de algunas especies.
Movimiento cíclico de la materia y transferencia de energía en ecosistemas: La fotosíntesis y la respiración celular (incluyendo los procesos anaeróbicos) proveen la mayoría de la energía para los procesos
de la vida. Las plantas y las algas conforman el nivel más bajo de la cadena alimentaria. En cada nivel de ascenso en la cadena alimentaria, solamente una pequeña fracción de la materia consumida en la
cadena anterior es transferida a la siguiente para producir el crecimiento y liberar energía a niveles más altos de la respiración celular. Dada esta ineficiencia, hay muy pocos organismos en niveles más altos
de la cadena alimentaria. Alguna materia reacciona para liberar la energía necesaria para funciones vitales, así mismo algunas materias son almacenadas en nuevas estructuras y mucha se libera. Los
elementos químicos que conforman los organismos moleculares pasan por las cadenas alimentarias, y dentro y fuera de la atmosfera y los suelos. Estos elementos se combinan y recombinan de diferentes
maneras. En cada cadena de un ecosistema, la materia y la energía se conservan. La fotosíntesis y la respiración celular son componentes importantes del ciclo de carbono en donde el carbono se
intercambia en la biosfera, atmosfera, océanos y la geosfera mediante procesos químicos, físicos, geológicos y biológicos.
Interacciones sociales y comportamiento grupal: El comportamiento grupal ha evolucionado porque la pertenencia puede incrementar las oportunidades de supervivencia para individuos y sus parientes
genéticos.
Los seres humanos y la biodiversidad: La biodiversidad ha aumentado por la formación de nuevas especies (especiación) y la disminución por la pérdida de especies (extinción). Los humanos dependen del
mundo viviente por los recursos y otros beneficios que provee la biodiversidad. Pero las actividades humanas también tienen un impacto adverso en la biodiversidad por medio de la sobrepoblación,
sobreexplotación, la destrucción de hábitats, contaminación, introducción de especies invasoras y cambios climáticos. El sustento de la biodiversidad para que el funcionamiento y la productividad de un
ecosistema se mantengan es esencial para el mantenimiento y el mejoramiento de la vida en la Tierra. El sustentar la biodiversidad también ayuda a la humanidad a preservar la naturaleza o valores de
inspiración.
Desarrollo de una posible solución: Cuando se evalúan soluciones es importante tener en cuenta un número de limitaciones, incluyendo costo, seguridad, veracidad, y estética. También hay que considerar
los impactos sociales, culturales y ambientales.
Estándar(es):
Conservación y cambio
Área de Dominio: Selección natural y evolución
Expectativa:
B.CB4: Evolución biológica: Unidad y diversidad
Evidencia de ancestros comunes y diversidad: La información genética provee evidencia de evolución. Las secuencias de ADN varían de acuerdo a las especies pero hay muchas superposiciones. Es decir, la
ramificación constante que produce múltiples líneas de descendientes se puede inferir al comparar las secuencias de ADN de diferentes organismos. Esa información puede derivarse también de las
diferencias y similitudes de secuencias de aminoácidos, y por evidencia anatómica y embrionaria.
Adaptación: La evolución es la consecuencia de la interacción entre cuatro factores: (1) el potencial de una especie para aumentar en número, (2) la variación genética de individuos en una especie por
mutación o reproducción sexual, (3) competencia por los suministros limitados de los recursos que necesita cada individuo para sobrevivir y reproducirse en el ambiente y, (4) asegurar la proliferación de
esos organismos que están más capacitados para sobrevivir y reproducirse en el ambiente. La selección natural conlleva a la adaptación; es decir, en una población dominada por organismos que están
equipados para sobrevivir de manera anatómica, por comportamiento y fisiológicamente, en determinados ambientes. O sea, la diferenciación en supervivencia y reproducción de los organismos en una
población que tienen características hereditarias ventajosas, conlleva al aumento en la proporción de individuos en futuras generaciones que tengan tales características, y la disminución de la proporción
de individuos que no tengan las características. Adaptación también significa que la distribución de las características en una población puede cambiar cuando las condiciones cambien.
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Los cambios físicos en el ambiente, ya sean por causas naturales o fomentadas por el ser humano, han contribuido a la expansión de algunas especies, el surgimiento de nuevas especies y a veces a la
extinción de otras. Las especies se extinguen debido a que no pueden sobrevivir y reproducirse en sus ambientes alterados. Si los miembros no se pueden ajustar a los cambios muy rápidos o muy drásticos,
entonces se pierde la oportunidad para que esa especie pueda evolucionar.
Selección natural: La selección natural ocurre solo si hay ambas características: (1) variación en la información genética entre los organismos en una población y (2) variación en la expresión de información
genética – es decir, variación de características – que conllevan a las diferencias en rendimiento entre los individuos.
Las características que influyen positivamente la supervivencia estarán más inclinadas a prevalecer y por ende a ser más comunes en la población.
La biodiversidad y los seres humanos: Los seres humanos dependen del mundo viviente por sus recursos y otros beneficios que provee la biodiversidad. Pero las actividades humanas también tienen un
impacto adverso en la biodiversidad por medio de la sobrepoblación, la sobreexplotación, la destrucción de hábitats, contaminación, la introducción de especies invasoras y los cambios climáticos. El
sustento de la biodiversidad, para que el funcionamiento y la productividad de un ecosistema se mantengan, es esencial para el mantenimiento y el mejoramiento de la vida en la Tierra. Sustentar la
biodiversidad también ayuda a la humanidad a preservar la naturaleza y los paisajes de valor recreacional o y que sirven de inspiración al ser humano.
Desarrollo de una posible solución: Cuando se evalúan soluciones es importante tener en cuenta un número de limitaciones incluyendo costo, seguridad, veracidad, y estética. También hay que considerar
los impactos sociales, culturales y ambientales. Tanto los modelos físicos como los computarizados pueden ser utilizados de varias maneras para ayudar en el proceso de diseño de ingeniería. Las
computadoras son útiles para una variedad de propósitos tales como hacer simulaciones para probar diferentes maneras de resolver un problema o para ver cuál es más eficiente y económica. Además, son
útiles al hacer una presentación persuasiva para un cliente, sobre si un diseño puede satisfacer sus necesidades.
Estándar(es):
Diseño para ingeniería
Área de Dominio: Diseño para ingeniería
Expectativa:
B.IT1: Diseño para ingeniería
Definir y delimitar problemas de ingeniería: Las especificaciones y limitaciones también incluyen el satisfacer los requerimientos establecidos por la sociedad, como tomar en cuenta la reducción de
riesgos, así como se deben cuantificar en la medida en que sea posible y planteados de manera que se pueda determinar si un diseño cumple con ellos. La humanidad se enfrenta a grandes retos globales en
la actualidad, como la necesidad de reservas de agua limpia y alimento, o de fuentes de energía que minimicen la contaminación; retos que pueden atenderse a través de la ingeniería. Estos retos globales
también se pueden manifestar en comunidades locales.
Desarrollar posibles soluciones: Cuando se evalúan soluciones, es importante considerar un conjunto de aspectos, como la seguridad, confiabilidad y estética, y también los impactos sociales, culturales, y
ambientales. Tanto los modelos físicos como las computadoras se pueden usar de varias maneras para ayudar en el proceso de diseño para la ingeniería. Las computadoras resultan útiles para muchos
propósitos, como hacer simulaciones para probar distintas soluciones posibles a un problema, para determinar cuál de estas es más eficiente o económica, o para hacer una presentación persuasiva a un
cliente acerca de cómo un diseño puede satisfacer sus necesidades.
Optimizar la solución de diseño: Puede que los criterios requieran ser simplificados para un acercamiento sistemático y que se necesite tomar decisiones acerca de la prioridad de algunos criterios sobre
otros (intercambios).
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Indicadores:
Conservación y cambio
ES.B.CB2.CC.1
Identifica factores ambientales para argumentar sobre sus efectos negativos y positivos en el crecimiento poblacional.
ES.B.CB2.CC.2
Construye un modelo que represente y explique la secuencia en los pasos que comprenden los estados de sucesión ecológica en un ecosistema.
ES.B.CB2.CC.3
Explica la relación entre las poblaciones, las comunidades, los ecosistemas de la biosfera.
ES.B.CB2.CC.4
Diseña, evalúa y refina una solución para reducir los impactos de las actividades humanas en el ambiente y en la biodiversidad. Ejemplos de las actividades pueden incluir la urbanización,
la construcción de represas y la diseminación de especies invasoras.
ES.B.CB2.CC.5
Evalúa evidencia científica del comportamiento grupal de los individuos y la oportunidad que tienen para sobrevivir y reproducirse. El énfasis está en: (1) distinguir entre
comportamiento grupal e individual, (2) identificar evidencia que apoye los resultados del comportamiento grupal y (3) desarrollar argumentos lógicos y razonables a base de evidencia.
Ejemplos de comportamiento grupal podría incluir rebaños, manadas y comportamientos en cooperativa como la cacería, migraciones y enjambres.
ES.B.CB4.CC.1
Evalúa la evidencia que apoya las afirmaciones de que los cambios en las condiciones ambientales pueden resultar en: (1) aumento en el número de individuos de una especie, (2) el
surgimiento de nuevas especies y (3) la extinción de otras especies. El énfasis está en determinar las relaciones de causa y efecto respecto a cómo los cambios en el ambiente, tales como
la deforestación, la pesca, el uso de fertilizantes, las sequías, las inundaciones y el índice de cambios en el ambiente, afectan la distribución o desaparición de las características en las
especies.
ES.B.CB4.CC.2
Revisa y evalúa una simulación para probar una solución que aminore los impactos adversos de las actividades humanas en la biodiversidad. El énfasis está en el diseño de soluciones
para un problema propuesto que esté relacionado con una especie amenazada o en vía de extinción; o con la variación genética de organismos de múltiples especies.
ES.B.CB4.CC.3
Analiza cómo el ser humano tiene la responsabilidad de mantener el ambiente en buen estado para la supervivencia de las especies.
Estructura y niveles de organización de la materia
ES.B.CB2.EM.1
Usa representaciones matemáticas o tecnológicas para apoyar las explicaciones sobre los factores que afectan la capacidad de carga de los ecosistemas a diferentes escalas. El énfasis
está en el análisis cuantitativo y la comparación de las relaciones entre los factores interdependientes, incluyendo los límites, recursos, clima y competencia. Ejemplos de comparaciones
matemáticas podrían incluir gráficos, tablas, histograma, y cambios en la población recopilados de simulaciones y datos históricos.
ES.B.CB2.EM.2
Usa representaciones matemáticas para apoyar y revisar las explicaciones basadas en evidencia sobre los factores que afectan la biodiversidad y las poblaciones en los ecosistemas a
diferentes escalas. Ejemplos de representaciones matemáticas incluyen encontrar un promedio, determinar tendencias o patrones, y usar gráficos comparativos de una diversidad de
datos.
Interacciones y energía
ES.B.CB1.IE.1
Desarrolla un modelo cuantitativo para describir el ciclo del carbono en la hidrosfera, atmósfera, la geosfera y la biosfera. El énfasis está en hacer modelos de los ciclos biogeoquímicos
que incluyan el ciclo del carbono por los océanos, la atmosfera, los suelos y la biosfera (incluyendo los seres humanos) proveyendo la base para los organismos vivientes.
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ES.B.CB2.IE.1
Construye y revisa una explicación, a base de evidencia, sobre los ciclos de la materia y el flujo de la energía en condiciones aeróbicas y anaeróbicas. El énfasis está en la comprensión
conceptual de los papeles de la respiración aeróbica y anaeróbica en diferentes ambientes.
ES.B.CB2.IE.2
Usa representaciones matemáticas para apoyar afirmaciones sobre el ciclo de la materia y el flujo de energía entre los organismos de un ecosistema. El énfasis está en el uso de los
modelos matemáticos de almacenamiento de energía en la biomasa, para describir la transferencia del fluir de energía por los ecosistemas. El énfasis está en los átomos y las moléculas
(como el carbono, el oxígeno, el hidrógeno y el nitrógeno) que se conservan a medida que pasan por un ecosistema.
ES.B.CB2.IE.4
Evalúa las afirmaciones, evidencias y razonamiento de que las interacciones complejas de los ecosistemas mantienen el número y los tipos de organismos de manera relativamente
consistente en condiciones estables. Pero cambios en las condiciones pueden resultar en un nuevo ecosistema. Ejemplos de cambios en las condiciones de un ecosistema podrían incluir
cambios pequeños, ya sean físicos o biológicos tales como la cacería o inundaciones temporales; o cambios extremos como erupciones volcánicas y el aumento del nivel del mar.
Diseño para ingeniería
ES.B.IT1.IT.1
Analiza un reto global de mayor impacto para especificar las limitaciones y criterios cuantitativos de las soluciones que toman en cuenta los deseos y necesidades de la sociedad.
ES.B.IT1.IT.3
Evalúa una solución a un problema real y complejo a base de criterios como costo, beneficio, seguridad, confiabilidad y consideraciones estéticas, así como posibles impactos sociales,
culturales y ambientales.
Procesos y destrezas (PD):
PD1
Formula preguntas y define problemas: El estudiante formula, refina y evalúa preguntas que pueden probarse empíricamente y diseña problemas usando modelos y simulaciones.
Analiza problemas complejos de la vida real especificando las limitaciones y criterios para soluciones exitosas.
PD2
Desarrolla y usa modelos: El estudiante utiliza, sintetiza y desarrolla modelos para predecir y demostrar las relaciones entre los sistemas y sus componentes. Desarrolla un modelo a base
de evidencias para ilustrar estas relaciones.
PD4
Analiza e interpreta datos: El estudiante integra un análisis estadístico más detallado para la coherencia en el análisis e interpretación de datos, y utiliza modelos para generar y analizar
datos. El estudiante aplica los conceptos de estadística y probabilidad a las preguntas y los problemas científicos y de ingeniería, utilizando herramientas digitales, cuando sea posible.
PD5
Usa pensamiento matemático y computacional: El estudiante utiliza el pensamiento matemático y herramientas de computación para el análisis estadístico y para representar y hacer
modelos de los datos. Realiza y usa simulaciones computacionales simples a partir de modelos matemáticos para representar un fenómeno, aparato diseñado, proceso o sistema;
predecir los efectos de una solución de diseño sobre un sistema o las interacciones entre sistemas; o para crear una simulación o modelo computacional para representar un fenómeno.
PD8
Obtiene, evalúa y comunica información: El estudiante evalúa la validez y confiabilidad de las suposiciones, métodos y diseños. Comunica información técnica y científica en múltiples
formatos (incluyendo formatos verbales, gráficos, textuales y matemáticos).
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ETAPA 1 – (Resultados esperados)
Alineación de
Objetivos de
Aprendizaje
PRCS:
ES.B.CB1.IE.1
ES.B.CB2.IE.1
ES.B.CB2.IE.2
PD:
PD2
PD8
PE/CD:
PE1/CD1
T/A:
A1
Enfoque de Contenido
(El estudiante…)


Comprende el rol
de la respiración
aeróbica y
anaeróbica en
distintos
ambientes.
Describe que los
átomos y las
moléculas (como
carbono, oxígeno,
hidrógeno y
nitrógeno) se
conservan cuando
pasan a través de
un ecosistema.
Vocabulario de Contenido









ETAPA 2 – (Evidencia de assessment)
Tareas de desempeño
Otra evidencia
Biomasa
Assessment Integrado B.4
Flujograma
Ciclo del agua
 Antes de terminar esta unidad,
 El estudiante crea un flujograma
Ciclo del carbono
usted debe administrar el cuarto
para enfatizar el rol de la
Ciclo del nitrógeno
assessment integrado a los
desnitrificación en el ciclo de
Ciclo del fósforo
estudiantes (ver anejo
nitrógeno y la importancia de las
Ciclos de la
“Assessment Integrado B.4”).
condiciones aeróbicas versus
materia
anaeróbicas (ej. suelos saturados
Desnitrification
Uso de la biomasa
de agua) en el proceso de
Respiración
 En esta tarea de desempeño los
desnitrificación.
aeróbica
estudiantes trabajan en grupo y
Respiración
recopilan datos acerca del
anaeróbica
almacenamiento y producción de
biomasa en la Tierra y cuantifican
la cantidad de carbono orgánico
almacenado en los sistemas vivos,
en comparación con los sistemas
no-vivos. Los estudiantes
comparan la cantidad de energía
presente en una muestra
determinada de biomasa (como
viruta) con la energía presente en
los combustibles fósiles. Diseñan
y construyen un pequeño
biodigestor con material
reciclable o reusable y
determinan la cantidad de gas
producido a partir de la cantidad
de biomasa utilizada. Prepararán
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ETAPA 3 – (Plan de aprendizaje)
Actividades de aprendizaje sugeridas y
Ejemplos para planes de la lección
Modelos de ciclos de la materia
 En esta actividad, los estudiantes
trabajan en grupos pequeños para
desarrollar un juego que ilustre y
ayude a repasar los ciclos de la
materia y su importancia en el
ecosistema. Los estudiantes pueden
elegir entre los ciclos de carbono, de
nitrógeno, de fósforo o del agua.
Pueden hacer juegos de cartas,
tableros o juegos de computadoras.
 La meta del juego es ilustrar el ciclo de
manera que haya cierto grado de
competencia y emoción entre los
jugadores. Por ejemplo, un juego
sobre el ciclo de carbono puede incluir
el seguimiento a un átomo de carbono
a lo largo del ciclo, incluye los datos
conocidos sobre el elemento carbono,
como sus propiedades químicas, su
importancia en la química orgánica y
su rol como contaminante, tanto en
su forma de particulado de materia,
como en su forma de gas de
invernadero.
 Los juegos deben hacer énfasis en las
etapas del ciclo, cómo se activa el
ciclo, el flujo de energía, y los
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un informe escrito en el que
incluyen los datos sobre la
biomasa a nivel mundial, la
comparación de la energía
producida por la biomasa versus
los combustibles fósiles, el
diagrama del diseño y los datos
recopilados del biodigestor,
ilustrado con tablas, gráficas,
diagramas, fotografías.

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procesos del ciclo en cada uno de los
subsistemas de la Tierra (hidrosfera,
atmósfera, litosfera y biosfera). El
juego también debe incluir
información cuantitativa como la
cantidad de materia involucrada y el
tiempo que toma completar cada
ciclo. Los estudiantes también deben
indicar cómo varía el ciclo de
nitrógeno en condiciones aeróbicas y
anaeróbicas. Se pueden encontrar
ejemplos de juegos por Internet; pero
el reto de los grupos es crear un juego
único que mejore y amplíe los
esfuerzos previos de otras personas.
Cada grupo debe presentar su juego a
la clase y dar oportunidad para que
otros puedan jugarlo. Los estudiantes
harán una votación sobre su juego
favorito, a partir de criterios que
incluyan: precisión científica, grado de
competencia entre los jugadores,
innovación en el acercamiento al
tema y grado de diversión.
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ETAPA 1 – (Resultados esperados)
Alineación de
Objetivos de
Aprendizaje
PRCS:
ES.B.CB2.EM.1
ES.B.CB2.EM.2
Enfoque de Contenido
(El estudiante…)

PD:
PD2
PD4
PD5
PD8
PE/CD:
PE2/CD2

T/A:
A2
A3
A4


Utiliza
representaciones
matemáticas o
tecnológicas para
apoyar una
explicación acerca
de los factores que
afectan la
capacidad de carga
de los ecosistemas
a distintas escalas.
Utiliza análisis
cuantitativos para
comparar las
relaciones entre
factores
interdependientes,
incluyendo los
límites, recursos, y
condiciones
climáticas.
Analiza los factores
que afectan la
biodiversidad y las
poblaciones de los
ecosistemas a
distintas escalas.
Ofrece ejemplos
Vocabulario de
Contenido








Biodiversidad
Bioma
Capacidad de
carga
Ecosistema
Ecuación
logística
Hábitat
Nicho
Tasa intrínseca
de crecimiento
ETAPA 2 – (Evidencia de assessment)
Tareas de desempeño
Otra evidencia
ETAPA 3 – (Plan de aprendizaje)
Actividades de aprendizaje sugeridas y
Ejemplos para planes de la lección
Capacidad de carga
Infografía
Los ecosistemas
 En esta tarea de desempeño, los
 Los estudiantes crean materiales
 Los estudiantes crean un dibujo para
estudiantes investigarán los
infográficos (infografía) para
representar un ecosistema específico
límites de los ecosistemas.
describir los grupos de animales
dentro de la biosfera y una población
 Trabajarán en grupos pequeños
más importantes de la Tierra en
específica que sobrevive y prospera
para crear un modelo matemático
términos de su biodiversidad
en esas condiciones.
de la capacidad de carga, a partir
relativa. Los estudiantes trabajan
 Los estudiantes describen en sus
de la ecuación logística, G=rN [(Ken parejas para pensar, desarrollar
libretas las diferencias entre hábitat y
N)/K], en la cual G = crecimiento
y compartir una lista de factores
nicho, y entre bioma y ecosistema.
poblacional, r = tasa intrínseca de
limitantes para algunas especies
Deben incluir ilustraciones en sus
crecimiento, N = número de
particulares de plantas o animales
descripciones. Pueden utilizar un
individuos en la población, y K =
de la Isla. Existen diferentes
organizador gráfico o una tabla
capacidad de carga, y determinar
herramientas web que les permiten
comparativa.
la cantidad máxima de población
hacer estas infografías (ver
 Los estudiantes desarrollan una lista
que un sistema puede sostener.
recursos adicionales).
de factores limitantes para el bioma
 Los estudiantes deben elegir una
del bosque pluvial en Puerto Rico.
especie conocida (como un león o
 Los estudiantes eligen un organismo
un rinoceronte) e investigar y
del bosque pluvial y escriben un
analizar información sobre ésta
informe de 2-3 páginas acerca de las
para determinar su capacidad de
interacciones e interdependencia de
carga y mostrar cómo la
este organismo en relación a su
capacidad de carga puede variar
ambiente y los factores limitantes que
con el tiempo debido a factores
impactan la capacidad del organismo
como la disponibilidad de agua y
para adaptarse al mismo.
alimento, competencia,
condiciones climáticas y espacio
para vivir. Cada grupo debe
presentar al resto de la clase un
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Biología
5 semanas de instrucción
de
representaciones
matemáticas,
incluyendo
encontrar
promedios,
determinar
tendencias o
patrones y usar
gráficas
comparativas para
datos variados.
resumen breve acerca de cómo
crearon sus modelos
matemáticos y cómo compara el
modelo teórico con los datos
sobre los organismos reales (ver
la sección “Recursos
adicionales”).
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ETAPA 1 – (Resultados esperados)
Alineación de
Objetivos de
Aprendizaje
PRCS:
ES.B.CB2.IE.4
ES.B.CB2.CC.2
ES.B.CB2.CC.3
Enfoque de Contenido
(El estudiante…)

PD:
PD1
PD2
PD8
PE/CD:
PE2/CD2
PE3/CD3
T/A:
A3
A5
A7


Evalúa evidencia
acerca de que las
interacciones
complejas de los
ecosistemas ayudan a
mantener el número y
el tipo de especies de
forma relativamente
consistente en
condiciones estables,
pero que la presencia
de cambios en estas
condiciones pueden
provocar el
surgimiento de nuevos
ecosistemas.
Construye un modelo
para representar y
explicar la secuencia
de los pasos que
comprenden la
sucesión ecológica en
un ecosistema.
Explica la relación
entre población,
comunidad y los
ecosistemas de una
biosfera.
Vocabulario de
Contenido





Comunidad
clímax
Comunidad
ecológica
Especies
pioneras
Sucesión
primaria
Sucesión
secundaria
ETAPA 2 – (Evidencia de assessment)
Tareas de desempeño
Otra evidencia
ETAPA 3 – (Plan de aprendizaje)
Actividades de aprendizaje sugeridas y
Ejemplos para planes de la lección
Ecosistema del bosque
Opinión
Sucesión ecológica
 Los estudiantes investigan sobre
 Los estudiantes investigan el
 Inicie la actividad preguntando a los
las tendencias de la deforestación
cambio climático y el
estudiantes cuándo fue la última vez
y reforestación en Puerto Rico.
calentamiento global y cómo afecta
que fueron a la costa. ¿A dónde
Deben explicar, documentar e
a Puerto Rico. Expresan sus
fueron? ¿Han visitado estuarios o
ilustrar los pasos específicos de
opiniones en una carta dirigida a un
bosques de mangle? Solicite que
las etapas de sucesión ecológica
periódico local. Deben leer la carta
compartan su experiencia. Luego, pida
en el ecosistema del bosque,
en la clase para compartirla con el
a los estudiantes que escriban sobre
incluir la composición de las
grupo.
cómo piensan que se forman los
especies, el tiempo, y los
manglares. Presente el concepto de
impactos humanos, tales como, la
“sucesión ecológica”.
agricultura y la presencia de
 En esta actividad, los estudiantes
especies invasivas, así como, los
trabajan en grupos pequeños para
impactos naturales como los
ilustrar el proceso de sucesión en un
huracanes o incendios.
ambiente de su selección, como por
Presentarán su trabajo en forma
ejemplo el bosque pluvial, la pradera,
de una revista científica con
la playa, el manglar, una isla volcánica,
artículos breves sobre los temas
etc. El grupo puede usar cualquier
investigados. Se evaluará el
medio para crear la ilustración,
contenido y la confiabilidad de la
(afiche, mapa conceptual,
información presentada.
diapositivas, página de Internet,
infografía, etc.). La ilustración debe
incluir los conceptos claves de la
sucesión (condiciones iniciales,
comunidad ecológica, especies
pioneras, comunidad clímax) y
diferenciar entre sucesión primaria y
sucesión secundaria.
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Unidad B.7: Estructura y función de los ecosistemas
Biología
5 semanas de instrucción
ETAPA 1 – (Resultados esperados)
Alineación de
Objetivos de
Aprendizaje
PRCS:
ES.B.CB2.CC.5
ES.B.CB2.CC.4
ES.B.CB2.CC.1
ES.B.CB4.CC.1
PD:
PD2
PD4
PD8
PE/CD:
PE2/CD2
PE3/CD3
PE4/CD4
T/A:
A5
A6
A7
Enfoque de Contenido
(El estudiante…)


Diseña una
solución para
reducir el impacto
de las actividades
humanas en la
biodiversidad.
Evalúa factores
ambientales con
respecto a sus
efectos positivos y
negativos en el
crecimiento
poblacional.
Vocabulario de Contenido




Especies invasivas
Eutrofización
Neonicotinoides
Urbanización
ETAPA 2 – (Evidencia de assessment)
Tareas de desempeño
Otra evidencia
ETAPA 3 – (Plan de aprendizaje)
Actividades de aprendizaje sugeridas y
Ejemplos para planes de la lección
Boletín Informativo
Gráfica
La ecología de la producción de alimentos
 En esta tarea de desempeño, los
 Los estudiantes hacen una gráfica
 Pregunte a los estudiantes cuánto
estudiantes investigan la erosión
para representar el uso de los
comen cada día y pida que especulen
de los humedales costeros en
suelos en Puerto Rico, a través del
cuánto comen durante un año y
Puerto Rico, investigan su
tiempo. Deben documentar la
cuánto van a comer durante toda su
localización, las causas de la
proporción de la tierra que se usa
vida. Explique que si una persona
erosión, cuantifican las
para 1) conservación de bosques,
promedio de Estados Unidos come
consecuencias y los costos, y
2) agricultura y 3) desarrollo
una tonelada de comida al año (1996
proponen soluciones realistas
urbano.
libras), entonces cada año se
para controlar el problema. Se
consumirían más de 300 millones de
comunican con el Departamento ¡Invasión de especies!
toneladas de comida en EEUU.
de Recursos Naturales y
 Los estudiantes usan la Base de
 Los estudiantes trabajan en grupos
Ambientales de Puerto Rico para
Datos Global de Especies Invasivas
pequeños para determinar los
indagar sobre las iniciativas al
(Global Invasive Species Database;
recursos terrestres, agua y energía
respecto (ver enlace en Recursos
ver enlace en la sección de
necesarios para producir distintos
adicionales). Preparan un boletín
Recursos adicionales) para
tipos de alimentos, como la carne,
informativo de sus hallazgos en el
seleccionar una especie invasiva de
lácteos, granos, frutas y vegetales. Los
que se destaquen las soluciones
Puerto Rico (como el bambú o la
grupos deben crear un mapa
que proponen.
iguana verde “gallina de palo”).
conceptual con datos que ilustren el
Deben presentar documentación
impacto de la agricultura industrial,
sobre el impacto que tienen en el
que incluye la construcción de
ambiente y proponer soluciones
represas y canales para riego, el riesgo
para prevenir que se siga
de los pesticidas, la eutrofización y
reproduciendo.
otros. El mapa conceptual debe
ofrecer soluciones para limitar o
mitigar los efectos de la agricultura
industrial, como la adopción de
prácticas de agricultura sostenible y
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Unidad B.7: Estructura y función de los ecosistemas
Biología
5 semanas de instrucción
ecológica, y recomendaciones para
hacer cambios en la nutrición, donde
se limite el consumo de alimentos que
requieren el uso intensivo de los
recursos para su producción.
Investigación sobre polinizadores
 Los estudiantes investigan la
reducción poblacional de
polinizadores nativos de Puerto Rico y
formulan hipótesis sobre las causas,
haciendo referencia a distintos
factores, como la presencia de
neonicotinoides y la infestación de
ácaros.
Uso de recursos
 Los estudiantes debaten alrededor del
planteamiento: “El uso de fertilizantes
sintéticos es generalmente
beneficioso para la sociedad”, a partir
de los argumentos de que los
fertilizantes aumentan la producción
agrícola, pero también generan
contaminación (como la
eutrofización).
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Unidad B.7: Estructura y función de los ecosistemas
Biología
5 semanas de instrucción
ETAPA 1 – (Resultados esperados)
Alineación de
Objetivos de
Aprendizaje
PRCS:
ES.B.CB4.CC.2
ES.B.CB4.CC.3
ES.B.IT1.IT.1
ES.B.IT1.IT.3
PD:
PD1
PD4
PD8
PE/CD:
PE2/CD2
PE3/CD3
PE4/CD4
T/A:
A3
A5
A7
Enfoque de Contenido
(El estudiante…)


Diseña soluciones
para un problema
relacionado a una
especie en peligro
o en amenaza de
extinción.
Examina la
responsabilidad
que tienen los
seres humanos de
mantener el
ambiente en
buenas
condiciones para
propiciar la
supervivencia de
las especies.
Vocabulario de
Contenido




Deriva genética
Especies en
peligro o en
amenaza de
extinción
Extinción
Plan de
recuperación
ETAPA 2 – (Evidencia de assessment)
Tareas de desempeño
Otra evidencia
Informe oral
Boleto de salida
 En esta tarea de desempeño, los
 El estudiante hace una lista de 10
estudiantes investigan una planta,
acciones que puede hacer para
insecto o animal silvestre que
ayudar a conservar la
habita en Puerto Rico, que no sea
biodiversidad.
nativo de la isla. Prepararán un
informe oral en el que deben
describir cómo ese organismo
llegó a PR, cómo se ha adaptado
para sobrevivir y las medidas para
su conservación.
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ETAPA 3 – (Plan de aprendizaje)
Actividades de aprendizaje sugeridas y
Ejemplos para planes de la lección
Manejo de poblaciones de especies en peligro
 Los estudiantes trabajan en grupos
pequeños para escoger y analizar un
plan de recuperación del Servicio de
Pesca y Vida Silvestre de Estados
Unidos (U.S. Fish and Wildlife Service)
(ver enlace en Recursos adicionales),
para una especie en peligro o en
amenaza de extinción en Puerto Rico
(Ej. cotorra puertorriqueña, sapo
concho, etc.) Deben ofrecer un
resumen del plan de recuperación
para la especie seleccionada que
incluya una descripción de la especie,
el hábitat requerido, y el itinerario de
recuperación. Los estudiantes usan
modelos simples de simulación
(disponibles en NetLogo) para
predecir los resultados de distintos
escenarios en relación a la especie
seleccionada, que incluya el efecto de
la deriva genética, la presencia de
depredadores y la tasa de natalidad.
 Los estudiantes deben usar la
información para comparar el plan
específico para su especie con planes
de recuperación alternativos como el
manejo del ecosistema, planes de
Unidad B.7: Estructura y función de los ecosistemas
Biología
5 semanas de instrucción
recuperación para grupos de especies,
y la planificación de conservación de
hábitats. Los estudiantes deben
proponer iniciativas nuevas
directamente relacionadas con sus
planes específicos de recuperación,
con el fin de encontrar soluciones que
minimicen los efectos adversos de las
actividades humanas en la
biodiversidad. Deben presentar la
información en propuestas basadas en
incentivos, esfuerzos educativos y
otras iniciativas. El grupo debe
formular recomendaciones específicas
sobre cómo implementar iniciativas
sociales y económicas para alcanzar
las metas de recuperación. Al
completar sus propuestas, los grupos
comparten sus datos y conclusiones
con el resto de la clase, y hacen
énfasis en las posibles maneras para
integrar sus planes de recuperación
con otros planes para otras especies
en peligro, que comparten hábitats
parecidos en Puerto Rico (ver la
sección “Recursos adicionales”).
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Unidad B.7: Estructura y función de los ecosistemas
Biología
5 semanas de instrucción
ETAPA 3 – (Plan de aprendizaje)
Conexiones a la literatura sugeridas

Robert Harding Whittaker (1975)
o Communities and Ecosystems

Ellie Whitney et al. (2004)
o Priceless Florida: Natural Ecosystems and Native Species

Edward O. Wilson
o The Diversity of Life

Richard Dawkins
o The Ancestor's Tale: A Pilgrimage to the Dawn of Evolution
o The Selfish Gene

Richard Leakey, Roger Lewin
o Origins Reconsidered: In Search of What Makes Us Human

Jonathan Weiner
o The Beak of the Finch: A Story of Evolution in Our Time

Charles Darwin (1859)
o On the Origin of Species by Means of Natural Selection

D.J. Futuyma (1986)
o Evolutionary Biology

Paul Lawrence Farber
o Finding Order in Nature: The Naturalist Tradition from Linnaeus to E. O. Wilson

Ernst Mayr
o This Is Biology: The Science of the Living World

Dorothy Hinshaw Patent
o When the Wolves Returned: Restoring Nature’s Balance in Yellowstone
Recursos adicionales

Biología celular: http://www.biologia.arizona.edu/cell/cell.html

Planes de lección en Biología: www.lessonplansinc.com/biology_lesson_plans.php
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Unidad B.7: Estructura y función de los ecosistemas
Biología
5 semanas de instrucción

Recursos para actividad de producción de alimentos: http://www.columbia.edu/cu/news/00/03/extinction.html

Recursos para actividad de producción de alimentos: https://www.princeton.edu/~achaney/tmve/wiki100k/docs/Biomass_(ecology).html

Recursos para actividad de producción de alimentos: http://www.fs.usda.gov/Internet/FSE_DOCUMENTS/stelprdb5073108.pdf

Recursos para actividad de producción de alimentos: http://www.fs.usda.gov/Internet/FSE_DOCUMENTS/stelprdb5073111.pdf

Recursos para actividad de producción de alimentos: http://www.ers.usda.gov/publications/eib-economic-information-bulletin/eib14.aspx#.U79On41dU78

Recursos para actividad de producción de alimentos: http://www.issg.org/database/species/search.asp?st=sss&sn=&rn=Puerto%20Rico&ri=18250&hci=-1&ei=-1&lang=EN

Recursos para actividad de especies en peligro: http://regentsprep.org/Regents/biology/2011%20Web%20Pages/Ecology-%20Human%20Biosphere-%20Influence%20page.htm

Recursos para actividad de especies en peligro: http://ngm.nationalgeographic.com/2011/01/seven-billion/biodiversity-game

Recursos para actividad de especies en peligro: http://fire.biol.wwu.edu/hooper/10thingsforbiodiversity.pdf

Recursos para actividad de especies en peligro: http://www.fws.gov/southeast/5yearreviews/5yearreviews/PRParrot.pdf

Recursos sobre ciclos biogeoquímicos: http://www.colorado.edu/GeolSci/courses/GEOL1070/chap04/chapter4.html

Recursos sobre ciclos biogeoquímicos: https://www.windows2universe.org/earth/climate/carbon_cycle.html

Recursos sobre ciclos biogeoquímicos: http://aquarium.ucsd.edu/Education/Learning_Resources/Connecting_with_Climate_Change/Documents/Carbon_Cycle_Activity.pdf

Recursos sobre ciclos biogeoquímicos: http://fas.org/irp/imint/docs/rst/Sect16/Sect16_4.html

Recursos sobre ciclos biogeoquímicos: http://web.ornl.gov/info/ornlreview/rev28_2/text/bio.htm

Recursos sobre sucesión ecológica: http://www.fs.usda.gov/detailfull/conservationeducation/educator-toolbox/high-school/?cid=STELPRDB5057674&width=full

Recursos sobre sucesión ecológica: https://www.sas.upenn.edu/lczodata/category/research-paper-keywords/secondary-succession

Recursos sobre sucesión ecológica: http://www.drna.gobierno.pr/

Humedales: http://ponce.inter.edu/acad/cursos/ciencia/pages/humedales.htm

Humedales: http://pr.water.usgs.gov/public/online_pubs/wsp_2425/wsp_2425es.pdf

Infografías: http://es.kioskea.net/faq/8683-crear-infografias-online-herramientas-y-buenas-practicas

Infografías: http://e-aprendizaje.es/2013/02/21/como-hacer-una-infografia/

Infografías: http://infogr.am/

Planes de manejo: http://www.drna.gobierno.pr/oficinas/oficina-de-prensa-y-comunicaciones/comunicados-de-prensa/comunicados-de-prensa-2013/cotorra-puertorriquena-en-vias-derecuperacion

Planes de manejo: http://www.drna.gobierno.pr/oficinas/oficina-de-prensa-y-comunicaciones/comunicados-de-prensa/comunicados-de-prensa-2013/cotorra-puertorriquena-en-vias-derecuperacion
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Unidad B.7: Estructura y función de los ecosistemas
Biología
5 semanas de instrucción

Planes de manejo: http://www.drna.gobierno.pr/oficinas/arn/recursosvivientes/negociado-de-pesca-y-vida-silvestre/division-de-recursos-terrestres-1/plan-para-el-control-de-la-iguana-verdegreen-iguana-control-plan

Uso de suelos en Puerto Rico: http://www.suagm.edu/umet/cedes/pdf/info_sustentabilidad_uso_suelo_espanol.pdf

Biomasa: http://www.energiasrenovables.ciemat.es/adjuntos_documentos/Biomasa.pdf

Biomasa: http://todoproductividad.blogspot.com/2008/04/cmo-se-consigue-producir-energa-partir.html

Biomasa: http://www.statista.com/statistics/264029/us-biomass-energy-production/

Base de datos Global de Especies Invasivas: http://www.issg.org/database/welcome/

Departamento de Recursos Naturales y Ambientales de Puerto Rico: http://www.drna.gobierno.pr/

U.S. Fish and Wildlife Service: http://www.fws.gov/caribbean/ES

Capacidad de carga, Fuente: http://campus.murraystate.edu/academic/faculty/eweber/bio101/notes/snotes/02_01_13_bio101.html

Manejo de poblaciones de especies en peligro, Fuente: http://www.umich.edu/~esupdate/library/96.10-11/heinen.html

Pasos en el proceso de diseño para ingeniería: http://www.nasa.gov/audience/foreducators/plantgrowth/reference/Eng_Design_5-12.html#.U-e716PG-8A

Redacción de una propuesta de investigación: http://ponce.inter.edu/acad/facultad/jvillasr/GUIA_INVEST.pdf
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