Utilizando un Terrario Como Modelo Para Explicar el Funcionamiento de los Ecosistemas

Transcripción

1 Utilizando un Terrario Como Modelo Para Explicar el Funcionamiento de los Ecosistemas Prof. Mario Tacher MSP21-Nivel Elemental Universidad Interamericana Recinto de Bayamón

2 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.

3 Preguntas Escenciales (PE) y Comprensión Duradera PE2 Por que la fotosi ntesis 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 fotosi ntesis. PE3 Co mo obtenemos la energi a del Sol? CD3 La energi a del Sol tiene una importancia cri tica para todos los seres vivos que se encuentran en la Tierra. Esta se obtienen mediante luz, calor y a trave s de los alimentos entre otras.

4 Preguntas Escenciales (PE) y Comprensión Duradera PE2 Co mo ocurre el flujo de energi a a trave s de los ecosistemas? CD2 El ecosistema se mantiene en funcionamiento gracias al flujo de energi a que va pasando de un nivel al siguiente.

5 Objetivos Adquisición Construir modelos que expliquen la estructura y funcio n de los sistemas biolo gicos. Argumentar y sostener que la fotosi ntesis contribuye a la reduccio n de la contaminacio n atmosfe rica. Evaluar el rol de la fotosi ntesis en el flujo de energi a en un ecosistema. Crear un diagrama que represente el proceso de la fotosi ntesis.

6 Objetivos Adquisición Explicar co mo se produce el alimento mediante la fotosi ntesis o co mo se ingiere el alimento para obtener energi a. Evaluar el papel de los productores en el mantenimiento de un ecosistema saludable, reduciendo la contaminacio n atmosfe rica. Analizar la funcio n de los productores, consumidores y descomponedores en un ecosistema.

7 Objetivos de Transferencia T1. Al finalizar esta unidad, el estudiante comprende el papel que juegan las plantas en su entorno y co mo estas se han adaptado a su ambiente. Tambie n es capaz de explicar la importancia y relacio n entre las plantas, el Sol y el agua para el ciclo de vida en la Tierra. El estudiante demuestra una comprensio n de la importancia de proteger los recursos naturales de Puerto Rico.

8 Objetivos de Transferencia T1. El estudiante adquiere una comprensio n de co mo el cuerpo humano utiliza la energi a y co mo ocurre el flujo de materia y energi a a trave s de los ecosistemas. El estudiante demuestra respeto y aprecio por los humanos, el papel que desempen an en el mundo que les rodea. Adema s los estudiantes reflexionan sobre el impacto que di a a di a las acciones humanas tienen sobre nuestros ecosistemas y recursos naturales.

9 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 feno menos cienti ficos.

10 Estándares e Indicadores Relevantes Estándar: Conservación y Cambio 4.B.CB1.EM.3 Crea modelos de la estructura y funcio n de los sistemas biolo gicos. Ejemplos: modelos de ce lula (procariota, eucariota, animal y vegetal); sistemas como el cuerpo humano (e nfasis en el sistema digestivo, reproductor, circulatorio, mu sculo esquele tico y respiratorio. Se hace e nfasis en reconocer las partes y una introduccio n a la funcio n de cada una como parte del sistema; tambie n se hace e nfasis sobre la importancia de proteger, respetar y mantener saludable cada sistema); y modelos de ecosistemas (hacer e nfasis en las relaciones entre los componentes y su funcio n en los ecosistemas).

11 Estándares e Indicadores Relevantes Estándar: Conservación y Cambio 5.T.CT2.CC.1 Disen a un modelo del ciclo del agua y del ciclo de formacio n de las rocas. 5.B.CB2.EM.1 Enumera y explica algunos usos que el ser humano da a los hongos y la funcio n de estos en los ecosistemas.

12 Estándares e Indicadores Relevantes Estándar: Conservación y Cambio 5.B.CB2.EM.3 Desarrolla un modelo para describir el movimiento de la materia entre productores, consumidores (plantas, animales), descomponedores y el ambiente; establece la diferencia entre estos. E nfasis en su funcio n dentro de la cadena o red alimentaria. El e nfasis está en la idea de que la materia que no es alimento (aire, agua, materiales descompuestos en el suelo) se convierte en material alimenticio nuevamente por las plantas.

13 Estándares e Indicadores Relevantes Estándar: Conservación y Cambio 6.B.CB1.CC.1 Somete evidencia sobre co mo la fotosi ntesis contribuye a la reduccio n de la contaminacio n atmosfe rica para conservar el ambiente.

14 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 e nfasis 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 hidropo nica es un me todo para cultivar plantas.

15 Estándares e Indicadores Estándar: Interacciones y Energía 6.B.CB1.IE.1 Relevantes Explica el rol de la fotosi ntesis en el ciclo de la materia y el flujo de energi a hacia dentro y fuera de los organismos. El e nfasis está en registrar el movimiento de la materia y el flujo de energi a. 6.B.CB1.IE.2 Describe co mo el alimento se descompone (en los elementos que lo forman) y se reagrupa para formar mole culas nuevas que apoyan el crecimiento o liberan energi a a trave s de reacciones qui micas a medida que la materia se mueve dentro del organismo. El e nfasis está en describir que las mole culas se rompen y se reagrupan y que durante este proceso se libera

16 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.

17 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.

18 Factores Abióticos Presentes en los Ecosistemas: Temperatura Agua Luz solar Viento Rocas y suelos (complejidad física, ph, minerales).

19 Bosque Tropical Ecosistema Terrestre

20 El Terrario Como Ecosistema Artificial Dibuje la composición de su terrario.

21 Dibujo # 2

22 Terrario Identifique factores bióticos y abióticos asociados a su terrario.

23 Terrario Mencione algún tipo de relación interespecífica y/o intraespecífica que esté ocurriendo en su terrario.

24 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.

25 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.

26 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.

27 Photo by Nasim Mansurov ( Ecuación que Resume el Proceso de Fotosíntesis 6 CO H 2 O + Fotones C 6 H 12 O O H 2 O

28 Terrario Identifique los organismos autótrofos en su terrario: Donde ocurre el proceso de fotosíntesis en su terrario?

29 Bio.miami.edu Fotosíntesis en los Cloroplastos

30 Célula Vegetal Nuclear envelope Nucleolus Chromatin Rough endoplasmic reticulum Smooth endoplasmic reticulum NUCLEUS Golgi apparatus Ribosomes Central vacuole Microfilaments Intermediate filaments Microtubules CYTO- SKELETON Mitochondrion Peroxisome Plasma membrane Cell wall Wall of adjacent cell Chloroplast Plasmodesmata

31 Terrario Describa el proceso de fotosíntesis en su terrario, indicando donde están los reactivos y productos de su ecuación. 6 CO H 2 O + Fotones C 6 H 12 O O H 2 O

32 Dibujo # 2

33 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.

34 Terrario Están presentes organismos heterótrofos en su terrario? Cuál o cuáles?

35 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. C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O + Energía (ATP + calor).

36 Terrario Ilustre el proceso de respiración celular en su terrario. Indique donde están los reactivos y productos de la ecuación. C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O + Energía (ATP + calor).

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38 Flujo de Energía en un Ecosistema Primera Ley de Termodinámica

39 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.

40 Tet.jnlive.mobi Se va perdiendo energía a la vez que esta fluyea través de los diferentes niveles tróficos en un ecosistema.

41 Terrario Conteste asumiendo que su terrrarium nunca se abriera. Cuál sería la fuente de CO2 en su terrario?

42 Terrario Pregunta de Análisis Cuál otro ser vivo en su terrario produce CO2?

43 Terrario Conteste asumiendo que su terrrarium nunca se abriera. Cuál sería la fuente de O2 en su terrario?

44 Terrario Ilustre en su terrario la integración de los procesos de fotosíntesis y respiración celular:

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46 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.

47 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

48 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).

49 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.

50 Niveles Tróficos

51 Terrario De ejemplos de compuestos orgánicos en su terrario

52 Membrana plasmática de una célula eucariótica. Fibers of extracellular matrix (ECM) Glycoprotein Carbohydrate Glycolipid EXTRACELLULAR SIDE OF MEMBRANE Cholesterol Microfilaments of cytoskeleton Peripheral proteins Integral protein CYTOPLASMIC SIDE OF MEMBRANE

53 Terrario De ejemplos de compuestos inorgánicos en su terrario

54 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.

55 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.

56 Ciclo del Agua Solar energy Transport over land Net movement of water vapor by wind Precipitation over ocean Evaporation from ocean Evapotranspiration from land Precipitation over land Runoff and groundwater Percolation through soil

57 Terrario Ilustre como ocurriría el ciclo del agua en su terrario.

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59 Ciclo del Carbono Terrario

60 Ciclo de Carbono

61 Terrario Ilustre como ocurriría el ciclo del carbono en su terrario.

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