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UNIDAD 1
Recursos en los ecosistemas VISTAZO GENERAL Esta morena parece estar a punto de comerse a un camarón. Pero el camarón se escapará nadando de esta interacción sin salir lastimado. ¿Qué tipo de interacción permite que el camarón sobreviva a este encuentro? En esta unidad, explorarás fenómenos que permiten a los seres vivos conseguir los recursos que necesitan para crecer, sobrevivir y reproducirse, incluso a través de interacciones con otros seres vivos y a medida que cambian las condiciones a su alrededor. Propondrás un diseño que brinde a una especie del zoológico todos los recursos y las interacciones que necesita para vivir.
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CONTENIDO DE LA UNIDAD 1
Recursos en los sistemas vivos ¿Cómo obtienen los seres vivos los recursos que necesitan para crecer y sobrevivir? Leer más a fondo: La vida silvestre en la ciudad
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Interacciones entre los organismos ¿Cómo interactúan los organismos en los ecosistemas? Diseño de ingeniería: Usar depredadores para gestionar los ecosistemas Leer más a fondo: Usurpadores de cuerpos y zombis
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Cambios en los ecosistemas ¿Cómo cambian los ecosistemas con el paso del tiempo? Diseño de ingeniería: Reconstruir los humedales protectores
Historia basada en fenómenos Algunos de los peces que se exhiben en el zoológico local muestran signos de estrés. Como diseñador de exhibiciones del zoológico, puedes ayudar. ¿Cómo diseñarías una solución que ofrezca a los peces todo lo que necesitan para sobrevivir y reproducirse en cautiverio? Investigaciones Analiza datos, haz predicciones y construye modelos sencillos para explicar cuáles son los recursos que necesitan los organismos y las poblaciones de los ecosistemas. Investigaciones Explica las interacciones depredador/presa en los ecosistemas. Interpreta danzas coreográficas que ilustran patrones en las interacciones. Desafío de ingeniería Una autopista recién construida provoca ruidos que interfieren en las interacciones entre las especies. Diseña un escudo acústico para proteger estas interacciones contra el ruido. Investigaciones Analiza datos de varios estudios de casos para explicar el impacto del cambio en las poblaciones y los ecosistemas. Observa cómo los cambios biológicos y físicos afectan los ecosistemas modelo.
Leer más a fondo: Bajo el océano azul profundo Evaluación del desempeño Determina por qué un cambio en una exhibición del zoológico causa una disminución en las poblaciones de peces. Identifica los recursos que necesitan los peces y las interacciones entre ellos y luego diseña una solución para protegerlos. Presenta la solución como una charla en una conferencia.
Recursos en los ecosistemas
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UNIDAD 1 Next Generation Science Standards
Performance Expectations MS-LS2-1.
Analyze and interpret data to provide evidence for the effects of resource availability on organisms and populations of organisms in an ecosystem.
MS-LS2-2.
Construct an explanation that predicts patterns of interactions among organisms across multiple ecosystems.
MS-LS2-4.
Construct an argument supported by empirical evidence that changes to physical or biological components of an ecosystem affect populations.
MS-ETS1-1. Define the criteria and constraints of a design problem with sufficient precision to ensure a successful solution, taking into account relevant scientific principles and potential impacts on people and the natural environment that may limit possible solutions.
Science and Engineering Practices
Crosscutting Concepts
Disciplinary Core Ideas
Analyzing and Interpreting Data Analyze and interpret data to provide evidence for phenomena.
Cause and Effect Cause and effect relationships may be used to predict phenomena in natural or designed systems.
LS2.A: Interdependent Relationships in Ecosystems • Organisms, and populations of organisms, are dependent on their environmental interactions both with other living things and with nonliving factors. • In any ecosystem, organisms and populations with similar requirements for food, water, oxygen, or other resources may compete with each other for limited resources, access to which consequently constrains their growth and reproduction. • Growth of organisms and population increases are limited by access to resources. • Similarly, predatory interactions may reduce the number of organisms or eliminate whole populations of organisms. Mutually beneficial interactions, in contrast, may become so interdependent that each organism requires the other for survival. Although the species involved in these competitive, predatory, and mutually beneficial interactions vary across ecosystems, the patterns of interactions of organisms with their environments, both living and nonliving, are shared.
Constructing Explanations and Designing Solutions Construct an explanation that includes qualitative or quantitative relationships between variables that predict phenomena. Asking Questions and Defining Problems Define a design problem that can be solved through the development of an object, tool, process, or system and includes multiple criteria and constraints, including scientific knowledge that may limit possible solutions. Engaging in Argument from Evidence Construct an oral and written argument supported by empirical evidence and scientific reasoning to support or refute an explanation or a model for a phenomenon or a solution to a problem. Connections to Nature of Science: Scientific Knowledge is Based on Empirical Evidence Science disciplines share common rules of obtaining and evaluating empirical evidence.
Patterns Patterns can be used to identify cause and effect relationships. Stability and Change Small changes in one part of a system might cause large changes in another part. Connections to Engineering, Technology, and Applications of Science: Influence of Science, Engineering, and Technology on Society and the Natural World • All human activity draws on natural resources and has both short and long-term consequences, positive as well as negative, for the health of people and the natural environment. • The uses of technologies and limitations on their use are driven by individual or societal needs, desires, and values; by the findings of scientific research; and by differences in such factors as climate, natural resources, and economic conditions.
LS2.C: Ecosystem Dynamics, Functioning, and Resilience • Ecosystems are dynamic in nature; their characteristics can vary over time. Disruptions to any physical or biological component of an ecosystem can lead to shifts in all its populations. ETS1.A: Defining and Delimiting Engineering Problems The more precisely a design task’s criteria and constraints can be defined, the more likely it is that the designed solution will be successful. Specification of constraints includes consideration of scientific principles and other relevant knowledge that are likely to limit possible solutions.
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Conecta lo que aprendes ¡La Tierra está poblada por seres vivos como tú! Puedes observar poblaciones de plantas y animales en un parque camino a la escuela, e incluso en tu casa. Al igual que tú, estos seres vivos necesitan recursos para sobrevivir e interactúan de muchas maneras diferentes. Cuando comprendes lo que necesitan los seres vivos y cómo interactúan, puedes explicar patrones y fenómenos a tu alrededor.
Esta erupción volcánica deposita cenizas y lava en los paisajes circundantes. Alteraciones como estas cambian los recursos de un ecosistema. ¿Qué efectos tienen estos cambios en los seres vivos del ecosistema?
Recursos en los ecosistemas
Un diente de león crece entre las grietas de una acera. ¿Cómo logra esta planta resistente hallar los recursos que necesita, como nutrientes y luz, incluso en entornos hostiles, como una grieta en el cemento?
Los seres vivos, como este camaleón, dependen de muchos tipos de interacciones para sobrevivir. El camaleón se está comiendo un grillo. ¿Qué obtiene este camaleón del grillo que se está comiendo?
Recursos en los ecosistemas
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LECCIÓN 1
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Recursos en los sistemas vivos
Vocabulario recurso cualquier material o energía que necesitan los seres vivos para sobrevivir, crecer y reproducirse organismo ser vivo individual
¿Cómo obtienen los seres vivos los recursos que necesitan para crecer y sobrevivir?
especie grupo de seres vivos que comparten rasgos y pueden reproducirse satisfactoriamente entre sí, pero no con otros grupos
Introducción
competencia interacción entre seres vivos que necesitan el mismo recurso limitado
Los caballos salvajes de esta foto viven en la estepa mongola, una región de Asia caracterizada por sus vastos pastizales. ¿Cómo logran sobrevivir estos caballos en estado salvaje, a menudo lejos de los humanos? Los pastizales de la estepa mongola brindan a los caballos salvajes todos los recursos que necesitan para sobrevivir y crecer. No esperarías encontrar un caballo salvaje que viva en el hielo cerca del Polo Norte, como un oso polar. También te sorprendería ver un pingüino en los paisajes cubiertos de pastos de Mongolia. Esto se debe a que elementos no vivos, como la temperatura y las lluvias, determinan qué tipos de seres vivos pueden sobrevivir allí. Comprender esta relación de causa y efecto puede ayudarte a predecir dónde pueden sobrevivir seres vivos como los caballos salvajes. En esta lección, descubrirás por qué diferentes lugares de la Tierra se llenan con distintos tipos de seres vivos. También descubrirás por qué los ecosistemas son diferentes en distintas partes del mundo. Primero, comenzarás tu viaje pensando en qué necesitan los seres vivos para sobrevivir y reproducirse. Luego, explorarás cómo compiten los seres vivos entre sí para conseguir las cosas que necesitan. A continuación, examinarás cómo ciertos tipos de seres vivos solo habitan en lugares donde las condiciones son adecuadas para ellos. Después podrás usar esos conocimientos para explicar por qué los seres vivos, como estos caballos salvajes y los pastos que comen, viven naturalmente solo en lugares que tienen la cantidad adecuada de agua, calor, luz, nutrientes y otros recursos.
población grupo de individuos de una especie que viven y se reproducen en la misma área ecosistema grupo de poblaciones de seres vivos y elementos no vivos del medioambiente que los sustentan bioma área grande de la Tierra caracterizada por ciertas condiciones físicas y por los seres vivos que se encuentran allí biosfera partes de la Tierra en las que los organismos pueden vivir
Next Generation Science Standards Performance Expectations MS-LS2-1. Analyze and interpret data to provide evidence for the effects of resource availability on organisms and populations of organisms in an ecosystem. MS-LS2-2. Construct an explanation that predicts patterns of interactions among organisms across multiple ecosystems. Science and Engineering Practices Analyzing and Interpreting Data Analyze and interpret data to provide evidence for phenomena. Constructing Explanations and Designing Solutions Construct an explanation that includes
qualitative or quantitative relationships between variables that predict phenomena. Crosscutting Concepts Cause and Effect Cause and effect relationships may be used to predict phenomena in natural or designed systems. Patterns Patterns can be used to identify cause and effect relationships. Disciplinary Core Ideas LS2.A. • Organisms, and populations of organisms, are dependent on their environmental interactions both with other living things and with nonliving factors. • In any ecosystem, organisms and populations
with similar requirements for food, water, oxygen, or other resources may compete with each other for limited resources, access to which consequently constrains their growth and reproduction. • Growth of organisms and population increases are limited by access to resources. • Similarly, predatory interactions may reduce the number of organisms or eliminate whole populations of organisms. Mutually beneficial interactions, in contrast, may become so interdependent that each organism requires the other for survival. Although the species involved in these competitive, predatory, and mutually beneficial interactions vary across ecosystems, the patterns of interactions of organisms with their environments, both living and nonliving, are shared.
Recursos en los sistemas vivos
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Los seres vivos obtienen los recursos que necesitan del ambiente en el que viven. En estado salvaje, una yegua y su potrillo obtienen su alimento, agua, aire y todo lo que necesitan de su entorno. Estos recursos permiten que los dos animales sobrevivan, crezcan y se reproduzcan.
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Lección 1
1. Los seres vivos necesitan recursos Un potrillo, o cría de caballo, salvaje se para en cuatro patas dentro de la primera hora de nacido. El recién nacido toma la leche de su madre, que le provee el alimento que necesita para crecer y moverse. ¡Y sí que se moverá! El potrillo caminará y correrá en la pradera con su madre el mismo día de su nacimiento gracias a la alimentación que recibe. Pero ¿de dónde obtiene la madre su alimento? Los seres vivos necesitan de otros seres vivos y elementos no vivos del medioambiente para sobrevivir, crecer y reproducirse. La madre del potrillo se nutre con el pasto y otras plantas que come. Cualquier material o energía que necesitan los seres vivos para sobrevivir, crecer y reproducirse se llama recurso. Los recursos incluyen seres vivos, que se pueden consumir como alimento, y elementos no vivos, como la luz solar, el agua o el oxígeno. Los seres vivos obtienen los recursos que necesitan de su entorno. Los caballos salvajes comen pasto en las praderas donde viven. Obtienen el oxígeno que necesitan respirando el aire que los rodea. Los arroyos y las lagunas que tienen cerca les proveen agua. Otras especies necesitan recursos distintos de los que necesita el caballo. El pasto de la pradera necesita agua, dióxido de carbono y luz solar para crecer. También necesita nutrientes y minerales que se encuentran en el suelo. Existen distintos tipos de seres vivos. Los científicos llaman organismo a un ser vivo individual. Un caballo salvaje y su potrillo son el mismo tipo de organismo porque son de la misma especie. Una especie es un grupo de organismos estrechamente relacionados. Solo los miembros de la misma especie pueden reproducirse entre sí y tener crías, como la yegua que dio a luz a un potrillo. Un diente de león también es una especie. Sus flores producen semillas que pueden crecer y convertirse en nuevas plantas de diente de león. El pasto de la pradera que rodea a los caballos es otra especie de planta.
2. La competencia por los recursos afecta a las poblaciones En el lenguaje cotidiano, usamos la palabra competencia para describir una carrera o una lucha contra un rival para ganar en un evento. Los organismos, como los caballos salvajes, también experimentan la competencia. Deben competir para obtener recursos que podrían consumir otros organismos. Pero el premio de esta competencia no es un trofeo, sino la supervivencia. ¿Qué pasa cuando individuos de la misma especie compiten por el mismo recurso? Los organismos de la misma especie necesitan los mismos recursos. Pero la cantidad de cada recurso que hay en un área es limitada. Cuando los seres vivos necesitan el mismo recurso limitado, puede surgir una interacción llamada competencia. Por ejemplo, hay mucha competencia entre los caballos salvajes por la cantidad limitada de pasto de un área. Los caballos que encuentran y comen más pasto tienen más éxito en la competencia por este recurso limitado. Son capaces de obtener suficiente alimento para sobrevivir, crecer y reproducirse. Los individuos que no lo logran pasan hambre y pueden morir. De esta forma, la competencia cambia el número de individuos que pueden sobrevivir en un área. A diferencia de una especie, una población es un grupo de individuos de una especie que viven y se reproducen en la misma área. La competencia por los recursos limitados puede cambiar el tamaño de una población. Cuando hay abundancia de un recurso del que depende una población, la población puede aumentar. Por ejemplo, si una pradera tiene mucho pasto, puede sustentar la supervivencia de muchos caballos. Como resultado, la población de caballos aumenta. La escasez de recursos causa una disminución del tamaño de la población. Cuando no hay mucho pasto, menos caballos obtienen alimento suficiente. Sobreviven menos caballos y la población se reduce. Esta conexión entre la cantidad de un recurso limitado y el tamaño de una población que depende de ese recurso es una relación de causa y efecto. El recurso limitado, la abundancia de pasto, es la causa, y el cambio del tamaño de la población de caballos salvajes es el efecto. Dado que esta es una relación de causa y efecto, los científicos pueden predecir si una población aumentará o disminuirá según cuán escaso o abundante sea su recurso limitado.
Debido a la competencia, la cantidad de un recurso limitado que hay en un área afecta la cantidad de individuos que pueden sobrevivir allí. Cada caballo que compita con eficacia por una cantidad limitada de pasto en una pradera obtendrá más de ese recurso. Entonces será más probable que sobreviva y se reproduzca mejor que otros caballos a los que no les va tan bien en la competencia.
Recursos en los sistemas vivos
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Los yaks y los caballos salvajes interactúan entre sí a través de la competencia por el pasto.
Cuando los animales que están pastando usan un recurso de formas levemente diferentes, por ejemplo, cuando comen el pasto de distinta manera, la competencia disminuye.
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Lección 1
3. La competencia por los recursos afecta a los ecosistemas Una manada de yaks pasta en una pradera de montaña mientras los caballos salvajes observan. Cada bocado de pasto que come un yak es un bocado de pasto que no come un caballo. ¿Qué pasa cuando especies diferentes compiten por un mismo recurso? Poblaciones de especies diferentes pueden competir por los mismos recursos limitados, lo que limita el tamaño de ambas poblaciones. Los caballos salvajes y los yaks dependen del pasto para alimentarse. En años de sequía, las poblaciones de pasto son escasas. Los científicos predicen que las poblaciones de caballos salvajes y yaks disminuirán a medida que aumente la competencia por el pasto. Cuando los recursos no son tan limitados, como cuando los pastos son abundantes, existe menos competencia, y las poblaciones de caballos salvajes y yaks aumentan. Las distintas especies a menudo tienen maneras diferentes de usar el mismo recurso. La mayoría de los animales que pastan, como los yaks y los caballos salvajes, comen el pasto de una manera levemente distinta. Los yaks usan la lengua y las encías para arrancar de raíz las plantas de pasto. Los caballos salvajes tienen dientes afilados que cortan la parte superior del pasto. Estas formas distintas de comer son más o menos eficaces en condiciones diferentes, lo que puede reducir la competencia y permitir la coexistencia de las especies que compiten. Un ecosistema es un grupo de poblaciones de seres vivos y elementos no vivos del medioambiente que los sustentan. En un ecosistema de pradera, la cantidad de lluvia que cae en un año causa cambios en las poblaciones de pasto. Los cambios en las poblaciones de pasto tendrán un efecto en los caballos salvajes y yaks, lo que causará un cambio en sus poblaciones.
Concepto científico clave
Los recursos limitados afectan a las poblaciones Cuando cambia la cantidad de un recurso, las poblaciones que dependen de ese recurso también cambian. Si aumenta la cantidad de un recurso, el tamaño de una población que usa ese recurso puede aumentar. Si disminuye la cantidad de un recurso, el tamaño de una población que usa ese recurso puede disminuir. Estos tipos de relaciones de causa y efecto se pueden mostrar con gráficas lineales, como estas, y se pueden usar para predecir qué le sucederá a una población cuando un recurso sea limitado.
Tamaño de la población de pastos anual (kg/hectárea)
Relación entre las lluvias y el tamaño de la población de pastos 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 0
100
200
300
400
500
600
Precipitaciones anuales (mm)
El tamaño de la población de pastos aumenta cuando aumenta la cantidad de lluvia. Relación entre las lluvias y el tamaño de la población de cebras
Tamaño de la población de cebras anual (1000 individuos)
40 35 30 25 20 15 10 5 0
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
Precipitaciones anuales (mm)
El tamaño de la población de cebras aumenta cuando tienen más pasto a su disposición, y por lo tanto la cantidad de lluvias también afecta a las poblaciones de cebras.
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4. Los recursos limitados determinan a los biomas Figura 1.4 Los recursos limitados que hay en la Tierra determinan dónde se encuentran los biomas. Los pastizales de la Tierra generalmente se encuentran en las latitudes medias, entre las regiones polares y el ecuador. Estas áreas reciben suficiente lluvia para sustentar el crecimiento de pastos pero no para que crezcan bosques allí. Los distintos tipos de biomas de pastizales son las sabanas, las pampas, las praderas y las estepas.
Imagina que deseas observar un caballo salvaje. ¿Irías al Polo Norte? No es probable que veas ninguno allí. ¿Por qué? ¿Qué determina los tipos de organismos que viven en un área? Los tipos de recursos limitados que hay en un área determinan qué especies pueden vivir allí. Los caballos salvajes dependen de los pastos para alimentarse, y los pastos requieren un suelo rico, un determinado rango de temperaturas y una cantidad media de lluvia. Estas condiciones son típicas de los pastizales, que son un tipo de bioma. Un bioma es un área caracterizada por ciertas condiciones físicas que son recursos para ciertas especies. En la Figura 1.4 se presentan áreas de la Tierra donde hay diferentes tipos de biomas de pastizales y algunos de los animales de pastizales que viven en esos lugares.
Biomas de pastizales en todo el mundo Antílope americano
Caballos salvajes
Pradera
Biomas terrestres
Biomas acuáticos
Tundra
Costero
Bosque boreal
Arrecifes de coral
Bosque templado Bosque tropical lluvioso
Lagos de agua dulce
Pastizal
Pelágico
Desierto
Ríos
Estepa
Roca y hielo
N Proyección de Robinson 2,000 0 0
2,000
4,000 Millas
4,000 Kilómetros
O
E S
Guanacos
Pampas
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Lección 1
Ñus y cebras
Sabana
Al igual que los biomas de pastizales, existen otros biomas en lugares donde las condiciones físicas los sustentan. Además de los pastizales, en la Figura 1.4 también se muestra la ubicación de biomas como los bosques y arrecifes de coral. Las áreas cercanas a los polos tienden a ser más frías que las áreas cercanas al ecuador. Algunos biomas se encuentran solo sobre tierra firme y algunos se encuentran solo en áreas acuáticas. Algunas áreas tienen cambios estacionales distintivos en la temperatura, mientras que otros no. Como resultado, los tipos de recursos limitados difieren de un lugar a otro. Estos patrones de recursos limitados determinan los patrones de biomas sobre la Tierra.
Biomas de bosques boreales en la Tierra
Biomas terrestres Algunos biomas se encuentran sobre tierra firme. Se llaman biomas terrestres. Cada bioma terrestre tiene un determinado rango de temperaturas y una cantidad de lluvias en particular. Estos recursos limitados determinan qué plantas pueden sobrevivir allí. Los bosques boreales, como el de la foto, reciben suficiente agua para sustentar el crecimiento de los árboles. Sin embargo, los árboles de los bosques boreales deben ser capaces de sobrevivir a inviernos fríos con mucha nieve. Como resultado, tienen hojas que parecen agujas y permiten que la nieve se deslice por las ramas. Biomas de lago y río en la Tierra
Biomas acuáticos Los biomas acuáticos son áreas de agua dulce o agua salada. Al igual que en los biomas terrestres, los recursos limitados que hay en un bioma acuático determinan los tipos de seres vivos que se encuentran allí. En los biomas acuáticos, los recursos limitados son generalmente la luz y los nutrientes. La cantidad de luz solar que llega a los biomas acuáticos disminuye a medida que aumenta la profundidad del agua. Por esa razón, las plantas que viven en un bioma de lago o río a menudo tienen hojas u otras estructuras que flotan sobre la superficie para captar la luz del sol.
Los tipos de plantas que hay en un bioma dependen de los recursos que están disponibles allí. Un bioma de bosque boreal tiene inviernos fríos y mucha nieve y lluvia, que sustentan el crecimiento de árboles altos de hoja perenne. En un bioma de lago o río, crecen plantas acuáticas como juncos y lirios porque hay suficiente cantidad de luz y nutrientes para sustentar su crecimiento. Recursos en los sistemas vivos
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Niveles de organización de la biosfera de la Tierra
Organismo
Población
5. Organización de la biosfera de la Tierra Eres ciudadano de una ciudad, un estado, una nación y de la Tierra. Cada uno de estos niveles es más grande y tiene más población que el nivel que está abajo. También es posible organizar en niveles a todos los seres vivos de la Tierra. ¿Cuáles son estos niveles y cómo se relacionan? Los científicos agrupan a los seres vivos en distintos niveles de organización, o categorías. Observa el caballo joven en la foto. Ese caballo es un organismo, que es un nivel de organización. Todos los demás caballos salvajes que viven en el área, incluida su madre, forman un nivel más grande de organización: una población de caballos salvajes. Todos los caballos salvajes son miembros de una misma especie. El siguiente nivel de organización incluye los elementos no vivos y todas las poblaciones de seres vivos que interactúan en el área. Este nivel se llama ecosistema. En este caso, es el ecosistema de pastizal, del que forma parte la población de caballos. ¿Cuál sería el nivel de organización que abarca todos los ecosistemas de la Tierra, incluidos todos los ecosistemas de pastizales y los otros tipos de ecosistemas? Todos los ecosistemas de la Tierra juntos, incluidos todos los seres vivos y todos los elementos no vivos de los ecosistemas, se conocen en conjunto como la biosfera de la Tierra. Las partes de la Tierra en las que pueden vivir los organismos son parte de la biosfera. La biosfera de la Tierra se extiende hasta las cimas de las montañas más altas y la atmósfera que las rodea. También incluye las partes más profundas del océano y la capa de la corteza terrestre que está justo por debajo de todos los ecosistemas acuáticos y terrestres. Además incluye a todos los seres vivos y elementos no vivos que interactúan desde la corteza terrestre hasta la atmósfera.
Ecosistemas
Biosfera
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Lección 1
Figura 1.5 Los científicos organizan la vida sobre la Tierra en distintas categorías. La biosfera de la Tierra es la categoría más grande. La biosfera está compuesta de todos los ecosistemas, como este pastizal. Los ecosistemas incluyen muchas poblaciones, como esta población de caballos salvajes. Cada población está formada por muchos individuos de una especie, como este potrillo.
Cada organismo cumple una función en la biosfera. ¡Incluso tú! ¿Alguna vez te has preguntado de dónde vienen la comida y el agua que consumes? Vienen de ecosistemas que son parte de la biosfera de la Tierra. Cuando usas recursos, como la comida y el agua, eres un organismo que forma parte de un ecosistema, ¡aunque vivas en una ciudad! Cuando los seres humanos usan recursos, afectan a poblaciones de otras especies. Por ejemplo, los seres humanos han afectado a las poblaciones de caballos salvajes. Durante siglos, los seres humanos han transformado los ecosistemas de pastizales. Llevaron ganado, cabras y ovejas a pastar en los pastizales, lo que aumentó la competencia por el pasto. Transformaron los pastizales en granjas y vecindarios, lo que redujo el tamaño de estos ecosistemas. Los seres humanos también afectaron a las poblaciones de caballos salvajes capturando y domesticando a los caballos. Cuando los seres humanos usan recursos y causan un impacto en las poblaciones, afectan a los ecosistemas. Cuando recolectan comida y consumen agua, reducen la cantidad de recursos disponibles para otras especies. A medida que disminuyen las poblaciones de esas especies, cambia el ecosistema. Los seres humanos también modifican los ecosistemas cuando cambian su estructura, por ejemplo, cuando cultivan y construyen casas. Los seres humanos viven en muchos ecosistemas de todo el mundo. Dado que cambian los ecosistemas, generan un impacto profundo en la biosfera de la Tierra.
Los seres humanos afectan a seres vivos y elementos no vivos que forman parte de los ecosistemas de la biosfera. También se benefician de las distintas partes de la biosfera, por ejemplo, usando y cuidando los caballos que provienen de poblaciones salvajes.
RESUMEN DE LA LECCIÓN
Recursos en los sistemas vivos Los seres vivos necesitan recursos Los seres vivos necesitan a otros seres vivos y elementos no vivos para sobrevivir, crecer y reproducirse. Los científicos llaman organismo a un ser vivo individual. La competencia por los recursos afecta a las poblaciones La competencia por los recursos limitados influye en el número de individuos que pueden sobrevivir en un área. Un grupo de seres vivos de la misma especie que viven y se reproducen en la misma área se llama población. La competencia por los recursos afecta a los ecosistemas Las poblaciones de distintas especies pueden competir por los mismos recursos limitados. Esto puede limitar el tamaño de esas poblaciones. Las poblaciones que compiten a menudo usan los recursos de maneras diferentes, lo que puede reducir la competencia. Un ecosistema es un grupo de poblaciones de seres vivos y elementos no vivos de su medioambiente que los sustentan. Los recursos limitados determinan a los biomas Los patrones de recursos limitados determinan los patrones de biomas de la Tierra. Un bioma es un área grande de la Tierra caracterizada por ciertas condiciones físicas. Organización de la biosfera de la Tierra Todos los ecosistemas de la Tierra juntos, incluidos todos los organismos y todos los elementos no vivos de los ecosistemas, se conocen de forma colectiva como biosfera de la Tierra, que se extiende desde lugares subterráneos profundos hasta la atmósfera que está por encima de las montañas más altas.
Recursos en los sistemas vivos
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LEER MÁS A FONDO
La vida silvestre en la ciudad Cuando piensas en una ciudad, probablemente te imagines edificios altos, aceras de concreto, carros que tocan el claxon y personas ocupadas corriendo apuradas por las calles. Cuando piensas en la vida silvestre, tal vez te imagines bosques altos y silenciosos o costas oceánicas. En realidad, las ciudades también son el hogar de muchas especies de plantas silvestres y animales salvajes. ¿Cómo sobreviven esos organismos en un lugar dominado por seres humanos? El ecosistema urbano ¡Plaf! Se cayó el delicioso perro caliente que acabas de comprar
Los ecosistemas urbanos proveen recursos únicos que permiten que animales silvestres como esta ardilla vivan satisfactoriamente en áreas urbanas dominadas por los seres humanos. Por ejemplo, las ardillas se zambullen en los botes de basura para buscar comida en la ciudad.
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Lección 1
en el camión de comidas que está estacionado en el ajetreado centro de la ciudad. Mientras estás de pie allí, decidiendo si intentarás rescatarlo o no, notas que aparece una ardilla y se dirige directo hacia tu almuerzo. Miras a la ardilla; la ardilla te mira a ti. De repente, salta como un rayo, toma el perro caliente y sale corriendo, dejando atrás un camino de mostaza. Esta habilidosa ardilla hizo su hogar en un ecosistema urbano. Como otros ecosistemas, un ecosistema urbano provee a la ardilla todos los recursos que necesita para sobrevivir, como alimento, agua, refugio y parejas. En un ecosistema urbano, estos recursos provienen de las actividades humanas. Por ejemplo, el alimento puede venir de un perro caliente que se cayó al suelo o de un bote de basura. La ardilla puede beber agua de un tapacubos volcado o de un bache en la calle. Puede encontrar refugio dentro de las alcantarillas, en las ramas altas de un árbol del parque de la ciudad o en la cornisa de un rascacielos. Podrá encontrar pareja entre la gran población de ardillas que comparten el medioambiente de la ciudad. Tal vez pienses en las ratas, cucarachas y dientes de león de las ciudades. Aunque te resulten familiares, también son especies silvestres. Muchos tipos de especies sobreviven en las ciudades, y entre ellas hay especies que normalmente se encuentran en lugares silvestres, como los halcones peregrinos y los coyotes. ¿Qué cualidades especiales hacen posible que animales y plantas silvestres sobrevivan en ecosistemas urbanos?
Las ciudades son el hogar de muchas especies capaces de usar diferentes tipos de recursos. Los estorninos logran vivir en los ecosistemas urbanos porque se adaptan muy bien en cuanto al alimento, el hábitat y los lugares que eligen para anidar.
Adaptarse a la vida de ciudad La fauna urbana debe tener la capacidad de obtener los recursos necesarios para sobrevivir en las ciudades. Eso significa que debe saber aprovechar lo que está a su alcance. La fauna urbana tiene que ser flexible en cuanto al uso de los recursos. Los estorninos son un muy buen ejemplo de una especie de ave salvaje que se desarrolla en las ciudades y es flexible en el uso de los recursos. En los ecosistemas silvestres, los estorninos prefieren comer insectos. En las ciudades, suelen buscar comida descartada en los botes de basura. Les resulta muy bien buscar el alimento en los desperdicios: ¡las ciudades están llenas de basura! Los estorninos de la ciudad también anidan en lugares sorprendentes. Los estorninos construyen sus nidos en cavidades, como las que se encuentran en los troncos de los árboles. En las ciudades, encuentran estas cavidades en grietas de edificios y aberturas de conductos de ventilación y drenajes. La flexibilidad en la elección del alimento y la ubicación de los nidos permite que los estorninos vivan satisfactoriamente en las ciudades. Los animales no son los únicos organismos silvestres que viven en las ciudades. Mientras que gran parte de las ciudades está cubierta de concreto, plantas fuertes como los dientes de león encuentran su hogar en pequeñas grietas de la acera. Al igual que los animales, las plantas se adaptan a la vida de la ciudad para obtener los recursos que necesitan.
Muchas plantas urbanas crecen donde tienen espacio, incluso en un trozo diminuto de suelo. Este diente de león se ha adaptado para crecer en una grieta donde hay suelo y agua suficientes para que germine la semilla.
Recursos en los sistemas vivos
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¿Coyotes en la ciudad? Amanece en la ciudad. Un autobús avanza por las calles vacías, y de repente aparece un perro desde atrás de un banco del parque. Se queda inmóvil y huele el aire. Pero, espera, no es un perro, ¡es un coyote! Cada vez es más común ver coyotes en las ciudades de todos los rincones de los Estados Unidos. ¿Qué los trae a nuestras ciudades y por qué se quedan? Los científicos están de acuerdo en que hay muchas razones por las que los coyotes se quedan a vivir en las ciudades. El aumento de las poblaciones de coyotes en los ecosistemas salvajes hace que Rara vez se ve a un coyote en la ciudad. Pero hay pruebas de que viven allí, como esta huella.
algunos coyotes deban trasladarse a otras áreas. Cuando encuentran los recursos que necesitan, incluidos alimento y lugares para vivir, se quedan allí, aunque su nuevo hogar sea un terreno baldío en la ciudad. A los coyotes les va bien en los ecosistemas urbanos porque, como los estorninos, las ardillas y los dientes de león, son adaptables.
Los coyotes jóvenes llegan a la ciudad en busca de nuevos territorios. Los coyotes se adaptan muy bien y pueden hallar fácilmente recursos como refugio y comida dentro de los límites de la ciudad.
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Lección 1
Además de cazar presas como ratones y ratas, comen frutas e incluso insectos. Los coyotes aprovechan los parques apartados y los terrenos baldíos para construir sus guaridas y cuidar a sus crías. Dado que los coyotes están activos a la mañana temprano o a la noche, pocos residentes de la ciudad notan su presencia.
Las palomas se adaptan muy bien a la vida en la ciudad. Estudiando los hábitats de las palomas urbanas, los científicos esperan aprender más sobre este famoso habitante de la ciudad y tal vez incluso ayudar a los seres humanos.
Un laboratorio urbano Mientras que los coyotes son relativamente nuevos en los ecosistemas urbanos, las palomas han vivido en las ciudades de todo el mundo durante siglos. En realidad, las palomas se han adaptado tan bien a la vida en la ciudad que, actualmente, su población en todo el mundo se estima en más de 120 millones. Dado que las palomas están entre los habitantes urbanos silvestres más numerosos, los científicos quisieran saber más sobre sus hábitats, por ejemplo, dónde anidan y qué rutas usan para volar por la ciudad. ¡Pero hay tantas palomas para estudiar! ¿Cómo puede un pequeño equipo de científicos hacer todo ese trabajo? Afortunadamente, los científicos han identificado otra población urbana que los puede ayudar a reunir datos: ¡las personas! Los científicos ciudadanos son personas comunes que reúnen datos que se usan en investigaciones científicas. Como cualquiera puede ser un científico ciudadano si realiza una pequeña capacitación, pueden participar muchas personas y reunir muchos datos. Los ciudadanos que participan en estos proyectos científicos aprenden sobre la fauna local y sobre el proceso científico. Tal vez quieras aprender más sobre las palomas de tu vecindario. Puedes participar en un proyecto de ciencias para ciudadanos en el que compartas tus propias observaciones sobre las palomas que están cerca de tu casa. Luego, para compartir tus observaciones con los científicos, puedes publicarlas en línea. Tus observaciones se combinan con las de miles de personas de todo el mundo. Como resultado, se reúnen datos que los científicos profesionales pueden usar para aprender más sobre los hábitats de las palomas. ¿Cómo pueden los científicos usar esta información para ayudar a las personas? Los científicos usan palomas para hacer un seguimiento de la contaminación del aire en Londres. Los científicos capturan palomas y les colocan mochilas diminutas, que tienen sensores para grabar datos sobre los niveles de contaminación del aire. Esa información se envía a un laboratorio a través de conexiones celulares; allí se analizan las muestras. Con una aplicación de teléfono inteligente o computadora, los ciudadanos pueden ver los datos y evitar áreas con aire contaminado. Tal vez algún día uses una aplicación de palomas para evitar la contaminación del aire y cuidar tu salud. ◆
Los científicos siempre están en busca de voluntarios que hagan observaciones para proyectos de ciencias. ¿Quieres ser un científico ciudadano?
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En el Cuaderno interactivo del estudiante: • Pensarás en lo que ya sabes. • Tomarás notas a partir de la lectura. • Anotarás lo que descubras en cada investigación. • Mostrarás lo que has aprendido. Al final del año escolar, ¡podrás volver a mirar las páginas de tu cuaderno para recordar todo lo que exploraste en ciencias!
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RECURSOS EN LOS ECOSISTEMAS
CUADERNO INTERACTIVO
Recursos en los sistemas vivos O B S E R VA R F E N Ó M E N O S
Fenómeno: Las ranas venenosas de dardo que viven en cautiverio pierden su toxicidad con el tiempo, a tal punto que dejan de ser venenosas. 1. ¿Qué preguntas tienes sobre este fenómeno?
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Recursos en los sistemas vivos
1
CUADERNO INTERACTIVO INVESTIGACIÓN 1
1. ¿Qué necesita un zoológico para proteger la salud de los caimanes?
2. ¿Cuál crees que podría ser el problema en este caso?
3. ¿En qué tipo de recurso se centra la siguiente tabla? Ubicación
Ranking de alimentos preferidos de los adultos
Ranking de alimentos preferidos de las crías
1
En estanque
2
No pueden cazarlos.
Peces pequeños
0.01
En estanque
6
1
Mamíferos pequeños
3
En tierra
3
No pueden cazarlos.
Ranas
0.25
En tierra
5
2
Carne cruda preparada
Suministrada 2 veces por día
En tierra
1
No la comen.
Insectos grandes
0.4
En tierra y agua
4
3
Tipo de alimento
Densidad (individuos/m²)
Peces grandes
4. ¿En qué se diferencian las preferencias alimenticias de los adultos y de las crías?
5. ¿Brinda la tabla alguna pista sobre el problema que tienen las crías?
2
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CUADERNO INTERACTIVO
En la siguiente gráfica se muestran datos de una investigación previa sobre los caimanes. Tamaño de la presa y éxito del ataque 100 90 80
% de ataques exitosos
70 60 Adulto
50
Cría
40 30 20 10 0
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Tamaño del pez (en cm)
6. ¿Qué pregunta responden los datos de la gráfica?
7. ¿Qué representan el eje x y el eje y?
8. ¿Qué representan las dos líneas?
9. ¿Qué patrones ves en la forma de las líneas graficadas?
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Recursos en los sistemas vivos
3
CUADERNO INTERACTIVO
10. ¿Qué significan esos patrones en términos del tamaño de los peces y de los ataques exitosos que realizan las crías y los caimanes adultos?
11. ¿En qué se diferencian las necesidades de recursos que tienen los adultos y las crías?
12. ¿Por qué no están creciendo bien las crías de caimanes?
13. ¿Qué puedes hacer para solucionar el problema?
14. Todos los seres vivos necesitan recursos diferentes. ¿Qué sucede en la naturaleza, donde no hay personal del zoológico que resuelva los problemas relacionados con los recursos?
15. ¿Cómo crees que afecta a los seres vivos la disponibilidad de recursos en la naturaleza?
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CUADERNO INTERACTIVO 1 - Los seres vivos necesitan recursos
1. ¿Qué es un recurso?
2. Menciona tres recursos no vivos de tu ecosistema local.
3. Menciona un ejemplo de un recurso vivo.
4. En la siguiente imagen, busca y rotula dos individuos de la misma especie. Señala también dos especies distintas.
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CUADERNO INTERACTIVO INVESTIGACIÓN 2
1. Supón que abres un paquete que te llegó por correo y de allí sale un grupito de insectos, que encuentran una puerta abierta y vuelan hacia el exterior. ¿Piensas que sobrevivirán? Explica tu respuesta.
2. ¿Por qué una población puede tener menos o más probabilidades de sobrevivir en un ecosistema?
3. ¿En qué estudio de caso estás trabajando? ¿Qué recurso varía en tu estudio de caso?
4. ¿Cómo varía el recurso geográficamente? ¿Es una variación permanente o temporaria? Explica tu respuesta.
5. ¿Por qué necesitan este recurso los animales?
6. ¿Cómo afecta a las poblaciones la escasez o la abundancia de este recurso?
7. ¿En qué se diferencian las poblaciones de tu estudio de caso?
6
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CUADERNO INTERACTIVO
8. Utilizando la información que aprendiste en tu estudio de caso, escribe una afirmación general que prediga cómo podrían reaccionar las poblaciones si cambia la disponibilidad de los recursos en cualquier ecosistema.
9. Después de escuchar todos los estudios de casos, escribe dos ejemplos de evidencia de las presentaciones que muestren cómo reaccionan las poblaciones cuando cambia la disponibilidad de recursos.
10. A partir de la información que reuniste de las presentaciones de otros grupos, vuelve a escribir tu afirmación general sobre cómo reaccionan las poblaciones ante los cambios en la disponibilidad de recursos para que la afirmación pueda aplicarse de manera más amplia.
11. Elabora una explicación sobre la relación que hay entre una población local y los recursos que necesita.
12. Completa la tabla de causa y efecto para mostrar de qué manera el acceso a los recursos afecta a los individuos y a las poblaciones. Causa
Efecto El individuo crece menos y no puede reproducirse.
Una población no puede hallar una cantidad suficiente del recurso que necesita. Un individuo tiene menos competencia cuando muere un competidor. El tamaño de la población aumenta porque todos obtienen los recursos suficientes para reproducirse. © Teachers’ Curriculum Institute
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CUADERNO INTERACTIVO 2 - La competencia por los recursos afecta a las poblaciones
1. ¿Cuál es la diferencia entre una población y una especie?
2. ¿Qué condiciones pueden causar un crecimiento de la población?
3. ¿Qué condiciones pueden causar una disminución de la población?
4. Dibuja una escena que ejemplifique una interacción entre seres vivos que pueda causar una disminución de los recursos de cada población. ¿Cómo se llama ese tipo de interacción?
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CUADERNO INTERACTIVO INVESTIGACIÓN 3
1. ¿Cómo crees que cambiará la población de caimanes al competir con las serpientes invasoras?
Juego de la clase: Ronda 1 2. Después de hablar con los otros estudiantes de tu bioma en la Ronda 1, ¿piensas que competirás con ellos por los recursos?
3. ¿Cuál predices que será el tamaño relativo de la población si hay recursos abundantes? ¿Y si hay recursos escasos?
4. ¿Cómo impactan los recursos en el área geográfica que ocupan las especies?
5. ¿Cómo impactan los recursos en el tamaño de las poblaciones?
Juego de la clase: Ronda 2 6. Cuando se añadan las especies de la Ronda 2, ¿cómo podría impactar esto en el tamaño de las poblaciones que predijiste en la Ronda 1? Da una respuesta tanto para las condiciones de recursos abundantes como de recursos escasos.
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CUADERNO INTERACTIVO
7. ¿Cómo influye la competencia por los recursos en el tamaño de las poblaciones?
8. ¿Cómo crees que afecta a los ecosistemas la competencia por los recursos?
9. Si todas las poblaciones que compiten por un recurso están sanas y fuertes, ¿qué predicción puedes hacer sobre sus estrategias para obtener recursos?
10. Haz una lluvia de ideas para proponer distintas maneras en que las especies podrían reducir la competencia por los recursos. Escribe tu lista aquí.
11. Usa tu experiencia en el juego para escribir en tu cuaderno cuatro predicciones generales sobre los patrones de interacción que se observan entre los organismos en múltiples ecosistemas.
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CUADERNO INTERACTIVO 3 - La competencia por los recursos afecta a los ecosistemas
1. ¿Puede haber competencia dentro de una misma especie? Explica tu respuesta.
2. ¿Puede haber competencia entre especies? Explica tu respuesta.
3. Describe cómo comen pasto los caballos salvajes y los yaks. ¿Cómo impacta esto en la competencia entre ellos?
4. ¿Qué es un ecosistema?
5. Rotula cualquier parte de la siguiente imagen que no forme parte del ecosistema. Rotula un elemento no vivo del ecosistema. Rotula un elemento vivo del ecosistema.
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CUADERNO INTERACTIVO 4 - Los recursos limitados determinan a los biomas
1. ¿Qué determina qué especies pueden vivir en un área?
2. ¿Qué es un bioma?
3. ¿Qué condiciones determinan qué plantas pueden vivir en un bioma terrestre?
4. ¿Cuáles son los recursos limitados que determinan qué seres vivos se encuentran en los biomas acuáticos?
5. En el siguiente mapa, rotula dónde crees que habría temperaturas más altas y más bajas.
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CUADERNO INTERACTIVO 5 - Organización de la biosfera de la Tierra
1. ¿Qué es la biosfera?
2. ¿Qué niveles de organización de los seres vivos forman parte de la biosfera?
3. Rotula los niveles de organización que se muestran en cada imagen.
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CUADERNO INTERACTIVO INVESTIGACIÓN 4
1. ¿Piensas que la exhibición del tiburón ballena representa un ecosistema? Explica tu respuesta.
2. ¿Qué pecera tienes asignada?
3. Usa la siguiente tabla para anotar diariamente el tamaño de la población de los seres vivos de tu pecera. Tiempo
Número de especies
Tamaño de la población (elodeas)
Tamaño de la población (lentejas de agua)
Tamaño de la población (caracoles)
Día 1 Día 2 Día 3 Día 4 Día 5 Día 6 Día 7
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CUADERNO INTERACTIVO
4. Escribe los recursos que necesita cada ser vivo de tu pecera: • Elodeas:
• Caracoles:
• Lentejas de agua:
5. ¿Cómo crees que los organismos satisfacen sus necesidades de recursos en las peceras?
6. Mide diariamente las siguientes propiedades de la pecera que te fue asignada y anótalas en la siguiente tabla. Tiempo
Temperatura
Visibilidad en el agua
Oxígeno disuelto
Día 1 Día 2 Día 3 Día 4 Día 5 Día 6 Día 7
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CUADERNO INTERACTIVO COMPRENDER LOS FENÓMENOS
Fenómeno: Las ranas venenosas de dardo que viven en cautiverio pierden su toxicidad con el tiempo, a tal punto que dejan de ser venenosas. 1. Usa lo que aprendiste para explicar este fenómeno. Asegúrate de incluir estos puntos en tu explicación: • ¿De dónde obtienen sus recursos los organismos? • ¿Cómo ayudan los recursos a que los animales sobrevivan? • ¿Cómo consiguen sus recursos los animales que viven en cautiverio?
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