Facultad de EducaciónEDU 705: Didáctica de las ciencias naturales

GUÍA DE TRABAJO ESTUDIANTES              Flujo de materia y energía en los ecosistemas

Objetivo general: Resolver problemas que involucren la transferencia de materia y energía en losecosistemas.

Objetivos específicos:

1. Analizar la dependencia entre organismos respecto a los flujos de materia y energía en unecosistema.

2. Relacionar los eslabones de las tramas y cadenas tróficas con la transferencia de energía ybioacumulación de sustancias químicas nocivas.

3. Describir cuantitativamente mediante pirámides la productividad y número de organismosde los niveles tróficos de un ecosistema.

CONTEXTUALIZACIÓN

De la energía solar que alcanza la superficie de la Tierra, solo una pequeña fracción muy esderivada  a  los  sistemas  vivos.  Aun  cuando  la  luz  caiga  en  una  zona  con  vegetación  abundantecomo en una selva, sólo aproximadamente entre el 1 y el 3% de esa luz (calculado sobre una baseanual)  se  usa  en  la  fotosíntesis.  Aun  así,  una  fracción  tan  pequeña  como  ésta  puede  dar  comoresultado la producción –a partir del dióxido de carbono, el agua y unos pocos minerales– de variosmillones  de  gramos  (en  peso  seco)  de  materia  orgánica  por  año  en  un  solo  metro  cuadrado  decampo  o  de  bosque:  un  total  de  aproximadamente  120  mil  millones  de  toneladas  métricas  demateria orgánica por año en todo el mundo.

Eugene   P.   Odum,   uno   de   los   investigadoresnorteamericanos que más aportó a la comprensión de ladinámica  de  funcionamiento  de  los  ecosistemas,  utilizóuna serie de diagramas de flujo para representarla.

El paso de energía de un organismo a otro ocurrea lo largo de una cadena o trama trófica (según como serepresente), realizándose mediante la transferencia(consumo) de moléculas energéticas, tales comocarbohidratos, lípidos y proteínas.

Sin embargo, la transferencia es altamente ineficiente:se  calcula que  en  promedio  sólo  el  10% de  la  energíadisponible es aprovechada por un organismo,perdiéndose  un  gran  porcentaje  por  el  metabolismo(respiración celular y calor generado, el cual no es unaforma  de energía  útil  para la  síntesis  de  moléculas)  oporque un individuo es incapaz de digerir y/o absorbertodas las sustancias químicas presentes en elorganismo que consume.

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Las   relaciones   energéticas   entre   los   niveles   tróficos   determinan   la   estructura   de   unecosistema, en función de la cantidad de organismos y de la cantidad de biomasa presente: en la

INTEGRANTES: María Eugenia Vega.

            Sandra Huerta Medina.

            Rossana Castro escobar.

práctica, esto implica cuál será el largo de las cadenas tróficas que se pueden establecer, así comoel número de organismos presentes en cada nivel trófico. Una forma de representar lo anterior esmediante la elaboración de pirámides tróficas de número, biomasa y energía.

Una técnica didáctica  para  abordar los conceptos involucrados  en esta actividad prácticaes la resolución de problemas. Su principal finalidad es el desarrollo de habilidades y actitudes enlos   estudiantes,  los   cuales   reunidos   en  pequeños   grupos   abordan   una   situación  incierta   queprovoca a quien la padece una conducta teniente a hallarle una solución (sino no es problemática),resolviendo  la  tensión  inherente  a  dicha  incertidumbre.  Esto  implica  considerar  situaciones  quedemandan  reflexión,  búsqueda,  investigación  y  donde  para  responder  hay  que  pensar  en  lassoluciones y  definir una estrategia de  resolución que no  conduce, precisamente, a  una  respuestarápida  e  inmediata.  La  idea  es  que  para  comprender  y  resolver  el  problema  se  logra  también  elaprendizaje de  los  conceptos  científicos involucrados en  él (pero  contextualizados  a la situación),generándose   al   mismo   tiempo   actitudes   tendientes   a   un   trabajo   en   equipo   colaborativo,   aldesarrollo de habilidades de análisis y síntesis de información y a comprometerse  los estudiantescon su aprendizaje.

ORGANIZÁNDONOS

Trabaja  en  grupos  de  máximo  3  personas  para  el  análisis  y  resolución  de  los  problemasque   se   presentarán   a   continuación,   debiendo   entregar   un   informe   simple   (escrito   en   elcomputador) la siguiente sesión: tiene      una      hora      para      trabajar      con      las      preguntas.       

DESARROLLO

1. Aunque  un  carnívoro  como  el  león  se  encuentra  en  la  cúspide  de  una  cadena  trófica  (y  porende  está  libre  de  ser  depredado  por  otros  seres  vivos)  es  durante  su  vida  una  fuente  deenergía para muchas otras especies, que representan a cuatro reinos. Explique por qué se daeste fenómeno.

El león al ser un animal depredrador controla la población de anomales que consume y conserva el equilibrio, tambien ayuda a los animales carroñeros ya que estos consumen las sobras que el les deja, otra forma de ayudar a las otras especies es brindandoles protección de otros animales que le temen y por último, el león al morir sus nitrientes son absiorvidos por la tierra lo que alimenta a los vegetales para iniciar nuevamente una cadena trofica.

2. Entre los pesticidas más comunes se encuentran los insecticidas, de los cuáles el más conocidoes el DDT (diclorodifeniltricloroetano), el cual ha sido usado en el control de la malaria, fiebreamarilla y muchas otras infecciones causadas por insectos vectores. Esta sustancia es solubleel  lípidos  (pero  no  en  agua)  y  no  puede  ser  metabolizada  por  los  seres  vivos,  es  decir,  no

puede  ser  degradada:  así,  si  en  el  agua  de  un  ecosistema  marino  se  encuentra  en  unaconcentración  de  DDT  de  0,0003  ppm  (partes  por  millón),  en  el  zooplancton  0.04  ppm  y  engrandes peces es de 0.5 ppm. Cuando se analizó su presencia en los seres humanos se detectólas más altas concentraciones dentro de la cadena trófica. ¿A qué se debe esto?

Esto se debe a que a medida que ba subiendo la trama trofica se concentra más el nivel de DDT por ejemplo: el Zooplanton necesita menos consumo de alimento por su desgante de energía, los grandes peces han consumido para su alimetaciópn grandes cantidades de peces más pequeños contaminados por lo cual el consumo de DDT es mayor y por último el hombre, para poder recuperar la energía que gasta debe consumir una myor cantidad de peces contaminados lo que produce que el nivel de DDT sea mayor.

                    

3. Un tema que se considera prohibido social y legalmente en la mayoría de las culturas humanases el del canibalismo: el acto o la práctica de alimentarse de miembros de la propia especie.Existen varios fundamentos biológicos para que no se produzca, pudiéndose haberseleccionado  evolutivamente  que  sintamos  rechazo  por  ella.  ¿Por  qué  no  nos  conviene  sercaníbales?

Comer carne humana puede llebar a desarrollar enfermedades, en el proceso quimico de la digestión, cualquier virus, cualquier  mutacion  genetica  puede  ser  adquirida  por   la  persona  que   la   come,  pudiendo  desarrollar   todo   tipo  de enfermedades, incluso si se come carne humana presumiblemente sana, igual existe el riesgo de que esa carne tenta algun gen que transmita alguna enfermedad.   Por eso es que la carne que consumimos de otros animales tales como vacuno,  cerdo,  pollo,  etc,  esta  cuidada y  sanitizada     (igual  que el   resto  de  especies  del  planeta)  y   los  virus  y   las enfermedades que llegacen a desarrollan muere una vez bien cocinada (que para eso se cocina la comida) así matas todos los virus, por lo cual, solo se puede consumir bien cocida.   Imaginate si te comes a un humano infectado de tuberculosis,  evola o cualquier virus,  no tardaria mucho en haber una pandemia, por eso no se debe comer carne humana.Otros motivos por lo cual no somos canívales es por razones religiosas y sociales, a pesar, que si nos vemos enfrentados a una situación de vida o muerte, como la d los jugadores uruguayos, no nos quedará otra que recurrir al canivalismo.

                        

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4. Las  pirámides  de  número  suelen  estar  relacionadas  con  las  de  biomasa  y  energía,  es  decirtienen la misma forma: una base amplia de productores, un segmento menor deconsumidores primarios y una punta con los consumidores secundarios y/o terciarios:

                   Sin  embargo,  en  algunos  ecosistemas  como  en  un  bosque  o  en  el  mar  al  representar  unapirámide de números esta resulta invertida, no calzando con la de biomasa y/o energía de eseecosistema ¿A qué se debe esto?

Esto se debe en el caso del mar a que los productores (Planton) se encuentran en menos cantidad que los consumidores primarios (Zooplanton), ya que éstos se reproducen con mucha facilidad incfrementando su población repidamente.En el caso del bosque  los productores están formados por árboles, por lo que el número de organismos en el nivel trófico de productores es mucho menor que en la pradera ya que un árbol es capaz de sostener a una gran población de herbívoros. 

CIERRE

Expongan sus resultados con el docente a cargo del laboratorio y a sus compañeros cuando se leindique. Relaten cuales fueron las principales dificultades que tuvieron al abordar los problemas ycomo   los   solucionaron.   Analicen   la   factibilidad   y   condiciones   necesarias   para   desarrollar   unaprendizaje basado en problemas en el aula.