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Unidad B.6: Selección natural y la diversidad de la vida

Biología

5 semanas de instrucción

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ETAPA 1 – (Resultados esperados)

Resumen de la Unidad:

En esta unidad, el estudiante aprende cómo las diferencias estructurales que se encuentran en una especie a menudo son adaptaciones que les permiten a los organismos sobrevivir mejor en su ambiente específico, las cuales se desarrollan a través del proceso de selección natural. El estudiante investiga el rol de la selección natural dentro de la teoría de la evolución a manera de comprender la historia de la vida. Además, el estudiante define y describe los cambios morfológicos que ocurren durante el proceso evolutivo. Por último, el estudiante investiga los modelos de biodiversidad y las soluciones para evitar su disminución.

Conceptos transversales e ideas fundamentales:

Patrones

Causa y efecto

Sistemas y modelos de sistemas

Energía y materia

Estabilidad y cambio

Ética y valores en las ciencias

Integración de las ciencias, la ingeniería, la tecnología y la sociedad con la naturaleza:

El conocimiento científico está abierto a revisiones a la luz de nueva evidencia. 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 los fenómenos naturales. La Ciencia, la ingeniería y la tecnología influyen en el ser humano, la sociedad y en el mundo natural.

Preguntas Esenciales (PE) y Comprensión Duradera (CD)

PE1. ¿En qué forma las representaciones matemáticas ayudan a explicar los patrones de la biodiversidad?

CD1. Las relaciones en la naturaleza pueden modelarse matemáticamente, para dar una idea de las causas, de las tendencias y de los patrones.

PE2. ¿Existe evidencia que apoya la evolución biológica?

CD2. Distintas líneas de evidencia apoyan la evolución biológica, las cuales incluyen datos geográficos, morfológicos y genéticos que permiten la construcción de árboles filogenéticos que dan apoyo a la hipótesis de ascendencia común.

PE3. ¿Cómo se modelan las hipótesis de las relaciones de ascendencia común y evolución?

CD3. Los árboles filogenéticos se determinan a partir de una combinación de datos geográficos, morfológicos y genéticos para probar las hipótesis de ascendencia común y relaciones evolutivas.

PE4. ¿Cuál es el rol de las estructuras homólogas en la evolución?

CD4. Las estructuras homólogas proveen evidencia de fuerzas selectivas que impulsan la evolución en una dirección particular entre grupos de organismos no relacionados.


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PE5. ¿Qué fuerzas se requieren para que la evolución se lleve a cabo?

CD5. Los procesos de evolución son el resultado de cuatros factores principales: (1) el potencial de una especie de aumentar en número; (2) las variaciones genéticas individuales en las especies; (3) competir por los recursos limitados, y (4) la proliferación de organismos que fueron más exitosos en la supervivencia y la reproducción.

PE6 ¿Cómo es que la evolución es el resultado de la selección natural?

CD6 Al pasar el tiempo, el éxito reproductivo diferencial asegura la propagación de genes que promueven la supervivencia de individuos, y que resultan en una adaptación, y estos rasgos pueden estar asociados a rasgos específicos que indican evolución.

Objetivos de Transferencia (T) y Adquisición (A)

T1. Al terminar esta unidad, el estudiante utiliza sus conocimientos sobre los mecanismos y patrones de evolución para tener conversaciones informadas sobre la importancia del proceso de evolución y su aplicabilidad a la vida tal y como la conocemos.

El estudiante adquiere destrezas para...

A1. Utilizar datos geográficos, morfológicos y genéticos para construir árboles filogenéticos que apoyan la teoría de ascendencia común.

A2. Determinar la ascendencia común y las relaciones de evolución por medio de árboles filogenéticos.

A3. Demostrar que las estructuras homólogas proveen evidencia de las fuerzas selectivas que impulsan la evolución en una dirección en particular entre grupos de organismos no relacionados.

A4. Explicar cómo la selección natural resulta en evolución a través de la adaptación y la especiación.

A5. Utilizar modelos para demostrar cómo el éxito reproductivo diferencial asegura la propagación de genes que promueven la supervivencia de individuos.


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Los Estándares de Puerto Rico (PRCS)

Estándar(es):

Conservación y cambio, Estructura y niveles de organización de la materia

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 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.


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Estándar(es):

Conservación y cambio, Estructura y niveles de organización de la materia, Interacciones y energía

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. 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:


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


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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).

Indicadores:

Conservación y cambio

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.CB2.CC.3 Explica la relación entre las poblaciones, las comunidades, los ecosistemas de la biosfera.

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.

Estructura y niveles de organización de la materia

ES.B.CB4.EM.1 Comunica información científica de que la evolución biológica y los ancestros comunes son apoyados por múltiples líneas de evidencia empírica. El énfasis está en la comprensión conceptual del papel que tiene cada línea de evidencia en relación con la evidencia de ancestros comunes y la evolución biológica. Ejemplos de evidencia podrían incluir similitudes en las secuencias de ADN, estructuras anatómicas, y el orden de apariencia del desarrollo de las estructuras embriológicas.

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.CB4.IE.1 Construye una explicación a base de evidencia de que el proceso de evolución resulta principalmente de cuatro factores: (1) el potencial de una especie para aumentar en cantidad , (2) la variación genética de individuos en una especie por mutación o reproducción sexual, (3) la 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. El énfasis está en el uso de evidencia para explicar la influencia que tienen los cuatro factores en el número de organismos, comportamientos, morfología, o fisiología, en términos de la habilidad de competir por recursos limitados y subsecuentemente, en la supervivencia individual y la adaptación de las especies. Ejemplos de evidencia pueden incluir modelos matemáticos como un gráfico de distribución sencilla y razonamiento proporcional.


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ES.B.CB4.IE.2 Determina los efectos de los diferentes tipos de selección natural en el conjunto de genes (pool genético) de un organismo.

ES.B.CB4.IE.3 Aplica conceptos de estadística y probabilidad para apoyar explicaciones sobre organismos con características hereditarias ventajosas que tienden a aumentar en proporción en comparación con los que no tienen las mismas características. El énfasis está en el análisis de los cambios en la distribución numérica de las características y en utilizar estos cambios como evidencia para el apoyo de explicaciones sobre cómo la selección natural determina la capacidad de supervivencia para grupos de organismos.

ES.B.CB4.IE.4 Construye una explicación a base de evidencia de cómo la selección natural lleva a la adaptación de las poblaciones. El énfasis está en utilizar datos para proveer evidencia de cómo diferencias bióticas y abióticas en los ecosistemas (como cambios de temperatura temporal, cambios climáticos de largo periodo, luz, acidez, barreras geográficas, o evolución de otros organismos) contribuyen al cambio de genes a través del tiempo, llevando a la adaptación de la población. Se integra el principio de Hardy Weinberg para cuantificar el proceso de selección natural en una población.

ES.B.CB4.IE.5 Evalúa el rol de la selección natural en el desarrollo de la Teoría de la evolución.


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.4 Usa una simulación a computadora para modelar el impacto de las soluciones propuestas para resolver un problema real y complejo con múltiples criterios y limitaciones dentro y entre los sistemas relevantes al problema.

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.

PD3 Planifica y lleva a cabo experimentos e investigaciones: El estudiante planifica y lleva a cabo experimentos e investigaciones que proveen evidencia y ponen a prueba modelos conceptuales, matemáticos, físicos y empíricos. Se planifican y llevan a cabo investigaciones de forma individual y colaborativa, para obtener datos que sirven de evidencia. Al diseñar la investigación, se decide el tipo, la cantidad y la precisión que son necesarias en los datos para obtener resultados confiables y considerar las limitaciones sobre la precisión de los datos.

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.

PD7 Expone argumentos a partir de evidencia confiable: El estudiante utiliza evidencia apropiada y razonamiento científico para defender y criticar afirmaciones y explicaciones sobre el mundo que nos rodea. Los argumentos pueden ser de episodios históricos en la Ciencia o actuales. El estudiante construye un argumento o un contra-argumento oral o escrito a base de datos y evidencias.

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) ETAPA 2 – (Evidencia de assessment) ETAPA 3 – (Plan de aprendizaje)

Alineación de Objetivos de Aprendizaje

Enfoque de Contenido

(El estudiante…) Vocabulario de

Contenido Tareas de desempeño Otra evidencia

Actividades de aprendizaje sugeridas y Ejemplos para planes de la lección

PRCS: ES.B.CB2.EM.2 ES.B.CB2.CC.3 PD: PD1 PD5 PD8 PE/CD: PE1/CD1 T/A: A1

Investiga los factores que afectan la biodiversidad y las poblaciones en los ecosistemas en escalas diferentes.

Utiliza representaciones matemáticas para explicar la relación entre población, comunidades y ecosistemas en la biosfera.

Biodiversidad

Biogeografía

Distribución de frecuencia

Emigración

Especiación

Extinción

Inmigración

Relación especie-área

Tamaño del cuerpo

Assessment Integrado B.3 Antes de terminar esta unidad,

usted debe administrar el tercer assessment integrado a los estudiantes (ver anejo “Assessment Integrado B.3”).

Distribución de frecuencia

En esta tarea de desempeño, el estudiante recopilará datos sobre el tamaño corporal de un grupo particular de animales (tales como los mamíferos de Puerto Rico) y creará una distribución de frecuencia sobre el número de especies en cada categoría de tamaño. Explicará a la clase, el patrón del tamaño del cuerpo para su grupo de animales, y por qué un grupo en específico tiene más especies pequeñas que grandes.

Lista de especies en las islas

El estudiante creará una lista de factores que afectan el número de especies en las islas, incluyendo inmigración, emigración, especiación y extinción, y las correlaciones con factores biológicos tales como el tamaño de la población, movilidad del organismo y el nivel trófico.

Juego de roles

La clase conducirá un ejercicio de roles sobre la red alimentaria, donde cada estudiante asume la identidad de un integrante de la red alimentaria del ecosistema, tal como en un bosque de Puerto Rico, explica la historia de su relación con otros integrantes de la red alimentaria, e incluye referencias al nivel trófico.

La relación especie-área

Los estudiantes preparan una lista de los distintos tipos de hábitats que han observado en Puerto Rico, tales como el bosque, la costa rocosa y el arrecife de coral. Luego pídales que consideren otras islas y áreas más grandes tales como los continentes, y que hagan hipótesis sobre la cantidad de especies (biodiversidad) en las diferentes regiones y ecosistemas. Los estudiantes trabajarán en pares para elegir un grupo particular de animales o plantas, tales como lagartos, orquídeas, mamíferos, entre otros. Investigarán el número de especies del grupo de su elección y crearán una tabla con una lista del número de especies en Puerto Rico, otras islas del Caribe, América Central y América del Norte y del Sur.

Los estudiantes determinarán el área de tierra de las regiones (Puerto Rico, otras islas del Caribe, América Central y América del Norte y del Sur) y crearán una gráfica del área versus el número de especies. Los estudiantes derivarán una relación matemática


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entre el número de especies y el área, llamado relación especie-área, que se representa con la ecuación S = cAz. Pregunte a los estudiantes cómo sus datos pueden transformarse para crear una relación de línea recta. Una transformación logarítmica mostraría una línea recta. Los estudiantes investigarán relaciones similares para el grupo de su elección, comparando los números de especies entre las diferentes áreas de tierra, y presentarán sus resultados y conclusiones a la clase.


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(El estudiante…) Vocabulario de Contenido Tareas de desempeño Otra evidencia


PRCS: ES.B.CB2.CC.5 PD: PD7 PD8 PE/CD: PE2/CD2 T/A: A4

Evalúa evidencia científica en relación al comportamiento en grupo de los individuos y su oportunidad de sobrevivir y reproducirse.

Distingue entre comportamiento grupal e individual.

Comprende las diferencias entre comportamientos grupales, tales como congregación y manada, y los comportamientos cooperativos, tales como cacería, migración y enjambres.

Altruismo

Cacería

Comportamiento grupal

Comportamiento individual

Congregación

Enjambre

Éxito reproductivo

Manada

Migración

Selección de grupo

Selección de parentesco

Afiche sobre el comportamiento de las abejas

El estudiante investigará la relación entre las abejas individuales para explicar las ventajas evolutivas en comportamiento entre los individuos (incluyendo “suicidio”, manejo de zumbidos en la colmena, y satisfacer las necesidades de la reina). Preparará un afiche que muestre las ventajas evolutivas de ese comportamiento.

Boleto de salida

El estudiante explica en el boleto de salida por qué el comportamiento o las decisiones de un individuo no siempre son para el beneficio de su comunidad.

La evolución del altruismo

Pregunte a los estudiantes si les gusta la miel, o si alguna vez los ha picado una abeja. Explique que cuando una abeja pica a una persona, comete suicidio ya que su aguijón se desprende del cuerpo. Pida a los estudiantes que escriban unas pocas oraciones acerca de lo que ellos piensan sobre por qué una abeja individual se comporta de esta manera. Divida la clase en grupos pequeños para que debatan sus respuestas. Un estudiante de cada grupo presentará brevemente sus conclusiones. El consenso debe ser que la abeja comete suicidio por el beneficio del grupo, en este caso, defendiendo el panal. Explique que este comportamiento evoluciona debido a la selección de parentesco. La selección surge porque el comportamiento altruista maximiza el éxito en la reproducción de un grupo, como los allegados del organismo, a expensas de la propia supervivencia y reproducción del organismo.

El grupo trabajará en la investigación


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de otras formas de selección de parentesco, que incluya a los humanos, para explicar comportamientos grupales tales como si hubiese una llamada de alerta. El grupo creará diagramas de Venn para comparar y contrastar la selección por parentesco con otras explicaciones (ej., la teoría de “la manada egoísta”, selección de grupo) para comportamientos grupales tales como rebaños, manadas y comportamientos cooperativos tales como cacería, migración y enjambres (ver la sección “Recursos adicionales”).


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PRCS: ES.B.CB4.EM.1 PD: PD1 PD2 PD7 PD8 PE/CD: PE2/CD2 PE4/CD4 T/A: A2 A3 A5

Evalúa la importancia de cada línea de evidencia para la evolución, tales como las similitudes en las secuencias de ADN, estructuras anatómicas, y el orden de aparición del desarrollo de las estructuras embriológicas.

Árbol filogenético

Divergencia

Evolución convergente

Evolución divergente

Filogenia

Genética molecular

Homologías de ADN

Morfología

Rasgos homólogos

Árbol filogenético

En esta tarea de desempeño, los estudiantes dibujarán o harán un modelo de un árbol filogenético para una especie bien conocida (ej., caballo, humano, etc.), e incluyen las hipótesis que expliquen la divergencia de cada rama del árbol.

Comparación de alas

Los estudiantes compararán las alas de un pájaro, de un murciélago y las de una mariposa en términos de desarrollo evolutivo. Pueden usar una tabla de tres columnas e incluir ilustraciones de cada tipo de ala.

Dibujos

Mediante el uso de libros de ciencias y otros materiales de referencia disponibles, los estudiantes dibujarán y explicarán 3 estructuras homólogas y 3 estructuras análogas en plantas o grupos pequeños de animales.

La evolución del caballo

Los estudiantes buscarán imágenes de la evolución del caballo, comenzando en la época eocena, hasta los tiempos modernos. Cada estudiante creará un afiche con estas etapas evolutivas y las rotulará apropiadamente.

Determinando relaciones filogenéticas

Explique que la homología es una herramienta que usan los científicos para determinar relaciones evolutivas. Por ejemplo, aunque los pingüinos naden y los murciélagos vuelen, el pingüino es considerado como un ave porque sus aletas son homólogas a las alas de un ave, mientras que los murciélagos son mamíferos. Explique que los datos moleculares pueden usarse de la misma manera que las homologías morfológicas.

En esta actividad, los estudiantes desarrollarán filogenias basadas en los datos reales de una población de lagartos de las Islas Canarias. Ellos deben trabajar en parejas o grupos pequeños. Repase de ser necesario, el procedimiento para dibujar un árbol filogenético. Los estudiantes determinarán la filogenia a base de cuatro líneas de evidencia empírica: distancia geográfica, historia geológica, morfología, y genética molecular. Compararán cada una de las tablas filogenéticas y describirán porqué son diferentes. Una vez que


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Diagrama de Venn

Los estudiantes crearán un diagrama de Venn para comparar la evolución divergente y la convergente.

hayan completado el consenso final de filogenia, presentarán sus resultados a la clase, harán énfasis en su razonamiento para llegar a la estructura final, e incluir evidencia sobre si las poblaciones fueron sujetas a evolución divergente o convergente (ver la sección “Recursos adicionales”).

Ejemplo 1 para planes de la lección: Estructuras homólogas

Los estudiantes llevarán a cabo una actividad sobre estructuras homólogas: Comience la lección colocando una imagen de estas tres extremidades en la pizarra: una aleta de ballena, una mano humana, una pata de gato. Haga que los estudiantes creen una tabla en su diario que incluya cada una de las extremidades, y expliquen cómo se usa, en qué ambiente vive el organismo a la que pertenece, qué clase de alimento come, si utiliza la extremidad para atrapar su comida y para qué le sirve mejor la extremidad. Una vez que hayan completado la tabla, proceda a llevar a cabo la investigación (ver anejo “B.6 Ejemplo para plan de lección – Homología”).


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(El estudiante…) Vocabulario de Contenido Tareas de desempeño Otra evidencia


PRCS: ES.B.CB4.IE.1 PD: PD2 PD8 PE/CD: PE2/CD2 PE3/CD3 PE5/CD5 T/A: A4

Desarrolla una explicación a base de la evidencia del proceso de evolución que resulta principalmente a partir de cuatro factores.

Comprende el rol de la competencia en cuanto a recursos limitados para la supervivencia individual y la adaptación de las especies.

Capacidad de carga

Competencia

Crecimiento exponencial

Diversificación

Especiación Radiación

adaptiva

Tasa de mortalidad

Tasa de natalidad

Bases de la adaptación evolutiva

En esta tarea, los estudiantes llevan a cabo un experimento, asumiendo que ellos son extraterrestres buscando una isla remota en el planeta Tierra. En esta isla hay dos humanos, un hombre, y una mujer. La población total permitida Es decir, la capacidad de carga, es 10,000. Los estudiantes harán hipótesis sobre lo que pasaría si los humanos empiezan a tener bebés, y escribirán sus predicciones. Trabajarán en grupos pequeños, para desarrollar un modelo de crecimiento exponencial de la población, y calcularán la cantidad de tiempo necesario para alcanzar la capacidad de carga.

El grupo realizará una lluvia de ideas sobre los tipos de rasgos o adaptaciones que le permitiría a los bebés sobrevivir y reproducirse, mientras otros bebés fallan en hacerlo, y las

Tarjetas de mutaciones

Los estudiantes crearán tarjetas ilustrativas de ejemplos de mutaciones en las plantas, que muestren variaciones de población.

Búsqueda de fósiles

Los estudiantes harán un viaje imaginario en la búsqueda de un gran fósil. Por medio de las instrucciones que imparte el maestro, los estudiantes “encuentran” piezas de fósiles (hechos de papel) de alguna criatura desconocida, solo algunos a la vez. Cada vez que encuentran algunas piezas, los estudiantes intentan reconstruir la criatura, y cada vez su interpretación tiende a cambiar a medida que se “encuentran” nuevas piezas (ver la sección “Recursos adicionales”).

Comparar y contrastar

Los estudiantes comparan y contrastan, la selección disruptiva, con la selección estabilizadora y la

El animal perfecto y las adaptaciones perfectas

En esta actividad, los estudiantes diseñarán un animal imaginario que vive en un hábitat específico. Hay cuatro posibles hábitats que se asignarán al azar por el maestro (ver anejo “B.6 Actividad de aprendizaje – El animal perfecto”). Mientras diseñan el animal, usarán las siguientes preguntas como guía:

i. ¿Cuáles son las tres adaptaciones que el animal tiene, que le permiten sobrevivir en este hábitat?

ii. Si ocurriera un desastre natural en el hábitat del animal, ¿qué adaptaciones pudieran ocurrir con el tiempo? Dé un ejemplo de un desastre natural y qué ocurriría.

iii. Si la fuente de alimento principal del animal se extinguiera o no estuviera ya disponible en ese ambiente, ¿qué adaptaciones pudieran ocurrir con el tiempo en el


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consecuencias cuando los recursos son limitados o agotados.

El grupo investigará sobre situaciones análogas en islas, tales como las Galápagos, y dibujarán una relación paralela entre los factores necesarios para evolucionar y una subsecuentemente radiación adaptativa, lo que lleva a una diversificación y especiación en tales islas.

El grupo presentará su investigación a la clase y presentará evidencia que explique la influencia de los cuatro factores en el número de organismos, y la evolución de los comportamientos, morfología o psicología. Los estudiantes pueden usar la aplicación NetLogo para explorar simulaciones de distintas tasas de natalidad y mortalidad (ver la sección “Recursos adicionales”).

selección direccional con un diagrama de 3 columnas.

animal?

iv. ¿Es vital la reproducción solo para la supervivencia del animal? ¿Es vital para la población de esta especie? Explica tu respuesta.

Evaluación final: Los estudiantes crearán un dibujo o modelo del animal, que incluya las tres adaptaciones y una explicación de por qué esa adaptación es necesaria para la supervivencia del animal. Las respuestas de las últimas tres preguntas deben estar escritas en un papel, y tanto el informe como el dibujo se entregará al maestro al mismo tiempo.

El maestro evaluará la minuciosidad y exactitud del dibujo a base de la dependencia del hábitat, y luego evaluará las tres restantes preguntas en una escala del 4 al 1, siendo 4 la puntuación más alta y el 1 la más baja.

La Isla de Pascua

Los estudiantes prepararán un álbum que incluya datos de la historia de la Isla de Pascua, incluyendo cambios en su población, y usarán sus hallazgos para debatir las lecciones sobre la sociedad, en términos de competencia y recursos limitados.


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PRCS: ES.B.CB4.IE.2 ES.B.CB4.IE.3 ES.B.CB4.IE.4 ES.B.CB4.IE.5 ES.B.IT1.IT.4 PD: PD3 PD8 PE/CD: PE1/CD1 PE2/CD2 PE6/CD6 T/A: A1 A3 A4

Determina los efectos de los distintos tipos de selección natural en la reserva genética de un organismo.

Desarrolla una explicación a partir de evidencia, sobre cómo los procesos naturales de selección conducen a la adaptación de las poblaciones.

Usa datos que proveen evidencia sobre cómo las diferencias bióticas y abióticas en los ecosistemas contribuyen a cambios genéticos en el tiempo.

Evalúa el rol de la selección natural en el desarrollo de

Adaptación

Ecuación de Hardy Weinberg

Darwin y sus pinzones

En esta actividad sobre las observaciones hechas por Charles Darwin sobre los pinzones de las Islas Galápagos, los estudiantes verán cómo diversos tipos de picos competían por comida, y qué tipo de pico era el más exitoso al comer diferentes tipos de comida (ver anejo “B.6 Tarea de desempeño – Pinzones). El maestro usará la hoja de trabajo contestada para evaluar la comprensión de los estudiantes sobre la adaptación de las especies a sus ambientes (adaptado del Departamento de Educación de Virginia, Enhanced Scope and Sequence).

Interpretación de datos

Al darles datos de alelos específicos, los estudiantes deberán calcular las proporciones de los genotipos usando la ecuación de Harding-Weinberg.

Proveer contexto histórico

El estudiante crea una cronología de las contribuciones de Charles Darwin y su aportación al estudio de la evolución y la genética.

Desarrollo de hipótesis

Cada estudiante o grupo de estudiantes escoge 3 animales vertebrados y describen 2 adaptaciones morfológicas, y 1 de comportamiento, y desarrollan una hipótesis de las ventajas selectivas de sus características.

Mapa conceptual Los estudiantes crearán un mapa

conceptual que vincule la selección natural con la teoría de la evolución.

Informe sobre un trabajo de Darwin

Los estudiantes escogerán uno de los trabajos de Darwin y escribirán un informe sobre uno o dos capítulos del libro: El viaje del Beagle (Voyage of the Beagle), El origen de las especies (The Origin of the Species), o El descenso del hombre (The Descent of Man). En el informe, los estudiantes se enfocarán en una o dos áreas de la lectura donde se discuta sobre la Ciencia.

Evolución en acción: Un estudio de caso

Los estudiantes usarán la biblioteca, libros de texto y la Internet para investigar experimentos sobre la polilla moteada (Biston betularia), conducidos alrededor de la época de la Revolución Industrial. Los estudiantes pueden usar la aplicación de NetLogo para explorar los efectos de las variables cambiantes tales como las condiciones iniciales, tasas de mutaciones, severidad de la selección y los efectos de la contaminación. Los estudiantes escribirán un ensayo de cómo los


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la teoría de la evolución.

distintos regímenes de la selección natural llevan a cambios en la frecuencia de las morfos de color, que incluya cómo esta adaptación puede llevar a la evolución de una nueva especie de polillas.

Simulación de la evolución por selección natural

Explique que la selección natural es usualmente un proceso complejo así que los científicos utilizan simulaciones para comprender las diferentes variables. Los estudiantes harán una simulación utilizando borlas de colores y hábitats de diferentes texturas para aprender cómo las diferentes adaptaciones contribuyen a la supervivencia y al éxito reproductivo (ver la sección “Recursos Adicionales”).

o Los estudiantes crearán una lista de razones del porqué la ecuación de Hardy Weinberg ayuda a los científicos a entender cómo la evolución opera en la naturaleza.

o Los estudiantes trabajarán en grupos pequeños para usar evidencia sobre las poblaciones de humanos y animales para desarrollar modelos de la ecuación de


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Hardy Weinberg, y lo compartirán con sus compañeros en la clase.

o Los estudiantes trabajan en grupos para investigar los distintos modelos de especiación y explicarán la importancia de la reproducción aislada, incluyendo mecanismos tales como las barreras geográficas, los depredadores y la simbiosis en la evolución de nuevas especies.


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PRCS: ES.B.CB4.CC.2 ES.B.IT1.IT.1 PD: PD3 PD7 PD8 PE/CD: PE1/CD1 PE2/CD2 T/A: A1 A5

Revisa y evalúa una simulación para probar una solución que minimice los impactos adversos de las actividades humanas en la biodiversidad.

Diseña soluciones para un problema relacionado a las especies en peligro de extinción o a una amenaza de extinción, o con una variación genética de organismos de especies múltiples.

Analiza un reto global de gran impacto para especificar las limitaciones y criterios cuantitativos de las soluciones que

Especies en peligro de extinción

Extinción

Puntos calientes de biodiversidad

Prioridad en los esfuerzos de conservación

El maestro indaga con los estudiantes si ellos conocen alguna especie en peligro de extinción. Discute con ellos que esas disminuciones no se limitan a animales grandes y glamorosos, y que la mayoría de las extinciones están ocurriendo entre especies pequeñas, relativamente desconocidas.

En esta tarea de desempeño, los estudiantes tendrán que identificar áreas del mundo cuyos esfuerzos de conservación previenen la mayoría de las extinciones y hacer una propuesta de conservación. Los estudiantes trabajarán en grupos pequeños, y aplican la idea de biodiversidad para identificar un área específica donde puedan gastar $1,000,000.00 en iniciativas de conservación. El objetivo es que los estudiantes optimicen el costo de la tierra para la conservación, con el

La supervivencia de la especie humana

Los estudiantes documentarán evidencia recopilada en revistas y libros, sobre cambios que los humanos han hecho en los últimos 50 años para ayudar a asegurar que la especie humana sobreviva.

Lluvia de ideas

La clase hará una lluvia de ideas sobre posibles soluciones para conservar la biodiversidad en Puerto Rico, que incluya cómo involucrar a los ciudadanos en los esfuerzos de conservación diarios.

Beneficios de la biodiversidad

Los estudiantes crearán una lista de beneficios de la biodiversidad, incluyendo los económicos y estéticos. Pueden representar esos beneficios en una hoja suelta ilustrada.

Amenazas a la biodiversidad

Los estudiantes construyen una tabla con una lista de amenazas a la biodiversidad, y las clasificarán

En peligro de extinción

Los estudiantes recolectarán datos sobre la población de una especie en peligro de extinción y usarán una hoja de cálculo (ej. Excel u hojas de cálculo en línea) para graficar la población a lo largo del tiempo, y predecir la fecha en que la especie estará extinta, dadas las tasas actuales de decrecimiento.

Conversatorio sobre la conservación

La clase realizará un conversatorio sobre una moción relacionada a la conservación de la biodiversidad, tal como “La conservación de la biodiversidad es más importante que el crecimiento económico”. Deben aportar evidencia para apoyar sus planteamientos.

Zoológicos vs. Hábitats naturales

Los estudiantes debatirán los pros y los contras en el uso de zoológicos y parques naturales como opciones para la conservación en lugar de


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toman en cuenta las necesidades y deseos de la sociedad.

número de especies. Los estudiantes usarán mapas de biodiversidad (ver enlace en la sección Recursos adicionales) para determinar cuáles áreas deben ser prioritarias para la conservación. El grupo presentará sus propuestas a la clase, y explican cómo el uso del millón de dólares salvará a la mayoría de las especies.

según su severidad. preservar los hábitats naturales.


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ETAPA 3 – (Plan de aprendizaje)

Conexiones a la literatura sugeridas

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

María José T. Molina (Molwick) o Teoría general de la evolución condicionada de la vida, http://www.molwick.com/es/libros/z111-libros-biologia.pdf

Recursos adicionales

Tarea de desempeño, Bases de la adaptación evolutiva: http://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/SimpleBirthRates

Tarea de desempeño, Prioridad en los esfuerzos de conservación: http://www.biodiversitymapping.org

Conjunto de problemas y guías sobre células: http://www.biologia.arizona.edu/cell/cell.html

Actividades sobre temas biológicos: http://www.biologyinmotion.com

Actividades sobre temas biológicos: http://serendip.brynmawr.edu/sci_edu/waldron/

Actividades sobre temas biológicos: www.lessonplansinc.com/biology_lesson_plans.php

La polilla moteada: http://www.bbc.co.uk/manchester/content/articles/2008/06/04/040608_peppered_moth_feature.shtml

La polilla moteada: http://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/PepperedMoths

Selección natural: http://www.cienciasmc.es/web/u4/contenido2.6_u4.html

http://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/SimpleBirthRates

http://www.biodiversitymapping.org/

http://www.biologia.arizona.edu/cell/cell.html

http://www.biologyinmotion.com/

http://serendip.brynmawr.edu/sci_edu/waldron/

http://www.bbc.co.uk/manchester/content/articles/2008/06/04/040608_peppered_moth_feature.shtml

http://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/PepperedMoths

http://www.cienciasmc.es/web/u4/contenido2.6_u4.html


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Selección natural: http://didactalia.net/cszomunidad/materialeducativo/recurso/seleccion-natural-enclicloabierta/59daa178-6232-4eda-a5c6-ed6aa13dda6b

Selección natural: http://www.didacticaambiental.com/cuadernos/gen/juego.pdf

Selección natural: http://phet.colorado.edu/es/simulation/natural-selection

Evolución: http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~29701428/ccnn/interactiv/evolucion/evolucion_00.htm

Evolución: http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/evolucion/contenidos.htm

Evolución: http://www.educarchile.cl/ech/pro/app/detalle?id=213052

Extinción: http://www.biopedia.com/especies-en-peligro-de-extincion/

Extinción: http://www.educarchile.cl/ech/pro/app/detalle?id=73315

Extinción: http://www.columbia.edu/cu/news/00/03/extinction.html

Impactos ambientales: http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/3esobiologia/3quincena4/3quincena4_contenidos_2e.htm

Huella ecológica: http://platea.pntic.mec.es/~iali/personal/scoresp.htm

Biodiversidad: http://www.edistribucion.es/anayaeducacion/8420134/recursos_U07.html

Las abejas: http://aulapt.files.wordpress.com/2008/09/animales.pdf

Las abejas: http://nationalgeographic.es/animales/insectos/abeja

La polilla moteada: http://www.biopedia.com/mariposa-del-abedul-o-polilla-moteada-biston-betularia/

Simulación de la evolución por selección natural, Fuente: http://serendip.brynmawr.edu/sci_edu/waldron/#evolution

La evolución del altruismo, Fuente: http://www.des.ucdavis.edu/faculty/lubell/Teaching/kinselection.pdf

Búsqueda de fósiles, Fuente: http://www.indiana.edu/~ensiweb/lessons/gr.fs.fd.html

Determinando relaciones filogenéticas, Fuente: http://www.ucmp.berkeley.edu/fosrec/Filson.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

http://didactalia.net/cszomunidad/materialeducativo/recurso/seleccion-natural-enclicloabierta/59daa178-6232-4eda-a5c6-ed6aa13dda6b

http://www.didacticaambiental.com/cuadernos/gen/juego.pdf

http://phet.colorado.edu/es/simulation/natural-selection

http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~29701428/ccnn/interactiv/evolucion/evolucion_00.htm

http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/evolucion/contenidos.htm

http://www.educarchile.cl/ech/pro/app/detalle?id=213052

http://www.biopedia.com/especies-en-peligro-de-extincion/

http://www.educarchile.cl/ech/pro/app/detalle?id=73315

http://www.columbia.edu/cu/news/00/03/extinction.html

http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/3esobiologia/3quincena4/3quincena4_contenidos_2e.htm

http://platea.pntic.mec.es/~iali/personal/scoresp.htm

http://www.edistribucion.es/anayaeducacion/8420134/recursos_U07.html

http://aulapt.files.wordpress.com/2008/09/animales.pdf

http://nationalgeographic.es/animales/insectos/abeja

http://www.biopedia.com/mariposa-del-abedul-o-polilla-moteada-biston-betularia/

http://www.des.ucdavis.edu/faculty/lubell/Teaching/kinselection.pdf

http://www.indiana.edu/~ensiweb/lessons/gr.fs.fd.html

http://www.ucmp.berkeley.edu/fosrec/Filson.html

5 semanas de instrucción · los seres humanos y la biodiversidad: la biodiversidad ha aumentado...

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