1. Resumen para el profesor
- Tipo: actividad de simulación guiada por el profesor.
- Duración: 45-60 minutos, incluida la discusión.
- Nivel: últimos cursos de secundaria / primeros cursos universitarios.
- Concepto principal: equilibrio en sistemas depredador-presa.
- Actividad previa recomendada: ¿Por qué oscilan las poblaciones de depredadores y presas?
- Uso recomendado: actividad de aula, trabajo por parejas o tarea para casa después de una introducción guiada por el profesor sobre las interacciones depredador-presa.
Esta actividad está diseñada para ayudar a los estudiantes a investigar si las poblaciones de presas y depredadores pueden mantenerse constantes a lo largo del tiempo. Primero observarán el comportamiento oscilatorio habitual del sistema y, después, usarán los parámetros del modelo para calcular valores de población que podrán comprobar en el simulador.
Los estudiantes compararán varios resultados de simulación: la simulación por defecto, el caso calculado de población constante, otros valores iniciales de población y pequeñas perturbaciones aplicadas durante la simulación.
El objetivo no es darles la explicación por adelantado. La actividad los guía a través de observaciones, cálculos y comparaciones para que construyan una explicación basada en evidencias sobre el equilibrio, las poblaciones constantes y las perturbaciones en un ecosistema depredador-presa.
2. Objetivos de aprendizaje
Al final de esta actividad, los estudiantes deberían ser capaces de:
- Reconocer que las poblaciones de depredadores y presas suelen oscilar con el tiempo.
- Explicar el equilibrio como un balance entre reproducción y mortalidad.
- Usar los parámetros del simulador para calcular valores de población que podrían mantener constantes ambas poblaciones.
- Comprobar los valores calculados mediante una simulación.
- Comparar el comportamiento de los valores calculados con otros valores iniciales de población.
- Observar cómo una pequeña perturbación puede alejar al sistema de un estado de población constante.
- Usar los resultados de la simulación para apoyar una explicación sobre equilibrio y perturbación en los ecosistemas.
3. Uso sugerido en el aula
El profesor puede recordar primero que los sistemas depredador-presa se basan en dos efectos conectados: las presas proporcionan alimento a los depredadores, mientras que los depredadores reducen la población de presas. Los estudiantes deberían tener ya una comprensión básica de esta interacción antes de empezar la actividad.
Esta actividad funciona especialmente bien después de que los estudiantes hayan completado o discutido la actividad guiada ¿Por qué oscilan las poblaciones de depredadores y presas? . El profesor puede plantear entonces una nueva pregunta: ¿son inevitables las oscilaciones o pueden las dos poblaciones mantenerse constantes?
Los estudiantes pueden trabajar por parejas. Un estudiante puede manejar el simulador mientras el otro registra los valores de población y las observaciones. El profesor puede usar las preguntas como puntos de control y retrasar la explicación final hasta que los estudiantes hayan comparado varios resultados de simulación.
Las fórmulas de esta actividad deberían introducirse como una herramienta para hacer predicciones que los estudiantes puedan comprobar. Aun así, los estudiantes deben verificar los valores calculados usando el simulador e interpretar lo que observan.
4. Actividad para el estudiante
Antes de esta actividad
Esta actividad será más fácil de entender si ya has explorado por qué oscilan las poblaciones de depredadores y presas. Si lo necesitas, revisa la actividad guiada anterior: ¿Por qué oscilan las poblaciones de depredadores y presas? .
En esta actividad usarás un simulador depredador-presa para investigar si las poblaciones de presas y depredadores pueden mantenerse constantes a lo largo del tiempo.
Primero ejecutarás el simulador con sus valores por defecto y observarás el comportamiento habitual del sistema. Después usarás los parámetros del simulador para calcular valores de población que podrían mantener constantes ambas poblaciones, y comprobarás esos valores en el simulador.
Por último, compararás tu resultado con otras poblaciones iniciales y perturbarás un caso de población constante para observar cómo responde el sistema.
4.1. Antes de empezar
Si los ajustes del simulador se han cambiado antes de empezar la actividad, restablécelos a sus valores por defecto recargando la página del simulador.
En la primera simulación, mantén todos los parámetros en sus valores por defecto.
| Pestaña de parámetros | Parámetro | Valor |
|---|---|---|
| - | Todos los parámetros | Mantener valores por defecto |
4.2. Ejecuta la simulación por defecto
Ejecuta la simulación con los valores por defecto. Observa las curvas de población a lo largo del tiempo en la pestaña Population.
Pregunta 1
¿Las poblaciones de presas y depredadores se mantienen constantes o cambian con el tiempo?
Pregunta 2
Describe el patrón general que observas. ¿Las poblaciones aumentan y disminuyen una sola vez, o siguen cambiando repetidamente?
Pregunta 3
Basándote en esta primera simulación, ¿esperarías que las poblaciones de depredadores y presas se mantuvieran constantes para la mayoría de valores iniciales de población? Explica tu respuesta usando evidencias del gráfico.
4.3. ¿Qué requeriría el equilibrio?
En la simulación por defecto, las poblaciones de presas y depredadores cambiaron con el tiempo. Pero ¿es posible que ambas poblaciones se mantengan constantes?
En este modelo, las poblaciones constantes son posibles cuando el sistema está en equilibrio. En equilibrio, la reproducción de las presas y la mortalidad de las presas están balanceadas, y la reproducción de los depredadores y su mortalidad también están balanceadas.
Para buscar un caso así, necesitas usar los valores de los parámetros del simulador.
Pregunta 4
Con tus propias palabras, ¿qué significaría que ambas poblaciones estuvieran en equilibrio?
4.4. Usa el balance para calcular los valores que vas a comprobar
En equilibrio, la reproducción y la mortalidad están balanceadas para ambas poblaciones.
Para que la población de depredadores se mantenga constante, la reproducción de los depredadores debe compensar su mortalidad. Esto depende de cuántas presas haya disponibles:
población constante de presas × tasa de reproducción de depredadores por presa = tasa de mortalidad de depredadores
Para que la población de presas se mantenga constante, la reproducción de las presas debe compensar la mortalidad causada por los depredadores. Esto depende de cuántos depredadores haya presentes:
población constante de depredadores × tasa de mortalidad de presas por depredador = tasa de reproducción de presas
Usa los valores por defecto de los parámetros del simulador y estas dos ecuaciones de balance para calcular la población de presas y la población de depredadores que vas a comprobar.
Pregunta 5
¿Qué población de presas calculas a partir de la ecuación de balance de los depredadores?
Pregunta 6
¿Qué población de depredadores calculas a partir de la ecuación de balance de las presas?
4.5. Comprueba los valores calculados
Ahora comprueba en el simulador los valores de población que has calculado.
| Pestaña de parámetros | Parámetro | Valor |
|---|---|---|
| Basic | Initial prey population [prey] | Tu población de presas calculada |
| Basic | Initial predator population [predator] | Tu población de depredadores calculada |
| - | Todos los demás parámetros | Mantener valores por defecto |
Ejecuta la simulación y observa las curvas de población.
Pregunta 7
¿Qué ocurre con la población de presas a lo largo del tiempo?
Pregunta 8
¿Qué ocurre con la población de depredadores a lo largo del tiempo?
Pregunta 9
¿En qué se diferencia este resultado de la simulación por defecto?
Pregunta 10
Si el resultado no fue exactamente constante, ¿qué podría explicar la diferencia? Considera el redondeo, la precisión numérica o si todos los valores de los parámetros se introdujeron correctamente.
4.6. Prueba otras poblaciones iniciales con los mismos parámetros
Mantén los mismos valores por defecto de los parámetros, pero prueba ahora otras poblaciones iniciales de presas y depredadores.
Puedes elegir tus propios valores.
| Prueba | Población inicial de presas [prey] | Población inicial de depredadores [predator] | ¿Se mantienen constantes ambas poblaciones? |
|---|---|---|---|
| 1 | Tu elección | Tu elección | |
| 2 | Tu elección | Tu elección |
Pregunta 11
¿Los otros valores iniciales de población se mantuvieron constantes?
Pregunta 12
Compara estas pruebas con tus valores calculados. ¿Qué sugieren tus resultados?
4.7. Perturba el caso de población constante
Vuelve a los valores por defecto de los parámetros y a los valores de población que calculaste y comprobaste en la sección 4.5. Después, reintroduce 1 depredador en el año 10.
| Pestaña de parámetros | Parámetro | Valor |
|---|---|---|
| Basic | Initial prey population [prey] | Tu población de presas calculada |
| Basic | Initial predator population [predator] | Tu población de depredadores calculada |
| Predator reintroduction | Reintroduced [predator] | 1 |
| Predator reintroduction | Reintroduction start time [year] | 10 |
| - | Todos los demás parámetros | Mantener valores por defecto |
Ejecuta la simulación y observa qué ocurre después de la intervención.
Pregunta 13
¿Qué ocurre inmediatamente después de aumentar el número de depredadores?
Pregunta 14
¿Las poblaciones permanecen constantes después de la intervención o empiezan a cambiar con el tiempo?
Pregunta 15
Compara el gráfico antes y después de la intervención. ¿Qué ha cambiado?
4.8. Prueba tus propias perturbaciones
Diseña dos perturbaciones adicionales por tu cuenta. Empieza de nuevo desde el caso de población constante por defecto.
Puedes probar ejemplos como:
- Añadir un pequeño número de presas.
- Añadir más de 1 depredador.
- Cambiar el momento en el que se produce la perturbación.
Registra tus resultados en la tabla siguiente.
| Prueba | Perturbación | Tiempo | ¿Qué ocurrió después de la perturbación? |
|---|---|---|---|
| 1 | |||
| 2 |
Pregunta 16
¿Todas las perturbaciones produjeron el mismo resultado o diferentes perturbaciones produjeron distintos patrones de población?
Pregunta 17
¿Qué perturbación produjo el mayor cambio en las curvas de población?
Pregunta 18
Después de una perturbación, ¿el sistema volvió exactamente al estado de población constante o siguió un nuevo patrón?
4.9. Reflexión final
Usa tus observaciones de las simulaciones para responder a la pregunta principal:
¿Pueden mantenerse constantes las poblaciones de depredadores y presas?
En tu explicación, incluye evidencias de:
- La simulación por defecto.
- El significado de equilibrio.
- Los valores de población calculados a partir de los parámetros por defecto.
- La simulación usando los valores de población calculados.
- Las pruebas con otros valores iniciales de población.
- La simulación en la que se añadieron depredadores más tarde.
- Tus propias pruebas de perturbación.
Tu explicación debería describir qué sugieren tus resultados sobre las condiciones necesarias para que las poblaciones se mantengan constantes.
Mientras escribes tu respuesta, piensa en lo fácil o difícil que fue mantener constantes las poblaciones en el simulador. ¿Muchos valores iniciales diferentes produjeron poblaciones constantes, o solo valores muy concretos?
Considera también las pruebas de perturbación. Después de introducir un pequeño cambio, ¿el sistema permaneció en el mismo estado de población constante, volvió a él o empezó a seguir un patrón diferente?
Por último, piensa en los ecosistemas reales. En la naturaleza, las poblaciones pueden verse afectadas por el clima, las enfermedades, la migración, la disponibilidad de alimento, la actividad humana o eventos aleatorios. ¿Cómo podrían afectar estos cambios a la posibilidad de mantener exactamente constantes las poblaciones de depredadores y presas a lo largo del tiempo?
Compara tu explicación con la de tus compañeros o discútela con tu profesor.
