Manual de laboratorio Vol. 2: efectos del cambio climático by Puerto Rico Sea Grant

MANUAL DE LABORATORIO

VOLUMEN 2:

EFECTOS DEL CAMBIO CLIMÁTICO

Manual de laboratorio

Volumen 2: Efectos del cambio climático

Autores

Delmis del C. Alicea Segarra, EdD, Angela Ferrá Elías, MEd, Héctor M. Martínez Rivera, BS y Doris J. Rivera Santiago

Colaboradores

Brenda Soler Figueroa, PhD, Héctor J. Ruiz, PhD, Ernesto Weil, PhD, Miguel Cifuentes-Jara, PhD, Brent Peterson, MS, Manuel Olmeda Saldaña, MS, Shirley Droz, BS y Brenda L. Estévez Moreno, MSEM

Edición científica

Ariel E. Lugo, PhD, Alida Ortiz, PhD, Yasmín Detrés Cardona, PhD, Aurea E. Rodríguez Santiago, PhD, Lesbia L. Montero Acevedo, BS, Ernesto Otero, PhD

Edición

Delmis del C. Alicea Segarra, EdD, Cristina D. Olán Martínez, MA

Diseño gráfico y maquetación

Delmis del C. Alicea Segarra, EdD

Fotos de la portada

Héctor M. Martínez Rivera, BS, Raúl Omar Ortiz Arroyo, MAG, Oliver Bencosme Palmer, BA y José R. Almodóvar, MS

Fotos del interior

Efraín Figueroa Ramírez, BS, Angela Ferrá Elías, MEd, Héctor M. Martínez Rivera, BS, Doris J. Rivera Santiago, Ruperto Chaparro Serrano, MA, Héctor Ruiz Torres, PhD, Luis Rodríguez Matos, BS, Raúl Omar Ortiz Arroyo, MA, Oliver Bencosme Palmer, BA, José R. Almodovar, MS, Lesbia L. Montero Acevedo, BS, Jannette Ramos García, BS, Pixabay.com y Canva.com

Fotos del procedimiento de las actividades

Angela Ferrá Elías, MEd, Doris J. Rivera Santiago y Wanda M. Ortiz Báez, BS

Ilustraciones

Cynthia Lee Gotay Colón, BA, Fabiola Nieves Guerrero, BA, Deifchiramary Tirado Choque, BA y Héctor M. Martínez Rivera, BS

Impresión

Rául Omar Ortiz Arroyo, MAG

Publicación número UPRSG-E-322

ISBN: 978-1-951717-02-5

Dedicatoria

El Programa Sea Grant de la Universidad de Puerto Rico dedica este manual de laboratorio a la Prof. Shirley Droz por el gran amor que demostró tener por la naturaleza y sobre todo por su compromiso con la educación de nuestros niños y jóvenes. La profesora Droz colaboró con el Programa por más de una década y fue parte fundamental en el desarrollo de este producto educativo. Sus enseñanzas, su dedicación, esfuerzo y esmero nos dejaron una valiosa aportación que vivirá por siempre en nuestro corazón.

¡Te recordaremos siempre!

Introducción

La investigación científica y la experimentación son sumamente fundamentales para el proceso de enseñanza-aprendizaje de nuestros estudiantes. A través de la investigación científica, se logran realizar descubrimientos que ayudan a mantener nuestra calidad de vida. Con esta, se busca la solución a los problemas que enfrentamos diariamente y se crean nuevos conocimientos que permiten el progreso de la sociedad en que vivimos. Es esencial que los alumnos experimenten y exploren por ellos mismos cómo funciona lo que les rodea ya que esto promueve el pensamiento crítico, el análisis y la reflexión. Así, formamos individuos responsables, capaces de afrontar los desafíos del mundo moderno y que puedan adoptar conductas sustentables para proteger nuestro entorno.

El que el ser humano pueda vivir en armonía con su ambiente es un paso trascendental para nuestra supervivencia. Por eso, es importante despertar ese amor por la naturaleza desde edades tempranas. En la actualidad, nuestros recursos se están viendo amenazados, en gran medida, por factores antropogénicos (generados por el ser humano). Un ejemplo son nuestros ecosistemas marinos y costeros. Estos se están afectando severamente por los efectos del comportamiento irresponsable y descuidado de la población. Sin embargo, muchos no se dan cuenta de que el océano es un recurso imprescindible para el funcionamiento de la Tierra. Este nos ofrece múltiples beneficios. Por ejemplo, regula el clima y la temperatura del planeta, provee alimento, constituye una fuente de energía renovable y algunos de sus ecosistemas nos brindan protección ante eventos extremos, actuando como barreras naturales. Además, los recursos marinos y costeros nos proporcionan espacios para el desarrollo económico, cultural y social. También, nos provee áreas de esparcimiento y de recreación. Definitivamente, sin estos recursos, nuestro planeta no sería habitable ni sostenible. Hay que conservar estos ecosistemas para asegurarnos de que las generaciones futuras puedan disfrutar de las condiciones necesarias para vivir efectivamente.

Precisamente, reconociendo la importancia de crear una conciencia ambiental, el Programa Sea Grant de la Universidad de Puerto Rico está creando múltiples materiales educativos y curriculares para facilitar la enseñanza de estos temas en Puerto Rico. Esta vez, hemos diseñado este manual de laboratorio, que recoge diversos experimentos relacionados a los efectos del cambio climático, que aunque se realizan individualmente y de forma autónoma, todos los sistemas presentados son abiertos. Es decir, estos interactúan entre sí intercambiando nutrientes, materia orgánica y organismos con sistemas adyacentes. Los laboratorios contenidos en este manual, se escribieron con el fin de que los alumnos tengan experiencias significativas que les permitan aprender, aplicar y transmitir el conocimiento adquirido. Estos están alineados a los Estándares de contenido y expectativas de grado del Departamento de Educación de Puerto Rico y a los Principios esenciales y conceptos fundamentales del océano. Asimismo, también se utiliza los enfoques STEM y STREAM para que el estudiante desarrolle, de forma activa, las competencias necesarias para la solución de problemas de la vida real.

Al recorrer las páginas de este manual, te darás cuenta de que este posee los elementos necesarios para que los alumnos puedan realizar cada laboratorio correctamente. Tiene una pre/posprueba, un trasfondo científico del tema, la hoja de laboratorio y los anejos que detallan los procedimientos a seguir para completar el mismo. Esperamos que sea una gran herramienta que facilite el proceso de enseñanza-aprendizaje sobre los recursos marinos y costeros y su conservación.

Búsqueda científica

Desde que el ser humano habita nuestro planeta, está en la constante búsqueda de explicaciones que le permitan entender el mundo que le rodea. Tener este conocimiento es fundamental para enfrentar los retos y solucionar los problemas que se presentan frecuentemente durante su existencia. Esto le ayuda a desarrollarse efectivamente, a mantenerse y a sobrevivir. Como resultado de este proceso de descubrimiento, surgen avances científicos y tecnológicos que promueven una mejor calidad de vida. Por eso es importante la investigación continua y la adquisición de nuevos conocimientos que redundarán, eventualmente, en beneficios para toda la humanidad.

La investigación científica es un proceso sistemático y continuo que nos permite conocer, experimentar y analizar una situación, para luego, buscar soluciones efectivas que nos ayuden a transformar nuestra realidad. Originalmente, este proceso se daba de forma espontánea y natural por la necesidad de supervivencia del ser humano. Sin embargo, con el pasar del tiempo se creó un método con el fin de estructurarlo y poder obtener datos empíricos, fidedignos, corroborables y aplicables para resolver distintas situaciones. Se llamó método científico

Características de una investigación científica

Enfoques

de la investigación

La investigación se puede clasificar en dos enfoques principales: el enfoque cuantitativo y el enfoque cualitativo. El primer enfoque utiliza la recolección de datos para probar una hipótesis, basado en la medición numérica y el análisis estadístico, con el fin de establecer patrones de comportamiento y probar teorías. Este trabaja con aspectos observables y medibles de la realidad. El segundo, utiliza la recolección de datos para producir información de naturaleza textual, visual o narrativa, los cuales son analizados por medios no matemáticos. La investigación cuantitativa debe ser lo más objetiva posible, mientras que la cualitativa admite subjetividad ya que busca describir, comprender e interpretar los fenómenos a través de las percepciones y significados producidos por las experiencia de los participantes. Las ciencias llamadas exactas o naturales han utilizado más los métodos cuantitativos. Los cualitativos, por lo general, se han empleado más en las ciencias humanísticas.

Comparación de los procesos cuantitativo y cualitativo en la investigación científica

Características cuantitativas

• Orientación hacia la descripción, predicción y explicación

• Específico y delimitado

• Dirigido hacia datos medibles u observables

• Tiene un rol fundamental

• Sirve de justificación para el planteamiento y la necesidad del estudio

• Instrumentos predeterminados

• Datos numéricos

• Número considerable de casos

• Análisis estadístico

• Descripción de tendencias, comparación de grupos o relación entre variables

• Comparación de resultados con predicciones y estudios previos

• Estándar y fijo

• Objetivo y sin tendencias

Procesos fundamentales de la investigación

Planteamiento del problema

Revisión de literatura

Recolección de los datos

Características cualitativas

• Orientación hacia la exploración, la descripción y el entendimiento

• General y amplio

• Dirigido a las experiencias de los participantes

• Tiene un rol secundario

• Sirve de justificación para el planteamiento y la necesidad del estudio

• Los datos surgen poco a poco

• Datos en texto o imagen

• Número relativamente pequeño de casos

• Análisis de textos y material audiovisual

Análisis de los datos

• Descripción, análisis y desarrollo de temas

• Significado profundo de los resultados

• Emergente y flexible

Reporte de resultados

• Reflexivo y con aceptación de tendencias Tomada y adaptada de Hernández, Fernández, Baptista (2006)

Diseños de investigación

Para obtener y analizar la información que se necesita en una investigación es importante seleccionar el procedimiento más adecuado para el tipo de estudio que se está realizando. A esto se le llama diseño de investigación. El diseño es el plan, la estrategia o la forma que se utiliza para responder las preguntas de investigación y lograr los objetivos propuestos por el investigador. Este constituye una guía y le da estructura al trabajo. El diseño que se elija o se desarrolle afecta los resultados y las conclusiones. Aunque hay múltiples, en este manual de laboratorio se destacarán: el diseño experimental, el cuasi-experimental y el descriptivo.

El diseño experimental, según Hernández, Fernández, Baptista (2006), es un tipo de investigación en la que se manipula de manera intencional la variable independiente (causa), después se observa el efecto de esta manipulación sobre la variable dependiente. Por ejemplo, si se desea analizar el posible efecto de un método de enseñanza en el aprendizaje de determinados niños (seleccionados al azar), el investigador podría hacer que un grupo se expusiera a un tipo de enseñanza y otro grupo a la enseñanza que siempre reciben. Luego, medirá la ganancia en aprendizaje de los dos grupos y comparará cuál de ellos obtuvo mayor aprendizaje. En este caso se manipula la variable independiente (método de enseñanza) para observar su efecto en la variable dependiente (aprendizaje en determinados niños).

También existe el diseño cuasi-experimental. En este, al igual que la investigación experimental, manipula, al menos, una variable independiente para observar el efecto en una o más variables dependientes. La diferencia entre ambos es que en la cuasi experimental los grupos no se asignan al azar ni se emparejan, sino que estos grupos están formados antes del experimento, o sea que se utilizan intactos. (Hernández, Fernández y Baptista, 2006)

El tercer diseño de investigación es el descriptivo. Los estudios descriptivos buscan especificar las propiedades, las características y los perfiles de personas, grupos, comunidades, procesos, objetos o cualquier otro fenómeno que se someta a un análisis. Este tipo de investigación solamente mide o recoge información sobre las variables bajo estudio. No indica cómo se relacionan las variables medidas. (Hernández, Fernández y Baptista, 2006)

Método científico

La investigación científica, no importa el enfoque y diseño utilizado, se basa principalmente en el método científico. Este método consiste de una serie de pasos ordenados que se utilizan para incrementar el conocimiento científico de forma objetiva y que guían el proceso del estudio. Algunas de las características que se pueden destacar de este método es que es sistemático, empírico, racional, verificable y se fundamenta en los hechos. En general, se llevan a cabo los siguientes pasos:

1. Observación – Es el proceso mediante el cual se obtiene y se registra, de forma sistemática, válida y confiable, información de comportamientos o conductas utilizando los sentidos. Se examina atentamente y se presta mucha atención al fenómeno bajo estudio.

2. Identificación y planteamiento del problema – Es la exposición del tema que se estudiará. La identificación y el planteamiento del problema comienza con la concepción de una idea de investigación. La idea es el primer acercamiento a la realidad que se desea estudiar. Estas surgen de distintas fuentes tales como una conversación, una lectura de un artículo, un problema ambiental, una situación en el trabajo, noticias, conducta de diversos grupos, comportamiento del mercado y actividades cotidianas, entre otros factores que generan alguna preocupación y que entendemos que es necesario resolverlos. Una vez se tiene la idea, es importante analizarla cuidadosamente para afinarla, estructurarla y convertirla en planteamientos más precisos. Se hace una revisión de literatura, se define la relevancia de realizar la investigación, si es ético llevarla a cabo y se desarrollan las preguntas, la justificación y la viabilidad del estudio.

Ejemplo:

Idea: Muerte de los corales

Revisión de literatura: Se buscan estudios previos sobre las posibles causas de la muerte de los corales tanto en Puerto Rico como a nivel global. Se resume cada investigación encontrada y se cita. Supongamos que dentro de las fuentes encontradas, uno de los factores indicados frecuentemente es la acidificación del océano. Entonces, se procede a buscar información sobre la acidificación de los océanos, las causas y el efecto sobre los corales y otros organismos. Allí nos damos cuenta que al acidificarse el agua de mar se afectan las conchas de varias especies y el esqueleto de carbonato de calcio de los corales.

Idea precisa: Efecto de la acidificación del océano sobre el esqueleto de carbonato de calcio de los corales

Relevancia de la investigación (justificación): El ecosistema del arrecife de coral es muy importante porque constituye una barrera costera ante eventos extremos. Por otro lado, provee hábitat y refugio para muchas especies de gran valor tanto para el ecosistema como para el ser humano ya que nos sirven de alimento. También los corales contribuyen a la formación de las arenas que encontramos en nuestras playas y que tienen un valor turístico significativo, entre otras importancias. La muerte de estos organismos representaría una pérdida incalculable. Recientemente, se ha observado que muchos arrecifes de coral están siendo afectados por diversos factores, entre los cuales podría encontrarse la acidificación del agua de mar.

Ética de la investigación: Siempre y cuando no se pongan en peligro, se alteren o se dañen los organismos estudiados, es ético. Por esta razón, se utilizará una pequeña muestra de arena compuesta de carbonato de calcio para ver el efecto de la acidificación del agua de mar.

Viabilidad del estudio: El estudio es viable ya que la pequeña muestra de arena se puede conseguir fácilmente y no dañará ningún organismo.

Pregunta de investigación: ¿La acidificación del agua de mar afecta negativamente el esqueleto de carbonato de calcio de los corales?

Nota: El ejemplo se escribió de forma breve por la naturaleza de este documento, pero en una investigación cada parte debe ser explicada detallada y ampliamente.

3. Formulación de hipótesis – Las hipótesis son explicaciones tentativas del fenómeno investigado y proposiciones acerca de la relación entre dos o más variables. Son respuestas provisionales a las preguntas de investigación. Existen varios tipos de hipótesis:

• Hipótesis de investigación (Hi) – Es una proposición tentativa sobre las posibles relaciones entre dos o más variables. Es una respuesta probable, objetiva y específica a una pregunta científica, la cual debe comprobarse.

• Hipótesis nulas (Ho) – Son las hipótesis que niegan o refutan la relación entre variables. Es decir, la hipótesis nula expresa que no existe diferencia o relación entre las variables.

• Hipótesis alternativas o alternas (Ha) – Son posibilidades diferentes o suposiciones alternativas ante la hipótesis nula. Son proposiciones que describen la idea o condición que se espera sea cierta, o que el investigador asume que lo es. Este tipo de hipótesis se formula cuando efectivamente, hay otras posibilidades además de la hipótesis de investigación y nula. De no ser así, no deben establecerse.

Ejemplo:

Hi: La acidificación del agua de mar disminuye la capacidad que tienen los corales para formar o construir su esqueleto de carbonato de calcio.

Ho: La acidificación del agua de mar no disminuye la capacidad que tienen los corales para formar o construir su esqueleto de carbonato de calcio.

Ha: La acidificación del agua de mar elimina la capacidad que tienen los corales para formar o construir su esqueleto de carbonato de calcio.

4. Experimentación – Es un proceso en el que se pone a prueba la hipótesis a través del manejo de las variables que la componen. Es decir, se manipulan una o más variables independientes (causas) para observar los resultados (efectos) en una o más variables dependientes dentro de una situación de control, simulando las mismas condiciones del fenómeno estudiado. Por lo general, para que los resultados del experimento estén más cercanos a la realidad, este se repite en múltiples ocasiones. Si los datos coinciden, entonces se podría llegar a una generalización.

Ejemplo:

En esta parte se tomará una pequeña muestra de arena biogénica (se origina de organismos que estuvieron vivos en algún momento) compuesta de carbonato de calcio y se colocará dentro de un envase transparente que contiene agua de mar con bastante vinagre blanco. El vinagre acidifica el agua y se puede ver el efecto de esta acidificación en la muestra de arena. Se mide el pH mientras se expone la muestra a distintos volúmenes de vinagre. Se anotan todos los datos y las observaciones.

Nota: Cabe señalar que para efectos de este documento hemos resumido el procedimiento. Sin embargo, el proceso debe ser formal, detallado, tomando un envase control (sin vinagre) y otro experimental (con vinagre) y tomar mediciones cada cierto tiempo y con diversas cantidades de vinagre. Las anotaciones se realizarán en una hoja de datos, etc.

5. Análisis de datos – Una vez se recopilan los datos a través de la experimentación, estos se examinan cuidadosamente. Se organizan en tablas y se clasifican, se hacen gráficas y se utilizan métodos estadísticos para observar cómo se relacionan las variables bajo estudio y ofrecer una respuesta a la(s) hipótesis planteadas.

Ejemplo:

Envase 2: Experimental

La muestra de arena está intacta.

Comienza el agua a burbujear y se observa la arena desintegrándose poco a poco.

La arena se está desintegrando más rápido.

Cada vez se desintegra más rápido.

Esta tabla muestra que según el volumen de vinagre aumenta, el pH disminuye.

6. Interpretación de resultados – Es el proceso de explicar y dar significado a los resultados de la investigación relacionando el conocimiento adquirido a través del planteamiento del problema, la revisión de literatura y el marco conceptual o teórico establecido al inicio del estudio, con el fin de tomar decisiones y generar acciones.

Ejemplo:

Según los datos obtenidos, mientras más vinagre se le echa al envase, más disminuye el pH del agua de mar. Esto indica que el agua se pone más ácida cada vez, lo que permite que la muestra de arena se desintegre más rápidamente a través del tiempo. Esto ocurre porque la arena está compuesta por carbonato de calcio y al interactuar con el agua ácida se corroe. Durante esta reacción del vinagre con el carbonato de calcio se observará la liberación de burbujas de dióxido de carbono (CO2). Este comportamiento es similar al que ocurre en el océano. El agua de mar se está acidificando por la acumulación del CO2 emitido a nuestra atmósfera. El océano actúa como un gran sumidero de este gas de efecto invernadero: mientras más CO2 acumule, más ácido se vuelve el océano.

Según las investigaciones encontradas, esto provoca que los organismos marinos que contienen esqueletos, conchas o caparazones de carbonato de calcio, se afecten. De acuerdo a varios científicos, si este comportamiento continúa con la rapidez que se está suscitando, especies como los corales van a tener problemas para enfrentar estos cambios y se les va a hacer más difícil producir el carbonato de calcio que tienen en su esqueleto y que forma el arrecife. Por lo tanto, es importante tomar medidas para disminuir las emisiones de CO2.

Nota: En el caso de una investigación real, se debe detallar el nombre del investigador y el año en el que se realizó la investigación mencionada en la explicación.

7. Conclusiones – Son los hallazgos o descubrimientos que se obtuvieron durante la investigación. Para elaborar estas conclusiones es importante evaluar los datos del estudio, resumir y discutir los resultados más importantes, establecer las respuestas a las preguntas de investigación, explicar si se probaron las hipótesis y si no, especular (basado en investigaciones previas) sobre la razón de este comportamiento, relacionar los resultados con estudios existentes (revisión de literatura), generalizar estos resultados a la población y explicar los resultados inesperados, entre otros aspectos que sean relevantes.

Ejemplo:

Luego de haber realizado esta investigación en la que se analizó el efecto de la acidez del océano en los esqueletos de carbonato de calcio de los corales, se probó la hipótesis de investigación. Se encontró que el hecho de que el agua de mar se acidifique afecta negativamente el esqueleto de los corales, ya que estos son de carbonato de calcio. Para llegar a esta conclusión, se observó el comportamiento de una muestra de arena compuesta por fragmentos de carbonato de calcio dentro de agua de mar cada vez más ácida. La mayoría de las investigaciones encontradas en la revisión de literatura coinciden con los hallazgos obtenidos en este estudio. El arrecife de coral se está afectando por diversos factores y uno de ellos podría ser la acidificación del océano. Esto demuestra claramente el impacto que tiene el cambio climático o aumento en las concentraciones de CO2 en el ambiente marino. La disolución de los esqueletos de carbonato de calcio de los corales afecta la integridad de este ecosistema con serias consecuencias en biodiversidad, pesquerías, turismo, economía, entre otras áreas. Por lo general, estos organismos tienen una gran capacidad de adaptación, pero debido a la rapidez con la que está ocurriendo esta situación, no les permite recuperarse a tiempo. Por esta razón, es fundamental crear conciencia de la necesidad de conservar este ecosistema para beneficio del planeta.

Nota: Se deben mencionar las investigaciones a las que se hace referencia.

Informe de resultados

Una vez se termina el trabajo de investigación, se elabora un informe de resultados para comunicar efectivamente los hallazgos encontrados. Divulgar apropiadamente estos resultados, contribuye al aumento del conocimiento científico y por consiguiente, tanto la comunidad científica como la sociedad completa pueden utilizar este nuevo descubrimiento para el beneficio de todos. Según Mari Mut (19982013), las características esenciales para la redacción científica son las siguientes:

El informe debe incluir las siguientes partes:

Al final del manual de laboratorio, se encuentran las instrucciones para realizar un informe de resultados.

Glosario:

Diseño cuasi-experimental – Investigación que no tiene asignación al azar de sujetos, pero investiga relaciones causa-efecto mediante la manipulación de la variable independiente.

Diseño de investigación – Plan que describe las condiciones y los procedimientos para la recogida y el análisis de datos.

Diseño descriptivo – Investigación que describe el estatus actual de algo.

Diseño experimental – Investigación en la que las variables independientes se manipulan para observar las relaciones causa-efecto entre la variable independiente y la variable independiente.

Empírico – Que está basado en la práctica, en la experiencia y en la observación de los hechos.

Enfoque cualitativo – Estudio en profundidad con el uso de técnicas cara a cara para la recogida de los datos en su entorno natural.

Enfoque cuantitativo – Investigación que presenta los datos utilizando números.

Investigación científica – Es un conjunto de procesos sistemáticos y empíricos que se aplican al estudio de un fenómeno; es dinámica, cambiante y evolutiva.

Método científico – Proceso de investigación secuencial de definición de un problema, definición de una hipótesis, recogida y análisis de datos, e interpretación de resultados.

Métodos estadísticos – Son procedimientos que se utilizan para manejar datos cuantitativos y cualitativos para observar o establecer relaciones entre las variables bajo estudio. Esto nos permite ofrecer una respuesta a la hipótesis planteada.

Método sistemático – Método de ordenación, organización o clasificación de elementos.

Variable dependiente – En una relación entre variables es el efecto o consecuente. Representa un factor que se está midiendo en una investigación. Es una variable que será afectada por otra, conocida como variable independiente. En experimentos, la variable dependiente nunca será controlada por el investigador, pero “depende” de la situación experimental, es decir, se hipotetiza que sus resultados serán consecuencia de la manipulación de la variable independiente.

Variable independiente – En una relación entre variables, es la causa o antecedente. En el contexto experimental se refiere a la variable que está siendo manipulada por el investigador para conocer los efectos que tendrá en la variable dependiente. La base de la investigación experimental consiste en descubrir si las variables independientes tienen un resultado sobre las dependientes.

Referencias

Hernández, R., Fernández, C. y Baptista, P. (2006). Metodología de la Investigación. 3ra. ed. México: McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V.

McMillan, J.H. y Schumacher, S. (2005). Investigación educativa. 5ta. ed. Madrid, España: Pearson Educación, S.A.

Mari Mut, J.A. (1998-2013). Manual de redacción científica. Edicionesdigitales.info. Consultado el 19 de julio de 2014 en http://edicionesdigitales.info/Manual/Manual/Welcome.html

Tipos de hipótesis. (2021, 5 febrero). Significados.com. Consultado el 23 de febrero de 2022 en https:// www.significados.com/tipos-de-hipotesis/

Arenas

Laboratorio: ¿Arena o contaminación?

Unidad: Arenas

Tiempo: El maestro lo determinará de acuerdo al nivel y las necesidades de los estudiantes.

Estrategia de enseñanza: PBL

Método de enseñanza: expositivo, demostrativo, de inquirir, acción o actividad

Técnica de enseñanza: laboratorio, trabajo cooperativo, discusión

Técnica de assessment (avalúo): Informe de laboratorio

Integración con otras materias: Geología, Biología, Ecología, Ciencias Marinas, Investigación científica, Matemáticas, Tecnología

Nivel de profundidad:

Nivel I: Pensamiento memorístico

Nivel II: Pensamiento de procesamiento

Nivel III: Pensamiento estratégico

Nivel IV: Pensamiento extendido

* El maestro adaptará el laboratorio al nivel de sus estudiantes. También determinará aquellas partes del laboratorio que son más efectivas para el grado que estos cursan.

Objetivos

Al realizar el laboratorio Descifrando un nuevo origen los estudiantes podrán:

• identificar el problema de investigación. (conceptual)

• escribir la pregunta de investigación. (procedimental)

• redactar la hipótesis del estudio. (procedimental)

• buscar información del área bajo estudio. (procedimental)

• recopilar información sobre las características generales de la playa y de las arenas que hay en ellas. (procedimental)

• determinar la composición, el tamaño, la angularidad y el sorteo de la muestra de arena. (procedimental)

• medir varios parámetros sobre las condiciones del tiempo. (procedimental)

• analizar las propiedades de los granos de arena. (procedimental)

• identificar tipo de arena por sus propiedades magnéticas (procedimental)

Objetivos, cont.

• calcular el porciento del material con propiedades magnéticas encontrado en las muestras. (procedimental)

• calcular el porciento de contaminantes que tiene las muestras tomadas. (procedimental)

• graficar los datos encontrados. (procedimental)

• analizar sus hallazgos. (conceptual)

• exponer sus conclusiones basadas en el proceso investigativo. (procedimental)

• valorar la importancia de las arenas (actitudinal)

• colaborar con sus compañeros en la investigación. (actitudinal)

Literacia oceánica: Principios esenciales y conceptos fundamentales

Tomado del Ocean Literacy Network, traducido por el Centro de Investigación Oceanográfica en el Pacífico Sur-Oriental.

Principio 2: “El océano y la vida en él dan forma y estructura a la Tierra”

d. La arena se compone de pequeños trozos de animales, plantas, rocas y minerales. La mayoría de la arena de playa se erosiona de la tierra y de fuentes llevadas a la costa por los ríos, la arena es redistribuida por las olas y corrientes costeras estacionales.

Principio 6: “El océano y los humanos están íntimamente conectados”

g. Todo el mundo es responsable del cuidado de los océanos. El océano sostiene la vida en la Tierra y los seres humanos deben vivir en formas que sostengan el océano. Acciones individuales y colectivas son necesarias para gestionar eficazmente los recursos del océano.

Estándares de contenido y expectativas de grado - Nivel Primario

Estándar: Ingeniería y Tecnología

Expectativas e indicadores:

K.IT1 Utiliza prácticas de ciencias e ingeniería para solucionar problemas en su quehacer científico.

K.IT1.1 Reconoce y utiliza instrumentos tales como la lupa, el termómetro, el reloj y la regla, para recopilar información y datos relacionados con las ciencias.

K.IT1.2 Desarrolla pensamiento científico y matemático al implementar -de forma sencilla- procesos de observación, medición, inferencia, predicción, clasificación y experimentación; y prácticas de ciencias e ingeniería.

K.IT1.3 Ejecuta experimentos y demostraciones científicas sencillas.

K.IT1.4 Expresa y sugiere de forma oral posibles soluciones a diferentes problemas.

K.IT1.5 Construye modelos para describir y representar ideas científicas, mediante prácticas de ciencias e ingeniería, para solucionar problemas.

1.IT1 Utiliza las prácticas de las ciencias e ingeniería para solucionar problemas en su quehacer científico.

1.IT1.1 Desarrolla prácticas de ciencias e ingeniería como procesos para solucionar problemas.

1.IT1.2 Reconoce que en las prácticas de ciencias e ingeniería una hipótesis es una posible solución a un problema.

1.IT1.3 Utiliza y manipula instrumentos tales como la lupa, el termómetro, el reloj y la regla para recopilar información y datos.

1.IT1.4 Aplica los procesos de observación, medición,

inferencia, predicción, clasificación y experimentación, para desarrollar prácticas de ciencias e ingeniería.

1.IT1.5 Utiliza prácticas de ingeniería al definir problemas, desarrollar soluciones y optimizar las soluciones al problema. Inicia identificando situaciones que pueden cambiarse, como problemas que pueden resolverse a través de ingeniería.

1.IT1.6 Representa posibles soluciones a problemas de ingeniería, mediante el uso de diseños de modelos físicos o representaciones visuales.

1.IT1.7 Compara posibles soluciones de ingeniería para someterlas a prueba y escoger la mejor opción para solucionar un problema.

1.IT1.8 Utiliza la tecnología al desarrollar prácticas de ciencias e ingeniería.

2.IT1 Aplica las prácticas de las ciencias e ingeniería para solucionar problemas en su quehacer científico.

2.IT1.1 Desarrolla prácticas de ciencias e ingeniería como procesos para solucionar problemas.

2.IT1.2 Utiliza las prácticas de ciencias e ingeniería para poner a prueba una hipótesis en la posible solución de un problema.

2.IT1.3 Utiliza pensamiento matemático para determinar la medida (y las unidades) de algunas propiedades físicas de los objetos, como la longitud y el volumen (de líquidos); e instrumentos de medición, como la regla, el reloj, un envase calibrado y el termómetro.

2.IT1.4 Aplica los procesos de observación, medición, inferencia, predicción, clasificación, comunicación y experimentación, al utilizar prácticas de ciencias e ingeniería.

2.IT1.5 Utiliza prácticas de ingeniería al definir problemas, desarrollar soluciones y optimizar las soluciones al problema.

2.IT1.6 Representa posibles soluciones a problemas de ingeniería, al diseñar modelos o representaciones visuales.

2.IT1.7 Compara posibles soluciones de ingeniería, las somete a prueba y evalúa cada una de las opciones.

2.IT1.8 Utiliza diversas tecnologías al desarrollar prácticas de ciencias e ingeniería.

3.IT1 Utiliza y aplica las prácticas de las ciencias e ingeniería al describir, desarrollar, optimizar y evaluar diseños que le permitan solucionar problemas.

3.IT1.1 Distingue y aplica las prácticas de ciencias e ingeniería en cada proceso de investigación y experimentación que realiza.

3.IT1.2 Utiliza las prácticas de ciencias e ingeniería para poner a prueba una hipótesis en la posible solución de un problema.

3.IT1.4 Aplica los procesos de observación, medición, inferencia, predicción, clasificación, comunicación y experimentación, para desarrollar prácticas de ciencias e ingeniería.

3.IT1.5 Utiliza pensamiento matemático para determinar la magnitud y las unidades correspondientes a una medida, en el Sistema Internacional de Unidades (SI); y los instrumentos de medición propios a esta [la balanza (masa), el metro y la regla (longitudes grandes o pequeñas, según corresponda), el reloj (tiempo), el termómetro (temperatura), la probeta (volumen de un líquido)].

3.IT1.6 Comunica datos mediante tablas sencillas, algún esquema o un diagrama.

Estándar: Ciencias Biológicas

Expectativas e indicadores:

2.CB2 Analiza y representa, mediante el diseño de modelos, las interacciones entre organismos (plantas y animales), sus estructuras y el ambiente, que les permiten sobrevivir y reproducirse en los ecosistemas.

2.CB2.7 Reconoce los ecosistemas como lugares donde interactúan lo vivo (factores bióticos) y lo no vivo (factores abióticos).

3.CB2 Reconoce y analiza las necesidades de protección y formación de grupos para poder sobrevivir y adaptarse, entre organismos de una misma especie y en interacción con otras especies, dentro de sus ambientes.

3.CB2.8 Plantea una solución a un problema causado por la intervención humana, y que altera el ambiente y la vida de plantas o animales en algún hábitat específico.

Estándar: Ciencias Físicas

Expectativas e indicadores:

K.CF1 Describe y agrupa la materia según sus propiedades físicas, para inferir posibles cambios al exponerla al calor.

K.CF1.1 Reconoce y describe los distintos tipos de materia, de acuerdo con sus propiedades físicas.

K.CF1.2 Describe y agrupa la materia según algunas de las propiedades físicas que presentan (la textura, la forma, el color, el tamaño).

K.CF1.3 Utiliza el pensamiento matemático en el proceso de experimentación, al emplear medidas arbitrarias para describir la materia.

2.CF1 Describe la materia y la clasifica cualitativamente, según las propiedades físicas que posee, para explicar posibles cambios que esta pueda sufrir.

2.CF1.2 Describe y agrupa distintos tipos de materiales, según las propiedades físicas observables que presentan.

2.CF1.3 Compara y contrasta la materia de acuerdo con las propiedades físicas que presentan (tamaño, color, maleabilidad, porosidad, forma, textura, dureza, flexibilidad).

3.CF1 Describe y clasifica la materia cualitativa y cuantitativamente, según sus propiedades físicas, para reconocer sistemas de clasificación simples; y describir los posibles cambios que esta pueda sufrir.

3.CF1.1 Utiliza observaciones cualitativas y cuantitativas para describir las propiedades físicas de la materia, incluyendo los estados de la materia, la temperatura, la masa, el volumen, el magnetismo y la flotabilidad, entre otras.

4.CF1 Analiza la importancia de describir y clasificar adecuadamente la materia, considerando sus propiedades físicas y químicas, así como sus procesos de conservación y cambio.

4.CF1.1 Describe, en términos cualitativos y cuantitativos, las propiedades físicas (el tamaño, la masa, el volumen, la temperatura, el magnetismo y la flotabilidad) y químicas (la inflamabilidad, la combustión, la corrosión y la reactividad) de la materia.

4.CF1.2 Identifica diferentes tipos de medida (masa, longitud, volumen, temperatura) y las unidades correspondientes a cada tipo (gramos (g), metro (m), centímetro cúbico (cm3), Celsius (°C), Fahrenheit (°F), Kelvin (K), litro (L), entre otras), para describir la materia cuantitativamente.

Estándar: Ciencias Terrestres y del Espacio

Expectativas e indicadores:

1.CT2 Describe algunos materiales que forman parte de la corteza terrestre y reconoce los efectos del agua sobre estos.

1.CT2.1 Describe los materiales que forman el suelo (los sedimentos, las rocas, la tierra, el agua).

Estándar: Ciencias

Ambientales

Expectativas e indicadores:

K.CA1 Identifica problemas ambientales provocados por las actividades humanas y provee alternativas para su solución.

K.CA1.1 Menciona prácticas de conservación ambiental.

K.CA1.3 Expresa de forma oral las relaciones entre los seres humanos y su ambiente.

K.CA1.4 Explica maneras en las que los seres humanos pueden reducir, reusar y reciclar desechos para promover prácticas de conservación ambiental.

1.CA1 Identifica problemas ambientales provocados por las actividades humanas y provee alternativas para su solución.

1.CA1.1 Identifica las maneras en las que los seres humanos contaminan su comunidad.

3.CA1 Desarrolla algún argumento para tomar acción con respecto a los problemas ambientales provocados por las actividades humanas y el impacto de fenómenos atmosféricos sobre el ambiente.

3.CA1.1 Reconoce las consecuencias de los daños causados por los seres humanos a otros seres vivos y al ambiente.

3.CA1.2 Analiza los cambios o daños causados al Planeta por fenómenos naturales (huracanes, tormentas, derrumbes) y por las actividades humanas, especialmente en Puerto Rico.

3.CA1.4 Desarrolla un argumento lógico sobre la importancia del uso adecuado y la conservación de los recursos naturales.

4.CA1 Diseña soluciones a los problemas ambientales provocados por las actividades humanas y el impacto de fenómenos atmosféricos sobre los recursos naturales en Puerto Rico.

4.CA1.7 Diseña alternativas de solución a problemas ambientales provocados por el impacto de las actividades humanas sobre los recursos renovables y no renovables, y por el uso inadecuado de los recursos naturales en Puerto Rico.

SEXTO GRADO: BIOLOGÍA PREPARATORIA

Estándar: Ingeniería y Tecnología

Expectativas e indicadores:

6.IT1 Utiliza y desarrolla prácticas de las ciencias e ingeniería al evaluar investigaciones relacionadas con las ciencias biológicas, y en la solución de problemas de investigación.

6.IT1.2 Planifica y lleva a cabo investigaciones con énfasis en el uso correcto de los instrumentos de experimentación, así como en las reglas de seguridad inherentes a su investigación.

6.IT1.3 Desarrolla preguntas basadas en datos relevantes, sobre problemas de investigación en ciencias, para definir problemas de ingeniería.

6.IT1.4 Redacta hipótesis para un problema de investigación relacionado con las ciencias biológicas.

6.IT1.5 Utiliza los procesos de observación, medición, inferencia, predicción, clasificación, comunicación, interpretación de datos, formulación de hipótesis y experimentación, y las prácticas de ciencias e ingeniería, en cada experimento e investigación que le lleve a resolver problemas relacionados con las ciencias biológicas.

6.IT1.6 Analiza e interpreta datos mediante tablas, gráficas, cálculos matemáticos, uso del Sistema Internacional de Unidades (SI), uso de la tecnología y sus anotaciones, de manera sistemática, para establecer conclusiones claras y precisas.

6.IT1.7 Analiza y distingue entre datos útiles y datos irrelevantes.

6.IT1.8 Aplica destrezas de comunicación al preparar informes de laboratorio y de experimentos, así como informes orales y escritos.

6.IT1.9 Aplica las prácticas de ingeniería define un problema, desarrolla una solución al problema y optimiza la solución considerando los siguientes aspectos:

• Presta atención a la precisión de los criterios necesarios o no necesarios, así como a las limitaciones que pudiesen afectar la posible solución al problema.

• Combina partes de diferentes soluciones para crear una nueva solución. Utiliza procesos sistemáticos para someter a prueba interactiva la solución al problema, y refinar la solución.

Estándar: Ciencias Biológicas

Expectativas e indicadores:

6.CB2 Analiza las relaciones interdependientes en los ecosistemas, entre los organismos y los recursos disponibles para la sobrevivencia, así como la importancia de la conservación y la biodiversidad.

6.CB2.17 Explica, con argumentos científicos, la importancia de la conservación de recursos naturales.

6.CB2.23 Propone soluciones para un problema ambiental (contaminación atmosférica, cambio climático, desgaste de suelo, erosión de costas, desperdicios sólidos, desechos tóxicos, deforestación, quema de combustible y otros) que esté alterando los ecosistemas en Puerto Rico.

Estándares de contenido y expectativas de gradoNivel Secundario

Ciencias Terrestres y del Espacio

Estándar: Ingeniería y Tecnología

Expectativas e indicadores:

ES.T.IT1 Aplica prácticas de las ciencias e ingeniería en la evaluación de investigaciones relacionadas con las ciencias terrestres, y en la solución de problemas de investigación.

ES.T.IT1.2 Formula problemas de investigación, e hipótesis corroborables, relacionados con las ciencias terrestres y del espacio.

ES.T.IT1.3 Utiliza unidades del Sistema Internacional de Unidades (SI) y aplica las prácticas de las ciencias y e ingeniería para recopilar e interpretar parámetros ambientales, tales como la temperatura, la precipitación, la presión atmosférica; y considera las posibles fuentes de error de los datos obtenidos, así como las medidas de seguridad necesarias.

ES.T.IT2 Diseña soluciones óptimas para problemas de la vida real, por medio de prácticas de ciencia e ingeniería, tomando en cuenta los requerimientos y las necesidades de la sociedad.

ES.T.IT2.6 Evalúa posibles soluciones a un problema real y complejo relacionado con las ciencias terrestres y del espacio a base de criterios como: costo, beneficio, seguridad, confiabilidad, sustentabilidad y consideraciones éticas y estéticas; así como posibles impactos sociales, culturales y ambientales.

ES.T2 Desarrolla modelos y explicaciones sobre la forma en que los procesos y las interacciones entre los diferentes sistemas de la Tierra controlan la apariencia de la superficie terrestre.

ES.T2.6 Diseña y realiza una investigación para estudiar los tipos, la composición y las propiedades de los suelos; y el plan de uso de suelos en Puerto Rico.

ES.T2.8 Describe y explica cómo afecta a la tierra la deposición de sedimentos, especialmente en los cuerpos de agua de la Isla.

CIENCIA AMBIENTAL

Estándar: Ingeniería y Tecnología

Expectativas e indicadores:

ES.A.IT1 Aplica prácticas de ciencias e ingeniería en la evaluación de investigaciones relacionadas con las ciencias ambientales, y en la solución de problemas de investigación.

ES.A.IT1.2 Formula problemas de investigación e hipótesis corroborables, relacionados con la rama de las Ciencias Ambientales.

ES.A.IT1.3 Utiliza unidades del Sistema Internacional de Unidades (SI) en las prácticas de ciencias e ingeniería, para recopilar e interpretar parámetros ambientales, tales como la temperatura, la precipitación, la presión atmosférica, el oxígeno disuelto, la masa, el volumen y el área, entre otros.

ES.A.IT1.4 Aplica prácticas de ciencias e ingeniería al considerar las posibles fuentes de error de los datos obtenidos, y las medidas de seguridad necesarias, al llevarse a cabo una investigación científica y durante la solución de problemas.

ES.A.IT1.5 Utiliza instrumentos, unidades de medida y tecnología adecuada para la recopilación y la interpretación de datos relevantes en una investigación científica.

ES.A.IT2 Diseña soluciones óptimas para problemas de la vida real tomando en cuenta los requerimientos y necesidades de la sociedad.

ES.A.IT2.1 Analiza un reto global de mayor impacto sobre problemas ambientales, biodiversidad, desastres naturales y agricultura, para especificar las limitaciones y los criterios cuantitativos de las soluciones que toman en cuenta las necesidades de la sociedad, así como los

beneficios o perjuicios que pueden representar estos retos.

ES.A.IT2.2 Identifica una posible solución a un problema real y complejo relacionado con las ciencias ambientales, dividiéndolo en problemas más pequeños y manejables que pueden resolverse usando conocimientos de ingeniería.

ES.A.IT2.3 Propone formas efectivas para concienciar y promover posibles soluciones a problemas ambientales, como la contaminación del aire, del suelo y del agua; el manejo de desperdicios; la protección de especies y recursos; al igual que el desarrollo sostenible.

ES.A.IT2.4 Lleva a cabo una investigación científica en todas sus partes, aplicando prácticas de las ciencias e ingeniería, que incluye: la fase experimental de la propuesta de investigación; recopilar, analizar e interpretar los datos; redactar el informe de la investigación y comunicar los resultados.

ES.A.IT2.7 Analiza situaciones que afectan al ambiente y la calidad de vida, y toma decisiones individuales y grupales ante los problemas ambientales.

ES.A3 Propone soluciones que contribuyan a predecir, manejar y mitigar el impacto de los seres humanos en los sistemas de la Tierra.

ES.A3.25 Describe las condiciones actuales de los diferentes ecosistemas de Puerto Rico (terrestre, acuático) y argumenta sobre la importancia de la conservación y protección de estos, y la conservación y protección de los organismos nativos.

ES.A3.29 Propone alternativas que ayudan a preservar nuestros ecosistemas para las generaciones futuras, asegurando que incluyen el desarrollo económico y la sustentabilidad.

Universidad de Puerto Rico Recinto Universitario de Mayagüez Programa Sea Grant

Nombre/ID: _____________________________

Profesor(a): ___________________________

 Preprueba  Posprueba

Fecha: ____________________________

Grado-Grupo: ______________________

Prueba: ¿Arena o contaminación?

I. Selección múltiple. Lee cuidadosamente cada pregunta y selecciona la mejor contestación. Circula la letra correspondiente y escríbela en el espacio provisto. (10 puntos, 1 pto. c/u).

_______1. Proceso mediante el cual se desgastan y se transportan los suelos y las rocas debido al viento, el oleaje, entre otros elementos.

a. acreción

b. erosión

c. meteorización

d. sedimentación

_______2. A los sedimentos que tienen un rango de tamaños de entre 0.06 mm a 2 mm se les llama:

a. arenas

b. arcillas

c. grava

d. limo

3. Las arenas de origen __________ provienen de la erosión que se produce en distintos tipos de roca y que usualmente se transportan a través de los ríos.

a. biogénico

b. molecular

c. terrígeno

d. químico

_______4. Los microplásticos tienen un tamaño menor a:

a. 4 mm

b. 5 mm

c. 10 mm

d. 12 mm

_______5 ¿Cuál de las siguientes fotografías muestra mayor cantidad de granos de arena que han viajado más tiempo y que, por lo tanto, son las más antiguas?

_______6 En una playa en la que su oleaje es de alta energía, ¿qué tipo de sedimento predomina?

a. grava

b. arcilla

c. limo

d. fango

7 ¿Cuál de los siguientes objetos es considerado un tipo de microplástico?

a. botellas

b. brillo

c. gomas de carro

d. sorbetos

8 En la siguiente imagen, se muestra la Playa Flamenco en Culebra. Observa cuidadosamente sus características: ecosistemas que la rodean, el oleaje del mar, el tamaño de los granos de arena, entre otros elementos y determina la energía de sus olas y el tipo de arena que predomina.

a. alta energía, arena terrígena

b. baja energía, arena terrígena

c. alta energía, arena biogénica

d. baja energía, arena biogénica

_______9 En una muestra de 65 g de arena se encontró 2.8 g de microplásticos calcula el porciento de este material encontrado en la arena.

a. 2.3 %

b. 2.8 %

c. 4.3 %

d. 6.5 %

II. Pregunta. Lee cuidadosamente la pregunta y contéstala en el espacio provisto. (4 ptos.)

1. Analiza y clasifica las siguientes fotos según los diferentes sedimentos que predominan en la muestra: a. origen biogénico, b. origen terrígeno, c. origen antropogénico o d. combinación de varios sedimentos

III. Preguntas de Pre-laboratorio. Lee cuidadosamente cada pregunta y contéstala en el espacio provisto. Recuerda utilizar oraciones completas (4 puntos, 2 cada uno).

1. ¿Qué estarás determinando en la primera sección del laboratorio para conocer las arenas que colectaste?

2. ¿Cuántos gramos de arena debes colectar, tanto de playa como de río?

Trasfondo: ¿Arena o contaminación?

El archipiélago puertorriqueño cuenta con costas arenosas y rocosas en todos sus puntos cardinales. También, posee cuerpos de agua tales como ríos, quebradas, entre otros, que aportan sedimentos a estas costas. Son estos sedimentos los que proveen el espacio natural que nosotros disfrutamos. En estos lugares realizamos diversas actividades que nos relajan y nos divierten. Sin embargo, muchos de nosotros no conocemos de qué están compuestas. ¿Alguna vez te has preguntado de dónde proviene esa arena que tocas y pisas?, ¿qué elementos la forman?, ¿cuál es su importancia?

Para que puedas contestarte estas y otras preguntas, es importante que sepas que las arenas son sedimentos sueltos de un grosor que se encuentran entre los 0.06 mm hasta los 2.00 mm. Estas tienen diferentes orígenes que dependen de su composición (terrígenas, biogénicas y antropogénicas) y de su procedencia. Las arenas terrígenas están compuestas de rocas y/o minerales (figura 1A), mientras que las arenas biogénicas están compuestas de carbonato de calcio (figura 1B) Por su parte, las arenas antropogénicas contienen elementos no naturales como los microplásticos, vidrios, pedazos de basura, entre otros (figura 1C).

Figura 1. Esta figura muestra los distintos componentes que podría tener la arena. A. Arena en la que la mayor parte de sus componentes son terrígenos, B. Arena en la que la mayor parte de sus componentes son biogénicos y C. Arena que contiene fragmentos de microplásticos.

Gracias a estas composiciones las arenas cuentan con una variedad de tonalidades y formas, las cuales nos facilitan su caracterización o identificación. Para que estas arenas se formen tienen que pasar por el proceso llamado erosión, el cual ocurre por la interacción de la lluvia, el viento, las olas del mar y el transporte a través de los ríos. Existen varios tipos de erosión que pueden ser clasificados como erosión eólica y erosión hídrica. La erosión eólica es el desgaste de rocas u otro material debido a la fuerza del viento. Por su parte, la erosión hídrica ocurre cuando se desgastan los sedimentos por la acción del agua.

Arenas terrígenas

Las montañas y algunas costas de nuestras islas son formadas por rocas, las cuales con el pasar del tiempo son erosionadas y se convierten en granos de arena. Estas se distinguen por que en la mayoría de su composición tienen rocas (ígneas, sedimentarias y/o metamórficas) y minerales como cuarzo y magnetita. El cuarzo, un mineral compuesto de sílice (SiO2), suele ser transparente a translúcido, lustre brilloso y vítreo, aunque muchas veces puede tener un color nublado u oscuro. Al ser un mineral muy resistente a la erosión es muy común encontrarlo en nuestras arenas. Por otro lado, la magnetita es un mineral compuesto de hierro que se constituye de óxido ferroso (Fe3O4), por eso tiende a ser de color negro o gris oscuro. Algo que distingue este mineral son sus propiedades magnéticas.

Arenas biogénicas

Las arenas biogénicas son el resultado del rompimiento de esqueletos de organismos marinos y plantas, que están compuestas por el mineral carbonato de calcio (CaCO3). Ejemplos de estos organismos son: corales, testas de muchas especies, coloridas espinas de erizos, variedad de moluscos, foraminíferos y algas calcáreas que viven en áreas de arrecifes o en aguas poco profundas Se han encontrado un sinnúmero de fragmentos de este tipo de arena en la mayoría de las playas de Puerto Rico, los cuales son toda una aventura observar bajo el microscopio, ya que pueden ser muy coloridos o ser completamente blancos (figura 3)

A B C D

Figura 2. Esta figura muestra distintos granos de arena terrígena que puedes encontrar en tus muestras de arena. A. Roca ígnea, B. Roca sedimentaria, C. Cuarzo y D. Magnetita

Figura 3. Esta figura muestra distintos organismos compuestos de carbonato de calcio (CaCO3). Estos son los siguientes: A. Foraminíferos, B. Alga Halimeda sp., C. Espina de erizo, D. Espícula de esponja (aunque está compuesta de sílice se clasifica como arena biogénica por ser parte de un organismo que en algún momento tuvo vida).

Fragmentos que provienen de factores antropogénicos

Las arenas que contienen fragmentos de plásticos y/o vidrios están contaminadas por las actividades antropogénicas (debido a la acción humana) y un mal manejo de los desperdicios sólidos Los pedazos de plástico encontrados en los sedimentos se llaman microplásticos ya que su tamaño es igual o menor a los 5 mm. Estos tienen varias formas y colores y provienen desde un recipiente de detergente hasta una fibra de una camisa de poliéster o nilón Por su parte, la mayoría de los vidrios que son encontrados en las playas o ríos se debe a botellas tiradas dentro de estos cuerpos de agua.

A B

Figura 4. En esta figura, puedes ver la variedad de objetos encontrados en arenas con componentes antropogénicos. A. Microplásticos y B Vidrios

Importancia de las arenas

La arena es muy importante ya que nos provee múltiples beneficios tanto para el ecosistema natural como para el sistema social. Por un lado, estas áreas son un hábitat natural para muchas especies, como las tortugas marinas, las cuales anidan en las costas de nuestro archipiélago. También, las arenas forman dunas que sirven de barreras de protección contra grandes marejadas y fuertes vientos. Por otro lado, con el tamaño de los granos de arena podemos determinar cuánta energía tiene el oleaje de la playa. Por ejemplo, si el oleaje es fuerte o de alta energía, los granos de arena son muy gruesos. Mientras que, si el oleaje es delicado o de baja energía, los granos de arena tienden a ser más finos.

Las playas y los ríos son lugares de mucho valor cultural, económico y social. Es en estas áreas donde se reciben anualmente cientos de turistas de todas partes del mundo y locales para disfrutar de sus recursos y observar la belleza de nuestras costas. Algunas de las actividades que estos realizan son: paseos en kayaks, practicar distintos deportes, realizar buceo a pulmón para observar ecosistemas como los arrecifes de coral que son grandes formadores de arena, navegar y nadar, entre otras. Debido al atractivo natural que tienen nuestras playas y la gran oportunidad que nos ofrece tanto para la protección de diversas especies como para la recreación, la educación y la investigación científica, es fundamental preservarlas saludables Por eso, es necesario utilizarlas sustentablemente, evitar la contaminación, minimizar el uso del plástico, no promover la sobreexplotación de los recursos ni fomentar comportamientos nocivos para el ecosistema. Tú puedes hacer la diferencia.

Como has podido notar, es importante conocer nuestras arenas ya que estas juegan un rol esencial en nuestras playas y ríos. Además, poseen gran parte de la historia de Puerto Rico. Ésta nos puede contar de que están compuestas nuestras islas, geológicamente hablando, y de cómo, dónde y cuándo se formaron las rocas y los organismos que habitan allí

En este laboratorio analizarás diferentes muestras de arena e investigarás varios factores que te ayudarán a aprender sobre ellas y cómo el comportamiento humano afecta estas zonas que tanto nos encanta visitar. También podrás proponer soluciones efectivas a los problemas que se suscitan en estos ecosistemas.

Te divertirás mucho, pero sobre todo aprenderás técnicas que utilizan los geólogos para realizar su trabajo. Así que, ¡manos a la obra!

Glosario

Algas calcáreas: Organismos multicelulares fotosintéticos que viven en el agua y contienen carbonato de calcio en el talo (especie de tallo).

Antropogénico: Que resulta de las actividades humanas.

Arenas: Sedimentos sueltos de un grosor que se encuentra entre los 0.06 mm hasta los 2.00 mm.

Arenas biogénicas: Son el resultado del rompimiento de esqueletos de organismos marinos y plantas, tales como: corales, espinas de erizos, moluscos, foraminíferos y algas calcáreas, compuestas por carbonato de calcio (CaCO3) y otros materiales provenientes de organismos que estuvieron vivos.

Arenas terrígenas: Son arenas compuestas, en su gran mayoría, de rocas y minerales.

Carbonato de calcio: Componente principal de las estructuras de algunos organismos marinos, tales como sus conchas y el talo (especie de tallo) de algunas algas.

Corales: Son pequeños animales invertebrados que viven en el mar y que pertenecen al grupo de los cnidarios.

Costas arenosas: Zonas costeras compuesta por sedimentos de origen biogénico y terrígeno como las arenas y las arcillas, entre otros materiales.

Costas rocosas: Zonas costeras donde el sustrato es estable el cual está compuesto por rocas, ya sean ígneas o sedimentarias y están expuestas al embate constante de las olas.

Cuarzo: Un mineral compuesto de sílice (SiO2), suele ser transparente a translucido, lustre brilloso y vítreo, aunque muchas veces puede tener un color nublado u oscuro.

Erosión: Desplazamiento de terreno debido a la acción de elementos tales como el viento, el oleaje, la lluvia y/o la acción humana.

Erosión eólica: Es el desgaste de rocas u otro material debido a la fuerza del viento.

Erosión hídrica: Es el desgaste de rocas u otro material por la acción del agua.

Foraminíferos: Pequeños organismos unicelulares pertenecientes al grupo de los protozoarios. Su cuerpo está protegido por una delicada concha o testa.

Magnetita: Es un mineral formador de rocas, de ocurrencia natural y uno de los principales componentes del hierro. Este contiene propiedades magnéticas y su fórmula química es Fe3O4.

Minerales: Son sustancias naturales, de composición química definida, normalmente sólido e inorgánico y tiene una estructura cristalina.

Moluscos: Son aquellos organismos marinos que poseen una concha externa compuesta por carbonato de calcio.

Rocas: Agregado o conjunto de minerales y/o sedimentos que forman la corteza de la Tierra.

Rocas ígneas: Son rocas que se crean a partir del enfriamiento y la solidificación del magma.

Rocas metamórficas: Estas rocas se forman por la modificación de otras rocas (ígneas, sedimentarias o metamórficas) por cambio en presión y/o temperatura. Estos cambios causan que los elementos que componen la roca de origen se reacomoden y creen una estructura o arreglo diferente.

Rocas sedimentarias: Rocas que se forman por la acumulación de sedimentos tales como arena, arcillas y restos de animales.

Sustentable: Proceso que tiene como fin encontrar un equilibro con el ambiente y el uso limitado de los recursos naturales de manera eficiente. Que se puede mantener sin agotar los recursos.

Testa: Concha dura donde crecen las espinas del erizo y que protege al organismo.

Translúcido: Cuerpo a través del cual pasa la luz, pero no deja ver bien los objetos.

Transparente: Cuerpo a través del cual pasa la luz y deja ver el objeto claramente.

Lustre vítreo: Mineral que es semejante a un vidrio y tiende a ser transparente y/o translúcido.

Nombre:

Universidad de Puerto Rico

Recinto Universitario de Mayagüez Programa Sea Grant

Fecha:

Maestro (a): Grado-Grupo:

Laboratorio: ¿Arena o contaminación?

Las arenas tienen varios orígenes, formas y tamaños siendo las playas y los ríos los lugares más comunes en los que encontramos estos sedimentos. Durante años hemos visto cómo estos ecosistemas han cambiado. Estas transformaciones se deben tanto a procesos no antropogénicos como la erosión o por causas antropogénicas (debido al ser humano) como la contaminación. Este último factor se ha visto en aumentado a través del tiempo. Tanto así, que hay organismos marinos que han muerto a causa de la ingesta de basura, que han confundido con alimentos. Por otro lado, estos contaminantes al triturarse forman parte de las arenas, lugar donde anidan las tortugas marinas y viven otros organismos. Estos pequeños pedazos de plástico colaboran con el aumento en la temperatura del suelo lo que provoca cambios en diferentes procesos, como por ejemplo, en los patrones de la distribución del género de estas tortugas Además, estos microplásticos son liberadores de gases de efecto invernadero al emitir dióxido de carbono y etileno cuando la luz solar penetra en ellos.

A continuación, realizarás un laboratorio donde identificarás y propondrás soluciones a los problemas que están ocurriendo en estos lugares.

I. Planteamiento de problema. Luego de haber leído la introducción de este laboratorio, identifica el problema que se desprende de la situación presentada, escríbelo y explícalo en el espacio correspondiente. Recuerda que al plantear el problema, debes delimitarlo y expresarlo de la forma más clara, sencilla y precisa posible. Este y su explicación deben estar redactados en oraciones completas (una oración para el problema y varias para la explicación).

1. Identifica el problema y explícalo.

2. Escribe la pregunta de investigación.

II. Hipótesis: Contesta las siguientes preguntas en oraciones completas. Luego, elabora una hipótesis utilizando estas respuestas como guía.

1. ¿Crees que existe más cantidad de microplásticos en la playa o en el río? Explica.

2. ¿Podría existir una relación entre el uso de la playa o del río con la cantidad de microplásticos que se encuentren en el área?

3. ¿Qué efecto tendrían estos microplásticos en los ecosistemas marinos y costeros?

Hipótesis

III. Conoce tus arenas. Para descubrir cómo puedes realizar este proceso, realiza el siguiente experimento.

Materiales:

1. Mapas de Puerto Rico (municipal e hidrográfico)

2. Marcadores de colores de punta fina

3. 200 gramos de arenas de un río

4. 200 gramos de arena de una playa

5. Pala pequeña

6. Bolsa de sellado hermético (tipo ziplock)

7. Cinta adhesiva (tape) doble cara transparente

8. Balanza que pese en gramos

9. Microscopio de salón, lupa o microscopio de mano (mayor magnificación mejor)

10. Platos Petri o envases pequeños

11. Imán

12. Dos (2) vasos de precipitado (beakers) o dos (2) frascos transparentes (12 oz)

13. Cuchara

14. Filtro de café

15. Cámara o celular con cámara

16. Pinza, lápiz o palito de madera

17. Agua

Medidas de seguridad:

1. Es importante que cuando vayas a recoger tu muestra de arena, verifiques las condiciones del mar o del río.

2. Debes conocer las condiciones del tiempo antes de tu visita para que no comprometas tu seguridad en el agua. Por eso, busca cuáles son las condiciones del tiempo para cada playa ese día. Esto lo puedes hacer a través de una aplicación gratuita que puedes descargar desde el celular llamada Pa' la Playa desarrollada por el Sistema Caribeño de Observación Oceánica Costera (CARICOOS). Para saber cómo descargarlo, lee el anejo incluido sobre esta aplicación.

Nota: Pa' la Playa no contiene información de todas las playas de Puerto Rico. Por lo tanto, si no consigues las playas seleccionadas en esta, busca en la página del Servicio Nacional de Meteorología en San Juan utilizando el enlace: https://www.weather.gov/sju/. Allí, verifica si hay en efecto alguna advertencia sobre las condiciones marítimas.

3. No entres al agua ni te acerques a la costa si las condiciones del mar o del tiempo no son las más apropiadas.

4. No vayas al río antes, durante o inmediatamente después de un evento de lluvia. Las crecidas de los ríos son muy peligrosas. Visita el río solamente durante días soleados y con poca probabilidad de precipitación.

Procedimientos previos al experimento:

1. Varios días antes de realizar el laboratorio debes colectar 200 gramos de arena de playa y de río utilizando una pala pequeña. Colócala dentro de una bolsa de sellado hermético.

Nota: Si no tienes alguno de estos recursos cerca, un estudiante puede traer arena de playa y otro, arena de río.

2. Asegúrate de que las muestras que colectaste estén completamente secas. De lo contrario, debes dejarlas secar para poder trabajar con ellas.

3. Al comenzar el laboratorio, debes seleccionar varios compañeros de clase y formar un grupo de 3 o 4 estudiantes. Cerciórate que tengan todos los materiales necesarios para comenzar a realizar el laboratorio. Si no pudiste llevar ambas muestras de alguno de los recursos, asegúrate de que uno de tus compañeros tiene una muestra de la que no pudiste llevar.

4. Una vez estén en grupo, piensen cuál es su playa y/o río favorito en Puerto Rico y lo localizas en los mapas provistos. Luego, utilizando un marcador, traza el área donde se encuentran y escribe el nombre del pueblo en el espacio correspondiente. Observa el siguiente ejemplo:

5. Cada grupo debe seleccionar una playa y un río de los escogidos anteriormente y escribir una descripción general de cómo se ve la arena de ese lugar. Déjate llevar de las siguientes preguntas. Recuerda escribir esta información en el espacio provisto debajo de las preguntas.

a. ¿Por qué este lugar les llama la atención o les gusta más que otros?

b. ¿Recuerdas qué color tiene la arena en esa área?

c. ¿Es esa arena del mismo tamaño o hay una variedad de tamaños?

d. ¿Hay pedazos de rocas, corales, conchas u otros materiales?

e. ¿Por qué crees que tiene esos colores y formas?

Nombre de la playa:

Pueblo donde se encuentra: ________________________________

Descripción general:

Nombre del río:

Pueblo donde se encuentra:

Descripción general:

6. Discute las descripciones con tus compañeros. Luego, escribe de qué crees que está compuesta esa arena.

Durante el experimento:

Primera parte: Una mirada a nuestras arenas

En esta primera parte se estará analizando la composición de las muestras tomadas. Determina su composición, el tamaño, la angularidad, el sorteo, entre otros factores que te ayudarán a conocer mejor cada grano de arena. Para esto, sigue el procedimiento detallado a continuación.

1. En los recuadros que aparecen abajo, coloca un pedazo de cinta adhesiva doble cara transparente. Una vez tengas la cinta adhesiva pegada al papel, despliega un poco de

muestra de arena. Importante: debes pegar tus muestras una a una para evitar contaminación. El sobrante lo devuelves al recipiente donde guardas la muestra Playa ______________________________

2. Ahora, dispersa un poco de arena de playa encima del recuadro blanco (si la arena es oscura) o negro (si la arena es clara). Harás lo mismo con la arena de río. Es recomendable que coloques los granos dispersos; no formes una montañita.

3. Una vez realizado esto, observa la arena con una lupa o un microscopio de salón o de mano. Luego, con una pinza, punta de lápiz o palito de madera, selecciona al azar por lo menos 25 granos de la muestra, los que moverás al área de despliegue de la tabla que se encuentra a continuación. Mide cada uno de esos granos utilizando los círculos que aparecen en la parte de abajo del área de donde colocaste la arena y apunta las medidas obtenidas.

Arena de playa

Área de despliegue - Coloca tus granos aquí.

Arena de río

Área de despliegue - Coloca tus granos aquí.

Escala de granos:

Arena de playa

Cantidad de granos según el tamaño:

# de granos > 2.0 mm ___________

# de granos 1 - 1.5 mm __________

# de granos de 0.5 - 1 mm __________

# de granos de < 0.5 mm__________

Escala de sedimentos Udden-Wentworth

Arena de río

Cantidad de granos según el tamaño:

# de granos > 2.0 mm ___________

# de granos 1 - 1.5 mm __________

# de granos de 0.5 - 1 mm __________

# de granos de < 0.5 mm__________

Utiliza esta escala para que puedas identificar el tamaño (en milímetros) en el que se clasifican los sedimentos que colectaste.

Una vez hayas determinado el tamaño de los granos de arena, identifica si el tipo de arena es muy fina o muy gruesa.

Nota: Observando esta figura tendrás una visión más amplia de los tipos de sedimentos que existen.

4. Después de que hagas esto, utiliza la siguiente ecuación para calcular el porciento de los granos de arena que se encuentran en ese rango de tamaños. Busca, al final de laboratorio, la hoja diseñada para este propósito.

% de granos de un tamaño particular = cantidad de granos de un tamaño particular cantidad total de granos

Ejemplo:

% de granos del tamaño = 9 granos de arena > 2.0 mm 25 granos de arena

= 0.36 X 100

= 36% de los granos son > de 2.0 mm Tamaño de granos

Muy bien sorteadas Bien sorteadas Poco sorteadas Muy poco sorteadas X 100 X 100

5. Utiliza la muestra de arena pegada con cinta adhesiva en el primer recuadro, los tamaños de arena medidos y la figura provista abajo para determinar el sorteo de la muestra de arena de playa y de río. El sorteo es la variación de tamaños de grano dentro de los sedimentos. Si los granos tienen el mismo tamaño están bien sorteados, si tienen tamaños diferentes, entonces están muy poco sorteadas.

Arena de playa

Arena de río

6. Observa la angularidad de tus muestras utilizando el microscopio o la lupa y la figura que encuentras a continuación. Cuando se habla de la angularidad de los granos de arena, se refiere a cómo se ven las esquinas de esos granos. Si estas son redondeadas, entonces es un grano antiguo, o sea que ha viajado más y su fuente de origen está más lejana. Por otro lado, si tienes unos lados angulares o puntiagudos, son granos jóvenes, lo que implica que ha

Arena de playa

de río

Propiedades de algunos granos de arena

1. En un plato Petri o envase coloca 50 gramos de muestra de arena de playa.

2. Cubre el imán con papel y pásalo por encima de la muestra.

3. Si algún grano de arena se pega al imán, trata de remover todo el material lo más que se te sea posible sobre un filtro de café para pesarlo.

4. Identifica el tipo de arena que separaste utilizando las siguientes fotos.

Carbonato de calcio

Magnetita

Arena de playa _________________________ Arena de río _________________________

5. Teniendo esto listo, determinarás el porciento que tiene tu muestra de este mineral. Para calcularlo, utiliza la siguiente fórmula:

6. Repite este procedimiento con la muestra de arena de río. Escribe los datos en la tabla correspondiente.

Arena Porciento %

De playa

De río

Sílice

Segunda Parte: ¿Cómo podemos determinar la cantidad de contaminantes en nuestra muestra?

En la segunda parte, verificaremos si tenemos algún tipo de contaminante en nuestras muestras.

1. Pesa 50 gramos de la muestra total de la arena de playa y colócala en un vaso de precipitado (beaker) o vaso transparente

2. Una vez tengas tu muestra en el vaso, échale agua hasta que cubra la muestra.

3. Utilizando una cuchara, mezcla la arena con el agua y revuelve durante dos minutos.

4. Deja reposar la mezcla hasta que los sedimentos se asienten, ahora verifica si en tu muestra tienes objetos flotando.

5. De tener algo flotando, remuévelo con una cuchara y colócalo en un vaso de precipitado (beaker) o un vaso transparente preparado previamente con un filtro de café en la parte superior del mismo. De esta forma, se separarán los objetos del agua. Repite este proceso (pasos del 3 al 5) hasta que todos los objetos sean obtenidos.

6. Una vez que hayas colocado los objetos en el filtro, espera unos minutos para que se termine de destilar el exceso de agua.

7. Ahora, verifica el porciento de contaminantes que tienes en la muestra. Para esto necesitas pesarlos. Observa estos contaminantes y determina los materiales que tiene (vidrio, microplásticos y otro tipo de basura).

8. Si encontraste microplásticos, utiliza la siguiente guía de identificación y determina cuáles hay en la muestra.

Tabla de guía de identificación de microplásticos

Fibras Fragmentos

Similares a una hebra de cabello, usualmente coloridos.

Piezas pequeñas con bordes puntiagudos y de varios colores.

Piezas pequeñas de forma redonda. Pueden ser suaves o duras.

9. Escribe tu análisis y discute con tus compañeros lo observado.

10. Debes repetir el mismo procedimiento con tu otra muestra de arena (la de río) y anota los resultados en la tabla de datos provista.

Tabla de datos

Arena de playa

Gramos (g) de arena

Arena de río

Gramos (g) de arena

Gramos (g) de contaminantes

% de contaminantes

11. Cuando termines de anotar los datos, calcula el porciento de contaminantes utilizando la siguiente fórmula y anótalo en la tabla de datos.

% contaminantes = gramos de contaminantes gramos total de muestra

Alternativa de análisis de campo (opcional)

X 100

Si puedes visitar una playa o un río de Puerto Rico, entonces realiza el ejercicio que se encuentra al final de este laboratorio como una alternativa para hacer este análisis directamente en el campo.

IV. Gráficas. Luego de obtener los datos del experimento, realiza gráficas de pie para comparar el porciento de composición de la arena, el porciento de mineral magnético detectado y el porciento de contaminante en cada muestra de playa y de río. Puedes utilizar Excel (ver instrucciones incluidas en el anejo que se encuentra al final del laboratorio) para construirlas. Si no tienes acceso a este programa, haz estas gráficas en el espacio provisto a continuación. Asegúrate de colocar todas las partes de la gráfica, por ejemplo, nombre de la gráfica, leyenda, porcientos, entre otros elementos que sean necesarios.

% de composición de la arena

Playa

Río

Playa

Río

V. Análisis. Lee cuidadosamente cada pregunta. Contéstalas claramente y en oraciones completas.

1. ¿De qué está compuesta la muestra de playa? Escribe el porciento de composición y explica a qué tú crees que se deba la misma.

2. ¿De qué está compuesta la muestra de río? Escribe el porciento de composición y explica a qué tú crees que se deba la misma.

3. ¿En cuál de las dos muestras conseguiste mayor cantidad de mineral magnético? ¿A qué crees que se deba esto?

4. ¿En cuál de las dos muestras conseguiste mayor cantidad de microplásticos? ¿A qué crees que se deba esto?

5. Si continuamos utilizando tanto plástico a diario: ¿qué le ocurriría a las playas y a los ríos de Puerto Rico?, ¿crees que los organismos se verían afectados?, ¿qué le ocurriría a nuestro planeta?

Referencias

Comisión nacional para el conocimiento y uso de la biodiversidad. (2019, septiembre, 6). Playas de arena y rocosas. Recuperado el 4 de diciembre de 2019, de Biodiversidad Mexicana: https://www.biodiversidad.gob.mx/ecosistemas/playas

Greenberg, G., Kiely, C., & Clover, K. (2015). The secrets of sand: a journey into the amazing microscopic world of sand. Minneapolis, MN, USA: Voyageur Press.

Klein, C., Hurlbut, C. S., & Dana, J. D. (2002). The 22nd edition of the manual of mineral science. New York: Wiley.

Prothero, D. R., & Schwab, F. L. (2004). Sedimentary geology: an introduction to sedimentary rocks and stratigraphy (2nd ed.). London: W.H. Freeman.

Ritter, D. F., Kochel, C.R., Miller, J.R. (2011). Process Geomorphology (5th ed). Long Gove, IL, USA: Waveland Press.

Alternativa de análisis de campo

Si puedes visitar una playa o un río de Puerto Rico, realiza este ejercicio directamente en el campo.

Materiales:

1. Hoja de datos (el maestro puede construir una con sus estudiantes, sino puede utilizar el que se muestra en esta actividad y adaptarlo a sus necesidades)

2. Lápiz o bolígrafo

3. Guantes

4. Cinta métrica

5. Bolsas para basura

6. Cernidor de arena (puede hacerse con madera y una malla metálica “screen” o conseguir un colador de metal grande)

7. Pala pequeña (de jardín)

8. Balanza

9. Lupa

Procedimiento:

1. Al llegar a la playa escogida, antes de comenzar a trabajar, observa detenidamente todo lo que existe alrededor de la playa, toma fotografías y anota tus observaciones en la hoja de datos provista o una que el maestro haya creado.

2. Luego, selecciona los puntos de la playa que se desean trabajar. Cada punto será atendido por un grupo de estudiantes distinto.

Nota: Si la playa es muy larga, no se tiene que estudiar completa. Lo importante es marcar los puntos con GPS para que la próxima vez que la visiten, puedan trabajar con los mismos puntos y establecer una comparación.

3. Cada grupo se colocará en el punto que le corresponda.

4. Allí, traza una línea recta (un transecto) desde la parte de atrás de la playa hasta la línea de marea alta (frente al agua y de forma perpendicular al agua). Puede ser de 2 m (~7 pies).

Línea de marea alta

2 (m) 7 pies

5. Una vez trazada la línea, mide y marca 1 m a cada lado de esta. Quedará un cuadro o cuadrante de 2 m2 aproximadamente. La cantidad de estos cuadrantes va a depender del número de alumnos que visiten la playa y la cantidad de área que se desea estudiar. La tabla de datos se ajustará a estas características.

1 m ( ~ 3 pies)

2 m (~7 pies)

Línea de marea alta

6. Ponte los guantes y busca una bolsa de basura.

7. Dentro de la marca que hiciste, recoge toda la basura que encuentres y colócala dentro de la bolsa de basura. Recuerda tener cuidado con basura peligrosa, la seguridad es lo más importante. Si tienes dudas sobre la peligrosidad del tipo de basura que encontraste, mejor no la toques. Llama a tu maestro o líder para que se decida qué hacer.

8. Al terminar de recoger la basura que ves de forma superficial, o sea la más grande, comienza a tomar muestras de arenas de los primeros 5 cm (2 pulg aprox.) de profundidad con la pala de jardín (dentro del cuadro medido inicialmente).

9. Deposita la muestra de arena en el cernidor o colador de metal grande y ciérnela.

10. Observa, con una lupa, los fragmentos que van quedando. Selecciona los que son de microplásticos y sepáralos de los demás (véase tabla de identificación de microplásticos).

11. Si tienes una balanza, pesa los microplásticos para determinar cuántos gramos recogiste. Haz lo mismo con los demás desperdicios sólidos que recopilaron y anótalos en la tabla de datos. Si no tienes la balanza, cuenta cada uno de ellos.

12. Calcula el porciento de los desperdicios que encontraste para verificar el porciento que representan los microplásticos dentro de toda la basura que recogiste. Utiliza la siguiente ecuación. Anota este dato en la tabla

Ecuación: % = cantidad de gramos de microplásticos x 100 cantidad total de gramos de los desperdicios recogidos

Tabla de datos

Cuadrantes

Cantidad total de desperdicios (gramos)

Cantidad de microplásticos (gramos)

Porciento de microplásticos

% de microplásticos

Ejemplo de hoja de datos

(El maestro con sus estudiantes puede construir una hoja de datos o adaptar esta a sus necesidades.)

Programa Sea Grant

Universidad de Puerto Rico

Recinto Universitario de Mayagüez

Hoja de datos para recogido de microplásticos

En esta hoja de datos anotarás y clasificarás el tipo de basura que encuentres en la playa que seleccionaste. Escribe los datos cuidadosamente para que puedas analizarlos apropiadamente cuando finalices la actividad. Estos datos te ayudarán a identificar el problema y a proponer soluciones viables para minimizarlo o resolverlo.

Recuerda mantener la seguridad en todo momento. Ten cuidado con objetos afilados o jeringas. Si tienes dudas con algún tipo de basura, como por ejemplo, barriles u otros desperdicios extraños, no la toques ni te le acerques. Utiliza guantes y zapatos todo el tiempo. Cuida la fauna y la flora del lugar.

I. Información del grupo

Nombres de los estudiantes/participantes: _____________________________________

Nombre de la escuela o de la institución:

II. Información de la playa seleccionada

Nombre de la playa: _________________________

Lugar donde se encuentra (latitud y longitud): ______

Fecha de la visita: ______ Nombre del maestro o líder: ____________________

Cantidad de personas que trabajan en esta hoja de datos: _____________

Medida del transecto: ______________metros

Distancia entre cuadrantes: _________ metros

Peso total recogido estimado: ______________ gramos

Tiempo estimado que duró la limpieza: ____________________________________

III. Observaciones

Al llegar a la playa seleccionada, observa detenidamente todo lo que la rodea. Escribe todo lo que veas. Toma fotografías antes y después de la actividad. Anota lo siguiente:

Flora y fauna del lugar: ________________________________________________________

Construcciones que se encuentran cerca de la playa: ________________________________

Tipo de actividades que realizan los usuarios: ______________________________________

Otras observaciones (por ejemplo, descargas de ríos o quebradas, oleaje fuerte, entre otros):

Coloca fotos de la playa antes de la actividad:

Artículos recogidos

Luego de dividir el área correspondiente, recoge toda la basura que encuentres, siempre y cuando sea seguro (recuerda tener cuidado con jeringuillas, ropa interior, entre otros artículos inseguros). Pésala y escribe la información en el espacio provisto. Si no tienes balanza, cuenta la cantidad de artículos que encontraste. Cuando termines, calcula el porciento que representan los microplásticos del total de basura que recopilaste. Utiliza la siguiente ecuación para computar el porciento:

% = cantidad de desperdicios gramos o contando objetos (ejemplo: plástico) x 100 cantidad total desperdicios recogidos gramos o contando objetos

Recuerda disponer de la basura en el lugar correspondiente.

Escribe el porciento de microplásticos encontrado en el área trabajada (2 m2): ________

Universidad de Puerto Rico

Recinto Universitario de Mayagüez Programa Sea Grant

Instrucciones para construir gráficas de pastel o pie en el programa Microsoft Excel

Para analizar los datos del porciento de la composición de la arena, los contaminantes y los de diferentes tamaños de sedimentos, realizarás varias gráficas de pastel o de pie con los datos que obtuviste durante el laboratorio. Una gráfica de pastel se compone de un círculo dividido en partes, donde el área de cada una es proporcional al número de datos obtenidos de cada categoría. Este tipo de gráfica se utiliza para representar la proporción de la información que conseguiste. Los elementos que debe tener este tipo de gráfica son los siguientes: título, porcientos (%) y leyenda con sus respectivos nombres.

A continuación, se encuentra el procedimiento que debes seguir para construir tu gráfica de pastel o pie.

1. Busca el ícono de Microsoft Excel y da doble clic para abrir el programa.

2. Al entrar, verás la siguiente ventana. Selecciona Blank workbook.

3. Una vez estés en el workbook, prepara una tabla que contenga los datos tal como los obtuviste en tu experimento. Por ejemplo;

4. Una vez que ingreses los datos al programa Microsoft Excel, procederás a construir la gráfica. Para esto, selecciona toda la tabla. Luego, oprime la pestaña (tab) de INSERT.

5. Una vez en el tab de INSERT, en el área de Recommended Charts, selecciona el ícono de gráfica de pastel o pie. Una vez seleccionado, verás que aparece la gráfica. Es importante que selecciones las gráficas en formato 2-D.

6. Cuando hayas seleccionado todo en el orden designado, obtendrá siguiente. Es recomendable que utilices una gráfica que contenga el porciento dentro de cada sección del círculo. Para cambiar el título de la gráfica, selecciona la misma gráfica y te saldrán tres (3) recuadros a la derecha. Haz clic en el que tiene una cruz verde y escoge con una marca de cotejo lo siguiente: chart title, data lables y legend. Da doble clic sobre el elemento que deseas modificar y cambia lo que sea necesario. Por ejemplo, si deseas colocar un título apropiado, haz doble clic sobre el lugar donde va el título y escríbelo.

7. Una vez que hayas trabajado con todos los elementos de la gráfica, tendrás una gráfica como la siguiente:

Porciento de granos de arena según su tamaño

Erosión costera

Laboratorio:

Y la playa, ¿A dónde se fue?

Unidad: Erosión costera

Tiempo: El maestro lo determinará de acuerdo al nivel y las necesidades de los estudiantes.

Estrategia de enseñanza: PBL

Método de enseñanza: expositivo, demostrativo, de inquirir, acción o actividad

Técnica de enseñanza: laboratorio, trabajo cooperativo, discusión

Técnica de assessment (avalúo): Informe de laboratorio

Integración con otras materias: Geología, Biología, Ecología, Ciencias Marinas, Investigación científica, Matemáticas, Tecnología

Nivel de profundidad:

Nivel I: Pensamiento memorístico

Nivel II: Pensamiento de procesamiento

Nivel III: Pensamiento estratégico

Nivel IV: Pensamiento extendido

* El maestro adaptará el laboratorio al nivel de sus estudiantes. También determinará aquellas partes del laboratorio que son más efectivas para el grado que estos cursan.

Objetivos

Al realizar el laboratorio Y la playa, ¿A dónde se fue? los estudiantes podrán:

• identificar el problema de investigación. (conceptual)

• escribir la pregunta de investigación. (procedimental)

• redactar la hipótesis del estudio. (procedimental)

• analizar cómo han cambiado dos playas de Puerto Rico a través del tiempo debido a la erosión costera, utilizando el programa Google Earth (procedimental)

• crear una simulación para verificar cómo el oleaje ocasiona erosión costera (procedimental)

• determinar el efecto de la erosión costera en la playa y las construcciones que existen en ella (procedimental)

• medir el ancho de la playa luego de crear cierto oleaje para saber su impacto. (procedimental)

• analizar el impacto del desarrollo costero desmedido en la costa. (procedimental)

Objetivos, cont.

• graficar los datos encontrados. (procedimental)

• analizar sus hallazgos. (conceptual)

• exponer sus conclusiones basadas en el proceso investigativo. (procedimental)

• valorar la importancia de nuestras costas. (actitudinal)

• colaborar con sus compañeros en la investigación. (actitudinal)

Literacia oceánica: Principios esenciales y conceptos fundamentales

Tomado del Ocean Literacy Network, traducido por el Centro de Investigación Oceanográfica en el Pacífico Sur-Oriental.

Principio 2: “El océano y la vida en él dan forma y estructura a la Tierra”

c. La erosión en las zonas costeras se produce del desgaste de las rocas, el suelo y otros materiales de la tierra biótico y abiótico como el viento, las olas, corrientes en los ríos y los sedimentos oceánicos.

e. La actividad tectónica, los cambios del nivel del mar, y la fuerza de las olas influyen en la estructura física y accidentes geográficos de la costa.

Principio 6: “El océano y los humanos están íntimamente conectados”

Estándares de contenido y expectativas de grado - Nivel Elemental