Ecología

Idea principal 2 — Energetia: Los sistemas biológicos utilizan energía y bloques de construcción moleculares para crecer, reproducirse y mantener una homeostasis dinámica.

Objetivo de aprendizaje 8.1.A: Explicar cómo la respuesta conductual y fisiológica de un organismo se relaciona con los cambios en el entorno interno o externo.

• 8.1.A.1 Los organismos responden a los cambios en su entorno mediante mecanismos conductuales y fisiológicos.
  • Enunciado de exclusión: El conocimiento de mecanismos conductuales o fisiológicos específicos está fuera del alcance del Examen AP.
  • Ejemplos ilustrativos para 8.1.A.1:
    • Fotoperiodismo y fototropismo en plantas
    • Taxias y quinesis en animales
    • Actividad nocturna y diurna
• 8.1.A.2 Los organismos intercambian información entre sí como respuesta a cambios internos y estímulos externos, lo cual puede modificar su comportamiento.
  • Ejemplos ilustrativos para 8.1.A.2:
    • Respuesta de lucha o huida
    • Advertencias contra depredadores
    • Respuestas de las plantas ante el herbivorismo

Idea principal 3 — Almacenamiento y transmisión de información: Los sistemas vivos almacenan, recuperan, transmiten y responden a la información esencial para los procesos vitales.

Objetivo de aprendizaje 8.1.B: Explicar cómo las respuestas conductuales de los organismos afectan su aptitud general y pueden contribuir al éxito de una población.

• 8.1.B.1 Los organismos se comunican mediante diversos mecanismos (señales visuales, auditivas, táctiles, eléctricas y/o químicas).
  • i. Los organismos poseen una variedad de comportamientos de señalización que producen cambios en el comportamiento de otros organismos y pueden resultar en una aptitud reproductiva diferencial.
  • ii. Los animales utilizan señales para indicar dominancia, encontrar alimento, establecer territorios y asegurar el éxito reproductivo.
  • Enunciado de exclusión: El conocimiento de los mecanismos específicos de comunicación está fuera del alcance del Examen AP.
  • Ejemplos ilustrativos para 8.1.B.1:
    • Marcación territorial en mamíferos
    • Coloración en plantas con flores y animales
    • Canciones de aves
    • Comportamientos de manada en animales
    • Advertencias contra depredadores
• 8.1.B.2 Las respuestas a la información y la comunicación de esta son vitales para la selección natural y la evolución.
  • i. La aptitud favorece comportamientos innatos y aprendidos que aumentan la supervivencia y el éxito reproductivo.
  • ii. El comportamiento cooperativo tiende a aumentar la aptitud del individuo y la supervivencia de la población.
  • Enunciado de exclusión: Los detalles de los varios sistemas de comunicación y comportamiento comunitario están fuera del alcance del Examen AP.
  • Ejemplos ilustrativos para 8.1.B.2.i:
    • Interacciones entre padres e hijos
    • Comportamientos de cortejo y apareamiento
    • Forrajeo por abejas y otros animales
  • Ejemplos ilustrativos para 8.1.B.2.ii:
    • Comportamiento de manada en animales
    • Comportamiento de rebaño, bandada y cardumen en animales
    • Advertencias contra depredadores
    • Comportamiento colonial y de enjambre en insectos
    • Selección de parientes

Idea Central 2 — Energetica: Los sistemas biológicos utilizan energía y bloques de construcción moleculares para crecer, reproducirse y mantener una homeostasis dinámica.

Objetivo de Aprendizaje 8.2.A: Describir las estrategias que utilizan los organismos para adquirir y usar la energía.

• 8.2.A.1 Los organismos utilizan energía para organizarse, crecer, reproducirse y mantener la homeostasis.
  • i. Los organismos utilizan diferentes estrategias para regular su temperatura corporal y metabolismo. Los endotermos usan la energía térmica generada por el metabolismo para mantener temperaturas corporales homeostáticas. Los ectotermos carecen de mecanismos internos eficientes para mantener la temperatura corporal, aunque pueden regularla conductualmente moviéndose hacia la luz solar o la sombra, o agrupándose con otros individuos.
  • ii. Una ganancia neta de energía resulta en almacenamiento de energía, crecimiento del organismo y aumento de la producción reproductiva.
  • iii. Una pérdida neta de energía resulta en pérdida de masa, disminución de la producción reproductiva y, eventualmente, la muerte del organismo.
• 8.2.A.2 Diferentes organismos utilizan diversas estrategias reproductivas en respuesta a la disponibilidad de energía. Algunos organismos alternan entre reproducción asexual y sexual en respuesta a la disponibilidad de energía.
  • Ejemplos ilustrativos para 8.2.A:
    • Reproducción estacional en animales y plantas
    • Estrategia de historia de vida (plantas bienales, diapausa reproductiva)

Objetivo de Aprendizaje 8.2.B: Explicar cómo fluye la energía y se cicla la materia a través de los niveles tróficos.

• 8.2.B.1 Los niveles ecológicos de organización incluyen poblaciones, comunidades, ecosistemas y biomas.
• 8.2.B.2 La energía fluye a través de los ecosistemas, mientras que la materia y los nutrientes se ciclan entre el ambiente y los organismos a través de ciclos biogeoquímicos. Los ciclos son esenciales para la vida y cada ciclo demuestra la conservación de la materia. Los ciclos son interdependientes.
• 8.2.B.3 Los ciclos biogeoquímicos incluyen reservorios abióticos y bióticos, así como procesos que ciclan la materia entre reservorios.
• 8.2.B.4 El ciclo hidrológico (del agua) implica el movimiento y almacenamiento de agua dentro de la hidrosfera. Los reservorios incluyen océanos, aguas superficiales, la atmósfera y organismos vivos. Los procesos incluyen evaporación, condensación, precipitación y transpiración.
• 8.2.B.5 El ciclo del carbono implica el reciclaje de átomos de carbono a través de la biosfera terrestre hacia los organismos como carbohidratos y de vuelta a la atmósfera como dióxido de carbono $\left(\mathrm{CO_2}\right)$. En los niveles más altos de organización, el ciclo del carbono puede simplificarse en cuatro partes: fotosíntesis, respiración celular, descomposición y combustión.
• 8.2.B.6 El ciclo del nitrógeno involucra varios pasos, incluyendo la fijación del nitrógeno, asimilación, amonificación, nitrificación y desnitrificación. Estos pasos los realizan microorganismos en el suelo. El mayor reservorio de nitrógeno es la atmósfera. En la fijación del nitrógeno, el gas nitrógeno $\left(\mathrm{N_2}\right)$ se fija en amoníaco $\left(\mathrm{NH_3}\right)$, el cual se ioniza a amonio $\left(\mathrm{NH_4^+}\right)$ al adquirir iones de hidrógeno de la solución del suelo.
• 8.2.B.7 El ciclo del fósforo implica la meteorización de rocas liberando fosfato $\left(\mathrm{PO_4^{3-}}\right)$ en el suelo y aguas subterráneas. Los productores absorben fosfato, el cual se incorpora a moléculas biológicas; los consumidores comen a los productores, transfiriendo el fósforo a los animales. El fósforo regresa al suelo a través de la descomposición de biomasa o excreción. El fosfato también puede reincorporarse al medio ambiente a través de la descomposición de materia orgánica en descomposición.

Objetivo de Aprendizaje 8.2.C: Explicar cómo los cambios en la disponibilidad de energía afectan a las poblaciones, comunidades y ecosistemas.

• 8.2.C.1 Los cambios en la disponibilidad de energía pueden resultar en cambios en el tamaño de la población.
• 8.2.C.2 Los cambios en la disponibilidad de energía pueden resultar en perturbaciones a un ecosistema.
  • i. Un cambio en los recursos energéticos, como la luz solar, puede afectar el número y tamaño de los niveles tróficos. Los niveles tróficos incluyen productores; consumidores primarios, secundarios, terciarios y cuaternarios; y descomponedores.
  • ii. Un cambio en la biomasa o número de productores en un área geográfica determinada puede afectar el número y tamaño de otros niveles tróficos.

Objetivo de Aprendizaje 8.2.D: Explicar cómo las actividades de los autótrofos y heterótrofos permiten el flujo de energía dentro de un ecosistema.

• 8.2.D.1 Los autótrofos capturan energía de fuentes físicas o químicas en el ambiente.
  • i. Los organismos fotosintéticos capturan la energía presente en la luz solar contribuyendo a la productividad primaria.
  • ii. Los organismos quimiosintéticos capturan energía de pequeñas moléculas inorgánicas presentes en su ambiente, lo cual puede ocurrir en ausencia de oxígeno.
• 8.2.D.2 Los heterótrofos, que incluyen carnívoros, herbívoros, omnívoros, descomponedores y carroñeros, metabolizan carbohidratos, lípidos y proteínas como fuentes de energía. Los heterótrofos capturan la energía presente en compuestos de carbono al consumir materia orgánica derivada de los autótrofos e incorporando materia a sus tejidos.

Idea Central 3 — Almacenamiento y Transmisión de Información: Los sistemas vivos almacenan, recuperan, transmiten y responden a la información esencial para los procesos vitales.

Objetivo de Aprendizaje 8.3.A: Describir los factores que influyen en las dinámicas de crecimiento de las poblaciones.

• 8.3.A.1 Las poblaciones están compuestas por organismos individuales de la misma especie que interactúan entre sí y con el entorno de formas complejas.
• 8.3.A.2 Muchas adaptaciones en los organismos están relacionadas con la obtención y el uso de energía y materia en un entorno particular.
  • i. Las dinámicas de crecimiento de la población dependen de la tasa de natalidad, la tasa de mortalidad y el tamaño de la población.
    • Ecuación: Crecimiento de Población — $\dfrac{dN}{dt} = B - D$ donde $dt$ = cambio en el tiempo; $B$ = tasa de natalidad; $D$ = tasa de mortalidad; $N$ = tamaño de la población; $dN$ = cambio en el tamaño de la población
  • ii. La reproducción sin restricciones resulta en el crecimiento exponencial de una población.
    • Ecuación: Crecimiento Exponencial — $\dfrac{dN}{dt} = r_{max} N$ donde $dt$ = cambio en el tiempo; $N$ = tamaño de la población; $dN$ = cambio en el tamaño de la población; $r_{max}$ = tasa máxima de crecimiento per cápita de la población

Idea central 4 — Interacciones entre sistemas: Los sistemas biológicos interactúan, y estos sistemas y sus interacciones exhiben propiedades complejas.

Objetivo de aprendizaje 8.4.A: Explicar cómo la densidad de una población afecta y es determinada por la disponibilidad de recursos en el entorno.

• 8.4.A.1 La capacidad de carga es la abundancia sostenible de una especie que puede ser sostenida por los recursos totales disponibles del ecosistema.
• 8.4.A.2 A medida que se imponen límites al crecimiento atribuibles a factores dependientes e independientes de la densidad, típicamente se produce un modelo de crecimiento logístico.
  • Ecuación: Crecimiento logístico — $\dfrac{dN}{dt} = r_{max} N \left( \dfrac{K - N}{K} \right)$ donde $dt$ = cambio en el tiempo; $N$ = tamaño de la población; $dN$ = cambio en el tamaño de la población; $r_{max}$ = tasa máxima de crecimiento per cápita de la población; $K$ = capacidad de carga

Idea central 2 — Energetica: Los sistemas biológicos utilizan energía y bloques de construcción moleculares para crecer, reproducirse y mantener la homeostasis dinámica.

Objetivo de aprendizaje 8.5.A: Describir la estructura de una comunidad según su composición y diversidad de especies.

• 8.5.A.1 La estructura de una comunidad se mide y describe en términos de composición de especies y diversidad de especies.
  • Ecuación: Índice de diversidad de Simpson — $\text{Diversity Index} = 1 - \sum \left( \dfrac{n}{N} \right)^2$ donde $n$ = número total de organismos de una especie particular; $N$ = número total de organismos de todas las especies

Objetivo de aprendizaje 8.5.B: Explicar cómo las interacciones dentro y entre poblaciones influyen en la estructura de la comunidad.

• 8.5.B.1 Las comunidades son grupos de poblaciones que interactúan de diferentes especies y que cambian con el tiempo en función de las interacciones entre esas poblaciones.
• 8.5.B.2 Las interacciones entre poblaciones determinan cómo acceden a la energía y la materia dentro de una comunidad.
• 8.5.B.3 Las relaciones entre poblaciones que interactúan pueden caracterizarse por efectos positivos y negativos y pueden modelarse. Los ejemplos incluyen interacciones depredador/presa, cooperación, cascadas tróficas y partición de nicho.
• 8.5.B.4 La competencia, la depredación y las simbiosis, incluido el parasitismo, el mutualismo y el comensalismo, pueden impulsar la dinámica poblacional.

Gran Idea 4 — Interacciones de sistemas: Los sistemas biológicos interactúan, y estos sistemas y sus interacciones exhiben propiedades complejas.

Objetivo de aprendizaje 8.6.A: Describir la relación entre la diversidad de ecosistemas y su resiliencia ante cambios en el medio ambiente.

• 8.6.A.1 Los ecosistemas naturales y artificiales con menos componentes y con poca diversidad entre ellos suelen ser menos resilientes a los cambios en el medio ambiente.
• 8.6.A.2 Las especies clave, los productores y los factores abióticos y bióticos esenciales contribuyen a mantener la diversidad de un ecosistema.

Objetivo de aprendizaje 8.6.B: Explicar cómo la adición o eliminación de cualquier componente de un ecosistema afectará su estructura general a corto y largo plazo.

• 8.6.B.1 Los efectos de las especies clave sobre el ecosistema son desproporcionados en relación con su abundancia en él. Cuando se eliminan del ecosistema, este a menudo colapsa.

Gran Idea 1 — Evolución: El proceso de la evolución impulsa la diversidad y la unidad de la vida.

Objetivo de aprendizaje 8.7.A: Explicar la interacción entre el entorno y las variaciones aleatorias o preexistentes en las poblaciones.

• 8.7.A.1 Una adaptación es una variación genética favorecida por la selección que se manifiesta como un rasgo que proporciona una ventaja a un organismo en un entorno particular.
• 8.7.A.2 La ventaja del heterocigoto ocurre cuando el genotipo heterocigoto tiene una aptitud relativa mayor que cualquiera de los genotipos homocigotos dominante o recesivo.
• 8.7.A.3 Las mutaciones no están dirigidas por presiones ambientales específicas.

Gran Idea 4 — Interacciones de sistemas: Los sistemas biológicos interactúan, y estos sistemas y sus interacciones exhiben propiedades complejas.

Objetivo de aprendizaje 8.7.B: Explicar cómo las especies invasoras afectan la dinámica del ecosistema.

• 8.7.B.1 La introducción intencional o accidental de una especie invasora puede permitir que esta explote un nuevo nicho libre de depredadores o competidores, o que compita con éxito contra las especies nativas por recursos.
  • Ejemplos ilustrativos para 8.7.B.1:
    • Kudzu
    • Meja cebra

Objetivo de aprendizaje 8.7.C: Describir las actividades humanas que conducen a cambios en la estructura y la dinámica del ecosistema.

• 8.7.C.1 El impacto humano acelera los cambios a niveles locales y globales. Estas actividades pueden impulsar cambios en los ecosistemas, tales como los siguientes, que provocan extinciones:
  • i. Biomagnificación
  • ii. Eutrofización
  • Ejemplos ilustrativos para 8.7.C.1:
    • Enfermedad del olmo holandés
    • Tizón de la patata

Objetivo de aprendizaje 8.7.D: Explicar cómo la actividad geológica y meteorológica conduce a cambios en la estructura y la dinámica del ecosistema.

• 8.7.D.1 Los eventos geológicos y meteorológicos afectan el cambio de hábitat y la distribución de los ecosistemas. Los estudios biogeográficos ilustran estos cambios.
  • Ejemplos ilustrativos para 8.7.D.1:
    • Cambio climático global
    • Explotación forestal
    • Urbanización
    • Monocultivo
    • Fenómeno El Niño
    • Deriva continental
    • Impacto de un meteorito sobre los dinosaurios