Guía taller ciclos biogeoquímicos

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Núcleo Problémico Nombre de la Mediación Problémica Nombre de la guía Área Tiempo probable horas Fecha Participantes

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DPC INFLUENCIA DEL ESTUDIO DE LAS CIENCIAS PARA UNA MEJOR CALIDAD DE VIDA Ciclos biogeoquímicos, ciclos de vida Ciencias naturales 3 Horas Inicio: D: 1 M: 09 A:20 Finalización: D: 9 M: 09 A:20 Estudiante _____________________ Padre _______________________ Docente: Olga Patricia Largo Claudia Lisana Guzmán

1. MOTIVACIÓN E INSTRUCCIONES PARA EL TRABAJO Responda el siguiente interrogante ¿Cuáles son las sustancias químicas fundamentales para la vida? LABORATORIO RÁPIDO: Sirve agua caliente hasta el borde de un vaso y déjala reposar durante 30 segundos. Después bota la mitad del agua y coloca un colador sobre la boca del vaso. Encima del colador ubica tres cubos de hielo. Observa lo que sucede. ¿Qué procesos ocurrieron en la experiencia? ¿Qué sucedió? RESPONDE LA PREGUNTA PROBLEMICA: ¿Cómo las relaciones entre los ciclos biogeoquímicos y los microorganismos permiten el equilibrio en los ecosistemas?

INSTRUCCIONES PARA EL TRABAJO a. Realizaremos la actividad de motivación durante el encuentro virtual, para ello necesitas los materiales que aparecen en el experimento rápido y poner a prueba tus capacidades científicas. b. Presta atención en el encuentro virtual y toma nota de las ideas más importantes en tu cuaderno. c. Realiza detalladamente la lectura y análisis de las diapositivas, estas contienen la teoría sobre los ciclos biogeoquímicos y son insumo para resolver la tarea cognoscitiva (cuestionario plataforma Moodle) d.

Toma apuntes en el cuaderno de los aspectos más importantes de cada ciclo biogeoquímico, te puede ayudar para la comprensión de los conceptos y desarrollar de manera más sencilla el cuestionario

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e. Desarrolla la tarea cognoscitiva (Cuestionario disponible en la plataforma Moodle sobre los ciclos biogeoquímicos), para ello cuenta con una semana. 2. INDICADORES DE DESEMPEÑO  Establece diferencias y relaciones entre los ciclos biogeoquímicos dentro del ecosistema  Comprende la importancia de los ciclos biogeoquímicos para el mantenimiento de los ecosistemas.  Reconoce las principales funciones de los microorganismos en relación con los ciclos biogeoquímicos y su utilidad en la vida diaria.

3. OBJETOS DE ESTUDIO La energía toma un curso unidireccional a través de un ecosistema pero muchas sustancias circulan a través del sistema. Estas sustancias incluyen agua, nitrógeno, carbono, fósforo, potasio, azufre, magnesio, calcio, sodio, cloro, y también varios otros minerales, como hierro y cobalto, que son requeridos por los sistemas vivos sólo en cantidades muy pequeñas. Los movimientos de sustancias inorgánicas se conocen como ciclos biogeoquímicos porque implican componentes geológicos, así como biológicos del ecosistema. Los componentes del entorno geológico son: La atmósfera, constituida fundamentalmente por gases, que incluyen el vapor de agua, la litosfera, la corteza sólida de la Tierra, la hidrosfera, que comprende los océanos, lagos y ríos, que cubren ¾ partes de la superficie terrestre. Los componentes biológicos de los ciclos biogeoquímicos incluyen: los productores, consumidores y descomponedores. El papel de cada descomponedor puede ser muy especializado. Como resultado de la actividad metabólica de los descomponedores sobre los compuestos orgánicos, se liberan sustancias inorgánicas al suelo o al agua. Desde el suelo o el agua, estas sustancias son vueltas a incorporar a los tejidos de los productores primarios, pasan a los consumidores y detritívoros y luego son entregadas a los descomponedores, de los cuales entran nuevamente en las plantas, repitiendo el ciclo. La energía fluye en el ecosistema entre los niveles tróficos, y de esta energía se pierde una parte en forma de calor. La materia pasa por un proceso de reciclaje para que los seres vivos la reutilicen y circula entre los factores bióticos y abióticos sin perderse durante su tránsito. La materia circula en forma de elementos y compuestos químicos gracias a que no es consumida sino transformada en su recorrido a través del ecosistema por medio de los ciclos biogeoquímicos. EL CICLO DEL AGUA El agua es esencial para todos los seres vivos, incluyendo a los humanos. El hecho que existe en

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diversas formas es fundamental para la existencia de la vida en la Tierra. Más de dos tercios de la superficie terrestre está cubierta por agua. Esta fluye por los ríos, quebradas y está contenida en lagos, océanos y casquetes polares. También se encuentra en los tejidos de todos los seres vivos. Es el solvente principal para la gran mayoría de las reacciones químicas. En la atmósfera se presenta como gas invisible llamado vapor de agua y como líquido en pequeñas moléculas formando las nubes. En el suelo, cambia de forma constantemente. El vapor de agua cae del cielo en forma de lluvia líquida o sólida, los glaciares y la nieve, que son grandes acumulaciones de agua en estado sólido. Cuando se derriten, forman ríos que fluyen al océano donde el agua líquida se evapora por acción del sol. Este movimiento constante del agua se llama el “ciclo del agua.” Al ser un ciclo, no tiene comienzo ni final, sino que se repiten una serie de procesos. Comencemos por la evaporación, es decir cuando el agua líquida se convierte en vapor de agua. Este vapor de agua proviene en un 86% de los océanos y casi todo el resto proviene de los lagos y ríos. Una pequeña parte es añadida al ciclo por las plantas y los animales cuando sacan vapor de agua, lo cual se denominan transpiración. Otro proceso es la condensación, es decir cuando el agua cambia de estado gaseoso a estado líquido. El vapor se eleva y se enfría formando pequeñas gotas de agua líquida que forman nubes. El agua cae desde las nubes mediante el proceso de precipitación, es decir cuando cualquier forma de agua cae desde las nubes, como la lluvia, la nieve, y el granizo. Más del 75% de esta precipitación cae al mar y el resto cae sobre la superficie terrestre y se convierte en escurrimiento o en agua subterránea por infiltración. Finalmente, casi toda el agua regresa a la atmósfera por evaporación y transpiración comenzando el ciclo de nuevo. Este ciclo determina el balance hídrico de la tierra.

El ciclo del agua puede tardar solo unos días en completarse para las aguas superficiales y años para las aguas subterráneas.

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CICLO DEL NITRÓGENO La reserva fundamental es la atmósfera, que está compuesta por un 78% de nitrógeno. No obstante, la mayoría de los seres vivos no lo puede utilizar en forma directa, con lo cual dependen de los minerales presentes en el suelo para su utilización. En los organismos productores el nitrógeno ingresa en forma de nitratos, y en los consumidores en forma de grupos amino. Existen algunas bacterias especiales que pueden utilizar directamente el nitrógeno atmosférico. Esas bacterias juegan un papel muy importante en el ciclo al hacer la fijación del nitrógeno. De esta forma convierten el nitrógeno en otras formas químicas como amonio y nitratos, para que puedan ser aprovechadas por las plantas.

En el ciclo del nitrógeno, las bacterias juegan un papel indispensable para que este elemento pueda ser utilizado por los seres vivos. El ciclo del nitrógeno Está compuesto por las siguientes etapas. 1- Fijación: se produce cuando el nitrógeno atmosférico (N2) es transformado en amoníaco (NH3) por bacterias presentes en los suelos y en las aguas. Las bacterias del género Rhizobium sp viven en simbiosis dentro de los nódulos que hay en las raíces de plantas leguminosas. En ambientes acuáticos, las cianobacterias son importantes fijadoras de nitrógeno. 2- Amonificación: es la transformación de compuestos nitrogenados orgánicos en amoníaco. En los animales, el metabolismo de los compuestos nitrogenados da lugar a la formación de amoníaco, siendo eliminado por la orina como urea (humanos y otros mamíferos), ácido úrico (aves e insectos) o directamente en amoníaco (algunos peces y organismos acuáticos).

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Estas sustancias son transformadas en amoníaco o en amonio por los descomponedores presentes en los suelos y aguas. Ese amoníaco queda a disposición de otro tipo de bacterias en las siguientes etapas. 3- Nitrificación: es la transformación del amoníaco o amonio (NH4+) en nitritos (NO2–) por un grupo de bacterias del género Nitrosomas para luego esos nitritos convertirse en nitratos (NO3–) mediante otras bacterias del género Nitrobacter. 4- Asimilación: las plantas toman el amonio (NH4+) y el nitrato (NO3–) por las raíces para poder utilizarlos en su metabolismo. Usan esos átomos de nitrógeno para la síntesis de clorofila, de proteínas y de ácidos nucleicos (ADN y ARN). Los consumidores obtienen el nitrógeno al alimentarse de plantas y de otros animales. 5- Desnitrificación: proceso llevado a cabo por bacterias desnitrificantes que necesitan utilizar el oxígeno para su respiración en suelos poco aireados y mal drenados. Para ello, degradan los nitratos y liberan el nitrógeno no utilizado a la atmósfera. CICLO DEL CARBONO

El carbono es un elemento estructural de todos los seres vivos. Es un elemento indispensable para la vida y como tal, la naturaleza lo recicla. Hay varias formas en las que la naturaleza hace el reciclaje del carbono. La principal es a través de la fotosíntesis por medio de la cual las plantas o productores toman el dióxido de carbono (CO 2) del aire o del agua y lo mezclan con agua (H2 O) en presencia de energía solar y producen como resultado compuestos de alta energía como el azúcar.

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Los productores (plantas y algas) nos transforman la energía solar en energía química. Los demás seres vivos (consumidores) utilizamos estos compuestos producidos mediante la fotosíntesis para obtener la energía requerida para el metabolismo celular. Este proceso se llama respiración celular. Una vez obtenida la energía, los seres vivos devuelven a la atmósfera el agua y el carbono y así se repite una y otra vez. La descomposición de organismos y de la materia orgánica por parte de los descomponedores también libera CO2 al aire que puede ser utilizado por los productores. Hay otras maneras secundarias de incorporar CO2 a la atmósfera. Por medio de la erupción de volcanes y por la quema de combustibles fósiles como el carbón o el petróleo que regresan de nuevo a la atmósfera, carbono que ha estado fijado millones de años atrás. CICLO DEL OXÍGENO La atmósfera posee un 21% de oxígeno, y es la reserva fundamental utilizable por los organismos vivos. Además forma parte del agua y de todo tipo de moléculas orgánicas. El ciclo del oxígeno está estrechamente vinculado al del carbono, ya que el proceso por el cual el carbono es asimilado por las plantas (fotosíntesis) da lugar a la devolución del oxígeno a la atmósfera, mientras que en el proceso de respiración ocurre el efecto contrario.

Otra parte del ciclo natural del oxígeno con notable interés indirecto para los organismos vivos es su conversión en ozono (O3). Las moléculas de O2, activadas por las radiaciones muy energéticas de onda corta, se rompen en átomos libres de oxígeno (O) que reaccionan con otras moléculas de

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O2, formando ozono. Esta reacción se produce en la estratosfera y es reversible, de forma que el ozono vuelve a convertirse en oxígeno absorbiendo radiaciones ultravioletas. Tomado de: Guía del estudiante: ciclos biogeoquímicos. Portal Colombia aprende Ya se ha analizado toda la información referente a los ciclos biogeoquímicos. A continuación, hay unos videos que permiten ampliar esta información: https://www.youtube.com/watch?v=bZ_R84p27q8&t=5s 4. TAREAS COGNOSCITIVAS/ACTIVIDADES Resuelve el cuestionario sobre los ciclos biogeoquímicos disponible en la plataforma Moodle, para ello cuentas con una semana. 5. EVALUACIÓN FORMATIVA/AUTOEVALUACIÓN Desarrollo de cuestionario evaluativo sobre los ciclos biogeoquímicos. 6. CRITERIOS DE EVALUACIÓN 

Capacidad de síntesis y análisis de la información.



Responsabilidad y cumplimiento en el desarrollo del cuestionario.

7. MEDIOS Y RECURSOS La guía está diseñada para que se desarrolle de una forma simple:  Requerimientos tecnológicos: conectividad a internet para ingresar a la plataforma Moodle o blog institucional, para acceder a la guía y al cuestionario en la plataforma, así como para acceder al material audiovisual complementario: diapositivas y video de YouTube.  Materiales de fácil consecución para la experiencia práctica: vaso, agua, colador, tul, malla o cedazo y tres cubos o trozos de hielo. 8. OBSERVACIONES GENERALES Desarrolle el cuestionario anexo en la plataforma Moodle. En caso de dudas e inquietudes comunicarse con las docentes: Claudia Lisana Guzmán del Rio (GRADOS 701,702)

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Correo: [email protected] app. 3134958775 Olga Patricia Largo (Grados: 703, 704, 705, 706) Correo opaty.lrojas2010mail.com

Teléfono fijo 8738113. Celular 3207134941

9. BIBLIOGRAFÍA  http://aprende.colombiaaprende.edu.co/sites/default/files/naspublic/plan_choco/CIEN CIAS_7_BIM2_SEM3_EST_P1_0.pdf  https://med.se-todo.com/biolog/16753/index.html  Actividades didácticas ciclos biogeoquímicos http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/Dinamica/contenidos4.htm# 10. MENSAJE DEL PEI “Adquiero conocimientos significativos para una comprensión compleja y globalizada del medio ambiente.”