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

Patrones Causa y efecto Sistemas y modelos de sistemas Energía y materia Estabilidad y cambio Ética y valores en las ciencias

    

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: 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 Página 4 de 21

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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. Página 5 de 21

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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.

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.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). Página 6 de 21

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ETAPA 1 – (Resultados esperados) Alineación de Objetivos de Aprendizaje PRCS: ES.B.CB2.EM.2 ES.B.CB2.CC.3 PD: PD1 PD5 PD8 PE/CD: PE1/CD1 T/A: A1

Enfoque de Contenido (El estudiante…) 



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.

Vocabulario de Contenido         

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

Biodiversidad Assessment Integrado B.3 Lista de especies en las islas La relación especie-área Biogeografía  Antes de terminar esta unidad,  El estudiante creará una lista de  Los estudiantes preparan una lista de Distribución de usted debe administrar el tercer factores que afectan el número de los distintos tipos de hábitats que han frecuencia assessment integrado a los especies en las islas, incluyendo observado en Puerto Rico, tales como Emigración estudiantes (ver anejo inmigración, emigración, el bosque, la costa rocosa y el arrecife Especiación “Assessment Integrado B.3”). especiación y extinción, y las de coral. Luego pídales que Extinción correlaciones con factores consideren otras islas y áreas más Inmigración Distribución de frecuencia biológicos tales como el tamaño de grandes tales como los continentes, y Relación especie En esta tarea de desempeño, el la población, movilidad del que hagan hipótesis sobre la cantidad área estudiante recopilará datos sobre organismo y el nivel trófico. de especies (biodiversidad) en las Tamaño del el tamaño corporal de un grupo diferentes regiones y ecosistemas. Los cuerpo particular de animales (tales Juego de roles estudiantes trabajarán en pares para como los mamíferos de Puerto  La clase conducirá un ejercicio de elegir un grupo particular de animales Rico) y creará una distribución de roles sobre la red alimentaria, o plantas, tales como lagartos, frecuencia sobre el número de donde cada estudiante asume la orquídeas, mamíferos, entre otros. especies en cada categoría de identidad de un integrante de la Investigarán el número de especies tamaño. Explicará a la clase, el red alimentaria del ecosistema, tal del grupo de su elección y crearán una patrón del tamaño del cuerpo como en un bosque de Puerto Rico, tabla con una lista del número de para su grupo de animales, y por explica la historia de su relación especies en Puerto Rico, otras islas del qué un grupo en específico tiene con otros integrantes de la red Caribe, América Central y América del más especies pequeñas que alimentaria, e incluye referencias al Norte y del Sur. grandes. nivel trófico.  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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ETAPA 1 – (Resultados esperados) Alineación de Objetivos de Aprendizaje PRCS: ES.B.CB2.CC.5

Enfoque de Contenido (El estudiante…) 

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.

Vocabulario de Contenido           

Altruismo Cacería Comportamiento grupal Comportamiento individual Congregación Enjambre Éxito reproductivo Manada Migración Selección de grupo Selección de parentesco

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

Afiche sobre el comportamiento de las Boleto de salida La evolución del altruismo abejas  El estudiante explica en el boleto  Pregunte a los estudiantes si les gusta  El estudiante investigará la de salida por qué el la miel, o si alguna vez los ha picado relación entre las abejas comportamiento o las decisiones una abeja. Explique que cuando una individuales para explicar las de un individuo no siempre son abeja pica a una persona, comete ventajas evolutivas en para el beneficio de su comunidad. suicidio ya que su aguijón se comportamiento entre los desprende del cuerpo. Pida a los individuos (incluyendo “suicidio”, estudiantes que escriban unas pocas manejo de zumbidos en la oraciones acerca de lo que ellos colmena, y satisfacer las piensan sobre por qué una abeja necesidades de la reina). individual se comporta de esta Preparará un afiche que muestre manera. Divida la clase en grupos las ventajas evolutivas de ese pequeños para que debatan sus comportamiento. 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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ETAPA 1 – (Resultados esperados) Alineación de Objetivos de Aprendizaje PRCS: ES.B.CB4.EM.1 PD: PD1 PD2 PD7 PD8 PE/CD: PE2/CD2 PE4/CD4 T/A: A2 A3 A5

Enfoque de Contenido (El estudiante…) 

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.

Vocabulario de Contenido         

Árbol filogenético Divergencia Evolución convergente Evolución divergente Filogenia Genética molecular Homologías de ADN Morfología Rasgos homólogos

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

Árbol filogenético Comparación de alas Determinando relaciones filogenéticas  En esta tarea de desempeño, los  Los estudiantes compararán las  Explique que la homología es una estudiantes dibujarán o harán un alas de un pájaro, de un murciélago herramienta que usan los científicos modelo de un árbol filogenético y las de una mariposa en términos para determinar relaciones evolutivas. para una especie bien conocida de desarrollo evolutivo. Pueden Por ejemplo, aunque los pingüinos (ej., caballo, humano, etc.), e usar una tabla de tres columnas e naden y los murciélagos vuelen, el incluyen las hipótesis que incluir ilustraciones de cada tipo de pingüino es considerado como un ave expliquen la divergencia de cada ala. porque sus aletas son homólogas a las rama del árbol. alas de un ave, mientras que los Dibujos murciélagos son mamíferos. Explique  Mediante el uso de libros de que los datos moleculares pueden ciencias y otros materiales de usarse de la misma manera que las referencia disponibles, los homologías morfológicas. estudiantes dibujarán y explicarán  En esta actividad, los estudiantes 3 estructuras homólogas y 3 desarrollarán filogenias basadas en los estructuras análogas en plantas o datos reales de una población de grupos pequeños de animales. lagartos de las Islas Canarias. Ellos deben trabajar en parejas o grupos La evolución del caballo pequeños. Repase de ser necesario, el  Los estudiantes buscarán imágenes procedimiento para dibujar un árbol de la evolución del caballo, filogenético. Los estudiantes comenzando en la época eocena, determinarán la filogenia a base de hasta los tiempos modernos. Cada cuatro líneas de evidencia empírica: estudiante creará un afiche con distancia geográfica, historia estas etapas evolutivas y las geológica, morfología, y genética rotulará apropiadamente. 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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ETAPA 1 – (Resultados esperados) Alineación de Objetivos de Aprendizaje PRCS: ES.B.CB4.IE.1

Enfoque de Contenido (El estudiante…) 

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.

Vocabulario de Contenido        

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 Bases de la adaptación evolutiva Tarjetas de mutaciones El animal perfecto y las adaptaciones carga  En esta tarea, los estudiantes  Los estudiantes crearán tarjetas perfectas Competencia llevan a cabo un experimento, ilustrativas de ejemplos de  En esta actividad, los estudiantes Crecimiento asumiendo que ellos son mutaciones en las plantas, que diseñarán un animal imaginario que exponencial extraterrestres buscando una isla muestren variaciones de vive en un hábitat específico. Hay Diversificación remota en el planeta Tierra. En población. cuatro posibles hábitats que se Especiación esta isla hay dos humanos, un asignarán al azar por el maestro (ver Radiación hombre, y una mujer. La Búsqueda de fósiles anejo “B.6 Actividad de aprendizaje – adaptiva población total permitida Es  Los estudiantes harán un viaje El animal perfecto”). Mientras diseñan Tasa de decir, la capacidad de carga, es imaginario en la búsqueda de un el animal, usarán las siguientes mortalidad 10,000. Los estudiantes harán gran fósil. Por medio de las preguntas como guía: Tasa de natalidad hipótesis sobre lo que pasaría si instrucciones que imparte el i. ¿Cuáles son las tres los humanos empiezan a tener maestro, los estudiantes adaptaciones que el animal bebés, y escribirán sus “encuentran” piezas de fósiles tiene, que le permiten predicciones. Trabajarán en (hechos de papel) de alguna sobrevivir en este hábitat? grupos pequeños, para criatura desconocida, solo algunos ii. Si ocurriera un desastre desarrollar un modelo de a la vez. Cada vez que encuentran natural en el hábitat del crecimiento exponencial de la algunas piezas, los estudiantes animal, ¿qué adaptaciones población, y calcularán la intentan reconstruir la criatura, y pudieran ocurrir con el cantidad de tiempo necesario cada vez su interpretación tiende a tiempo? Dé un ejemplo de un para alcanzar la capacidad de cambiar a medida que se desastre natural y qué carga. “encuentran” nuevas piezas (ver la ocurriría.  El grupo realizará una lluvia de sección “Recursos adicionales”). iii. Si la fuente de alimento ideas sobre los tipos de rasgos o principal del animal se adaptaciones que le permitiría a Comparar y contrastar extinguiera o no estuviera ya los bebés sobrevivir y  Los estudiantes comparan y disponible en ese ambiente, reproducirse, mientras otros contrastan, la selección disruptiva, ¿qué adaptaciones pudieran bebés fallan en hacerlo, y las con la selección estabilizadora y la 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”).

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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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ETAPA 1 – (Resultados esperados) Alineación de Objetivos de Aprendizaje 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

Enfoque de Contenido (El estudiante…) 



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

Vocabulario de Contenido  

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

Adaptación Darwin y sus pinzones Interpretación de datos Informe sobre un trabajo de Darwin Ecuación de  En esta actividad sobre las  Al darles datos de alelos  Los estudiantes escogerán uno de los Hardy Weinberg observaciones hechas por Charles específicos, los estudiantes trabajos de Darwin y escribirán un Darwin sobre los pinzones de las deberán calcular las proporciones informe sobre uno o dos capítulos del Islas Galápagos, los estudiantes de los genotipos usando la libro: El viaje del Beagle (Voyage of verán cómo diversos tipos de ecuación de Harding-Weinberg. the Beagle), El origen de las especies picos competían por comida, y (The Origin of the Species), o El qué tipo de pico era el más Proveer contexto histórico descenso del hombre (The Descent of exitoso al comer diferentes tipos  El estudiante crea una cronología Man). En el informe, los estudiantes de comida (ver anejo “B.6 Tarea de las contribuciones de Charles se enfocarán en una o dos áreas de la de desempeño – Pinzones). El Darwin y su aportación al estudio lectura donde se discuta sobre la maestro usará la hoja de trabajo de la evolución y la genética. Ciencia. contestada para evaluar la comprensión de los estudiantes Desarrollo de hipótesis Evolución en acción: Un estudio de caso sobre la adaptación de las  Cada estudiante o grupo de  Los estudiantes usarán la biblioteca, especies a sus ambientes estudiantes escoge 3 animales libros de texto y la Internet para (adaptado del Departamento de vertebrados y describen 2 investigar experimentos sobre la Educación de Virginia, Enhanced adaptaciones morfológicas, y 1 de polilla moteada (Biston betularia), Scope and Sequence). comportamiento, y desarrollan una conducidos alrededor de la época de hipótesis de las ventajas selectivas la Revolución Industrial. Los de sus características. estudiantes pueden usar la aplicación de NetLogo para explorar los efectos Mapa conceptual de las variables cambiantes tales  Los estudiantes crearán un mapa como las condiciones iniciales, tasas conceptual que vincule la selección de mutaciones, severidad de la natural con la teoría de la selección y los efectos de la evolución. 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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o

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Hardy Weinberg, y lo compartirán con sus compañeros en la clase. 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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ETAPA 1 – (Resultados esperados) Alineación de Objetivos de Aprendizaje PRCS: ES.B.CB4.CC.2 ES.B.IT1.IT.1

Enfoque de Contenido (El estudiante…) 

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

Vocabulario de Contenido 

 

ETAPA 2 – (Evidencia de assessment) Tareas de desempeño

Especies en Prioridad en los esfuerzos de peligro de conservación extinción  El maestro indaga con los Extinción estudiantes si ellos conocen Puntos calientes alguna especie en peligro de de biodiversidad 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

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Otra evidencia

ETAPA 3 – (Plan de aprendizaje) Actividades de aprendizaje sugeridas y Ejemplos para planes de la lección

La supervivencia de la especie humana En peligro de extinción  Los estudiantes documentarán  Los estudiantes recolectarán datos evidencia recopilada en revistas y sobre la población de una especie en libros, sobre cambios que los peligro de extinción y usarán una hoja humanos han hecho en los últimos de cálculo (ej. Excel u hojas de cálculo 50 años para ayudar a asegurar que en línea) para graficar la población a la especie humana sobreviva. lo largo del tiempo, y predecir la fecha en que la especie estará extinta, Lluvia de ideas dadas las tasas actuales de  La clase hará una lluvia de ideas decrecimiento. sobre posibles soluciones para conservar la biodiversidad en Conversatorio sobre la conservación Puerto Rico, que incluya cómo  La clase realizará un conversatorio involucrar a los ciudadanos en los sobre una moción relacionada a la esfuerzos de conservación diarios. conservación de la biodiversidad, tal como “La conservación de la Beneficios de la biodiversidad biodiversidad es más importante que  Los estudiantes crearán una lista de el crecimiento económico”. Deben beneficios de la biodiversidad, aportar evidencia para apoyar sus incluyendo los económicos y planteamientos. estéticos. Pueden representar esos beneficios en una hoja suelta ilustrada. Zoológicos vs. Hábitats naturales Amenazas a la biodiversidad  Los estudiantes debatirán los pros y  Los estudiantes construyen una los contras en el uso de zoológicos y tabla con una lista de amenazas a la parques naturales como opciones biodiversidad, y las clasificarán 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.

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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 Página 20 de 21

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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

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