Acto de equilibrio del ecosistema: depredadores, presas y dinámica de poblaciones ** NGSS Alineación:** * Expectativas de desempeño: HS-LS2-1, HS-LS2-2 * Declaraciones de evidencia: Declaración de evidencia HS-LS2-1 1.a, 3.a; Declaración de evidencia HS-LS2-2 1.a, 2.a * Prácticas de ciencia e ingeniería (PSE): Uso de matemáticas y pensamiento computacional * Ideas centrales disciplinarias (ICD): LS2.A Relaciones interdependientes en los ecosistemas, LS2.C Dinámica, funcionamiento y resiliencia de los ecosistemas * Conceptos transversales (CCC): Escala, proporción y cantidad, causa y efecto — ## Introducción ¿Alguna vez te has preguntado cómo los ecosistemas mantienen un delicado equilibrio? ¿Por qué las poblaciones de presas no explotan y consumen todos los recursos disponibles? ¿Por qué los depredadores no se comen todas las presas y luego mueren de hambre? En esta actividad, utilizarás un modelo computacional matemático para investigar la intrincada danza entre las poblaciones de depredadores y presas. Manipularás factores ambientales y rasgos de las especies para observar sus efectos en la capacidad de carga y la estabilidad del ecosistema a lo largo del tiempo. Acceda a la simulación aquí: Simulación de ecosistema depredador-presa — ## Parte 1: Explorando la capacidad de carga (HS-LS2-1) En esta sección, utilizará el modelo computacional para identificar los factores que afectan la capacidad de carga de un ecosistema. 1. Preparación: Abra la simulación y asegúrese de que el interruptor “Entorno aislado (isla)” esté desmarcado. Establezca “Depredadores iniciales” en 0. 2. Observación de referencia: Establezca la “Capacidad de carga de presas” en 1000. Ejecute la simulación durante varios minutos. Observe el gráfico de población. * Pregunta 1: Describa la forma de la curva de crecimiento de la población para la presa. ¿Qué sucede cuando el tamaño de la población se acerca a 1000? Utilice el razonamiento matemático para explicar este patrón basándose en el concepto de capacidad de carga. 3. Cambiar los límites: Pausa la simulación. Cambia la “Capacidad de carga de presas” a 500, luego reinicia y ejecuta la simulación de nuevo. * Pregunta 2: ¿Cómo cambió la representación matemática (el gráfico)? ¿Qué factores ambientales del mundo real podrían causar que la capacidad de carga de un ecosistema disminuya de 1000 a 500? ## Parte 2: Dinámica depredador-presa (HS-LS2-2) Ahora, introduzcamos un depredador para ver cómo las relaciones de interdependencia afectan los tamaños de las poblaciones. 1. Equilibrio inicial: Reinicia la simulación. Establece “Presas iniciales” en 200, “Depredadores iniciales” en 10 y “Capacidad de carga de presas” en 1000. Asegúrate de que el entorno no esté aislado. Ejecuta la simulación. * Pregunta 3: Observa el gráfico para varios ciclos de población. Describe la relación entre los picos y valles de las curvas de depredador y presa. ¿Qué curva cambia primero y por qué? Apoya tu explicación con evidencia de la representación gráfica. 2. Eficiencia de caza: Pausa y reinicia. Aumenta la “Eficiencia de caza del depredador” al valor máximo (1.0). Ejecuta la simulación. * Pregunta 4: ¿Cómo afecta este cambio a la dinámica de la población? ¿El ecosistema alcanza un equilibrio cíclico estable o colapsa? Explica la relación de causa y efecto entre la eficiencia del depredador y la biodiversidad en este ecosistema modelado. ## Parte 3: El impacto del aislamiento (HS-LS2-1 y HS-LS2-2) La fragmentación del hábitat puede aislar poblaciones, convirtiendo entornos continuos en “islas”. 1. El efecto isla: Reinicia la simulación al estado equilibrado inicial (Presa: 200, Depredador: 10, Capacidad: 1000, Eficiencia: 0.6). Marca la casilla “Entorno aislado (isla)”. Ejecuta la simulación. * Pregunta 5: Compare la estabilidad a largo plazo del entorno aislado con el entorno continuo (sin control) que observó en la Parte 2. ¿Qué sucede con las poblaciones a lo largo del tiempo? * Pregunta 6: Con base en sus observaciones y el modelo matemático proporcionado por el gráfico, construya una explicación de por qué las poblaciones aisladas (como las de las islas o los hábitats fragmentados) son más vulnerables a los eventos de extinción. ## Síntesis * Pregunta 7: Imagine un escenario donde una nueva enfermedad aumenta significativamente la “Tasa de inanición de los depredadores”. Utilizando su comprensión del modelo computacional, prediga qué sucedería con las poblaciones de depredadores y presas a corto y largo plazo. Justifique su predicción utilizando la evidencia recopilada de sus simulaciones anteriores.