Álbum
Biomimética
Índice ¿Qué es la Biomimética?
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La Biomimética se compromete con la naturaleza
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Soluciones bioinspiradas
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Color natural
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¿Cómo trabaja la Biomimética?
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¡No es lo mismo!
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Estrellas de la Biomimética
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Tugar, tugar...salir a buscar formas y estrategias naturales 16 ¿Cómo completar este álbum?
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El juego de la evolución
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Las abejas constructoras a toda prueba
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El rascacielos de Hansel y Gretel
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Haz volar tu biocometa
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Los parasemillas
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La bocinasaurio
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Acto final: el animal invisible
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En el libro de 1995, “El mundo y sus demonios”, el reconocido astrónomo y divulgador científico Carl Sagan aludía al papel que debe cumplir la Ciencia en la sociedad, señalando que ésta debe ser “como una vela en la oscuridad”. Y creemos que esta analogía es, quizás, la que mejor representa el espíritu del tema que como Programa Explora de CONICYT hemos escogido para este año: la Ciencia inspirada en la naturaleza, la Biomimética. Esta disciplina, que muchos reconocen por inventos como el velcro (inspirado en la propiedad adhesiva de los cardos), o el tren bala (que surgió a partir de la observación del pájaro “martín pescador”), cumple precisamente ese rol, el de ser un faro que ha iluminado el avance científico y tecnológico de la humanidad desde hace siglos. Desde el primer vuelo con motor hasta la búsqueda de un material que sea tan perfecto como la tela de una araña, o antes, desde los brillantes bocetos de Da Vinci, el hombre ha perseguido copiar la forma y perfección de la naturaleza. Esta búsqueda ha sido parte fundamental de la Ciencia, pero hoy como nunca el potencial para nuevos hallazgos e inventos crece exponencialmente. En Chile se trata de una disciplina joven pero muy prometedora que comienza a ser desarrollada en universidades a través de centros especializados, con aplicaciones que van desde copiar procesos naturales para crear nuevos combustibles, hasta materiales que buscan reproducir las propiedades del caparazón de organismos como moluscos e insectos. En este año de la Biomimética queremos invitar a todos y todas a pensar como lo haría la naturaleza, a inventar como ha hecho la evolución, a inspirarnos e imitar aquello que ya se pensó y solucionó mucho antes, incluso, que la propia humanidad existiera.
Este álbum es una iniciativa de CONICYT a través de su Programa Explora para celebrar la XXII Semana Nacional de la Ciencia y la Tecnología en Chile.
Natalia Mackenzie Felsenhardt. Directora Programa Explora de CONICYT
ASESORÍA CIENTÍFICA: Dr. Manuel Quirós Galdón. Cofundador de Biomimicry Iberia. Miembro de la Red Internacional de Biomimesis RI3+Biomimicry Network. (www.natureinspireus.com, Biomimicry Iberia). Se autoriza la reproducción parcial o total de los contenidos para fines no comerciales citando la fuente.
Contacto: Programa Explora de CONICYT Moneda 1375, Santiago, Chile
[Álbum Biomimética.
(+56-2) 236 544 00
Soluciones Inspiradas en la Naturaleza]
explora@conicyt.cl
www.explora.cl /exploraconicyt
¡Hola, Soy Gecko!
Un reptil muy intrépido al que le encaaaaantan los lugares cálidos. Todos me encuentran muy interesante, pues gracias a los millones de pelitos que tengo en mis patas puedo trepar y adherirme a distintas superficies ¡Incluso a los techos!, un poder que de seguro te gustaría tener. ¿Te imaginas? Inspirándose en mí las y los científicos han podido crear distintos tipos de cintas adhesivas súper poderosas.
¡Somos más de mil especies!
Los geckos nos caracterizamos por ser muy parlanchines, y para mí será un auténtico placer contarte lo que es la Biomimética. Con este álbum y sus láminas tengo la posibilidad de poder estar con ustedes y compartir cuáles son algunas de las grandes maravillas naturales que inspiran a la ciencia.
¿Me acompañas?
www.explora.cl
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¡Los Homo sapiens llevan evolucionando alrededor de 200.000 años. Todo este tiempo han intentado resolver problemas que la evolución ya ha resuelto!
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Qué es la a c i t é m i m o i b
Nuestro planeta es fantástico. Miles de millones de seres lo habitan, desde las profundidades de los oceános hasta las más altas cumbres, y desde los desiertos más áridos hasta el frío más extremo. La vida lleva evolucionando 3.800 millones de años sobre la Tierra y sin duda tiene mucho que contarnos. ¿Estás dispuesto a abrir tus ojos y preparar tus sentidos para descubrir lo que nos tiene que enseñar?
¡Te invitamos a descubrir la Biomimética!
¡Debemos aprender de la naturaleza! La Biomimética es mucho más que la apariencia de las cosas. Es una disciplina que imita las características de los ecosistemas y organismos naturales para desarrollar la tecnología que nos ayuda a mejorar nuestras vidas. La naturaleza no es sólo una fuente “limitada” de recursos como la madera, carne, frutas, petróleo, etc., es también un modelo en el que nos podemos inspirar para el desarrollo de nuevas tecnologías y procesos. La naturaleza es una sabia mentora que nos puede enseñar a solucionar problemas que a la evolución le tardó millones de años resolver.
¡Aprovechemos la evolución para mejorar nuestra vida!
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e t e m o r p m o c e s a ic t é im la biom con la naturaleza DISEÑO
Crearemos productos de un modo cíclico y no lineal. Todo residuo será un recurso y el concepto de basura desaparecerá. Todo será “amigable” y nada tóxico.
NUEVOS MATERIALES
Fabricaremos materiales que no se ensucien, que si se rompen se autoensamblen; que se autogeneren. ¡Nueva moda!
INFORMÁTICA
ROBÓTICA
Será un campo revolucionario donde podremos aplicar las mejores características de animales y plantas a robots con múltiples funciones como la visión nocturna, fuerza o sensorización variada. ¿Están preparados?
INGENIERÍA
La programación genética hará que los computadores auto-aprendan y mejoren su modo de programar. Con ello podrán resolver problemas cada vez más complejos y sofisticados. ¡Es como si el propio computador evolucionara!
Se crearán aplicaciones en todas las especialidades. Gracias a la nanotecnología (materiales muy muy pequeños construídos a una escala nanométrica) se podrán modificar las propiedades de los materiales, dotándolos de adherencia o dureza sorprendente.
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¿Cómo sería tu vida si nunca te bañaras?
Limpio como piel de tiburón ¡Puffff! ¡Seguro tendrías en tu piel restos de comida, chicle, tierra y millones de organismos dándose una fiesta! Mejor ni pensarlo. ¿Sabías que la piel del tiburón se limpia por sí sola? La forma de diamante de sus escamas, en contacto con el agua, genera mini turbulencias que disminuyen su resistencia y mantienen su piel limpia. Los científicos y cientifícas han creado trajes de baño para nadadores inspirados en la piel de los tiburones. Con ellos han pulverizado todos los records de natación. Pero hay más aún. Sus escamas han inspirado la creación de un sistema que inhibe el crecimiento bacteriano en materiales quirúrgicos, sin usar química ni antibióticos. ¡¡Increíble!!
¿Te imaginas vivir en un lugar con ruidosos ventiladores funcionando durante todo el día y la noche?
Voladores silenciosos El búho, al igual que otras aves rapaces nocturnas, sorprende a sus presas alimentándose de un modo silencioso, de noche cuando casi no hay luz ni ruido. El sigilo de su vuelo tiene un secreto: sus plumas tienen unas estructuras llamadas “fimbrias”, que son como flecos que consiguen romper las turbulencias del aire mitigando la posible propagación del ruido mediante el aleteo. Esto ha inspirado a grandes empresas en el diseño de ventiladores silenciosos para maquinaria de diferentes tipos.
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¿Podrá Spiderman detener un avión en vuelo?
Telas atrapa todo
Más de 3.000 tipos de arañas de una familia llamada Araneidae, construyen telas planas en círculos concéntricos yendo desde adentro hacia afuera. ¡Estas telas poseen características fantásticas! Son más resistentes que el acero y 20 veces más flexibles que el nylon. Ambas características son difíciles de replicar por las y los científicos. Se dice que si existiera una tela de araña gigante, ¡podría retener un avión en vuelo sin romperse!
¿Cuántas aves se han salvado por la “stabilimenta”?
Ventanas salva pájaros
El diseño de la tela de araña va más allá. Cada uno de sus tejidos refleja la luz ultra violeta a través de un patrón particular de la tela de araña llamado “stabilimenta”. Los seres humanos no podemos ver la luz UV pero las aves sí, gracias a ello, son capaces de esquivarlas en el bosque incluso en la oscuridad. El investigador alemán Alfred Meyerhuber y su amigo Hans Arnold, decidieron crear ventanas para edificios con “stabilimenta” para evitar que las aves choquen contra ellas. Anualmente millones de aves mueren al chocar con los cristales de edificios, siendo el segundo motivo de mortandad mundial.
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Todo lo que nos rodea tiene color, pigmentos que hacen a los objetos más atractivos, visibles, imperceptibles, informativos, etc. Pero a diferencia de otros seres vivos, los humanos fabricamos los pigmentos de un modo tremendamente contaminante.
¿Cómo colorea la naturaleza?
Color Natural Los seres vivos presentan una infinidad de pigmentos de todo tipo para las funciones más diversas: desde la melanina en el color de la piel de los humanos, hasta el licopeno que da a los tomates maduros su color rojo, haciéndolos vistosos para potenciales animales dispersores de semillas. En última instancia todos los pigmentos interactuan de manera similar: la luz blanca, al interaccionar con las moléculas del pigmento, es parcialmente absorbida y parcialmente reflejada, filtrando solo ciertas longitudes de onda, permitiendo con ello ver distintos colores. Alrededor del año 1.700, el físico Isaac Newton identificó por primera vez la característica conocida como “color estructural” en el pavo real, un ave que despierta nuestra admiración por la increíble gama de colores que tienen los machos en sus plumas. ¡Además puede, al igual que el picaflor, tener distintos tonos de color en una misma pluma!
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El cuerpo de los insectos no presenta pigmentos. Si lo vieramos aumentado con un microscopio electrónico observaríamos que su color se produce gracias a una forma o patrón estructural muy complejo que refleja sólo algunas de las ondas de luz que recibe, produciendo distintas tonalidades. A esta propiedad se le conoce como “color estructural”. Las y los científicos ya aplican este método en telas y billetes. Pronto podremos imaginar tener un automóvil con un dial que sintonizaremos para elegir un color claro en verano - menos calor en el interior - o un tono oscuro para invierno - más captación de calor. Y sin tóxicos. ¿Brillante no?
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¿
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Cómo trabaja la biomiméticA 2
4 DESCUBRE
DEFINE el CONTEXTO
LOS MODELOS NATURALES
¿Dónde? ¿Para quién? ¿Para qué? ¿Por qué?
¿Qué seres vivos realizan la función deseada? Por ejemplo, no sólo vuelan las aves, también los insectos, algunas semillas, algunos reptiles, mamíferos, etc.
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IDENTIFICA
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¿Qué función quieres que tu diseño, idea o equipo realice? Por ejemplo: volar, emitir luz, producir calor, correr mucho, protegerse.
BIOLOGIZA EL RETO ¿Cómo la naturaleza lo ha resuelto? ¿Cómo la naturaleza vuela? ¿Cómo ésta produce luz o calor?
¡Todo un desafío para espíritus científicos! 1 Imaginemos que quisieras
diseñar un modelo de traje que nos permitiera “volar”. Esta sería la función.
2 ¿La usarían deportistas
extremos en el campo donde hubiera alturas? (contexto).
4/5 Y nos lleva al estudio de numerosas especies para
descubrir la cantidad de tipos de vuelo.
7 Pensaremos en materiales que sean de producción ecológica, sin químicos ni pesticidas para la tierra, minimizando el empleo del agua y que lo podamos reciclar.
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3 La biologización nos hace preguntarnos ¿Cómo hace la naturaleza para volar?
6 Al tratar de entender algunas de ellas, emulamos
las estrategias que creemos que nos pueden servir.
8 Si al prototipar o fabricar nuestra solución detecto mejoras, repito el proceso y repaso donde puedo incorporar.
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ABSTRAE ¿Cómo lo hace el organismo elegido? En el caso del vuelo, debes saber las diferentes maneras o estrategias que la naturaleza emplea para hacerlo.
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EVALÚA la sostenibilidad
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¿Es mi diseño sostenible? ¿Genera contaminación al fabricarlo? ¿Cuánta energía requiere? ¿Podría ser solar? ¿Es beneficiosa para la vida? Esta etapa es fundamental para diferenciarla de otras aproximaciones bioinspiradas.
EMULA ¿Puedes replicar dichas estrategias en tu diseño?
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REPITE ¿Se puede volver hacia cualquiera de las etapas previas con el objeto de mejorar la idea? La metodología Biomimética no es lineal. Una vez desarrollado un prototipo o idea, puede evolucionar tal y como lo haría la propia naturaleza.
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Bioutilización Naturaleza a la carta
Implica utilizar un producto natural para solucionar un problema humano, como por ejemplo, la madera o el bambú para suelos, las plantas medicinales para uso terapeútico, etc. O emplear organismos domesticados para llevar a cabo una función determinada, como la crianza de vacas para producir leche.
Bioasistencia La naturaleza al rescate
Desde el comienzo de la agricultura, la humanidad ha domesticado plantas y animales para producir nuestros alimentos. Estos elementos naturales nos han permitido evolucionar y construir ciudades. Los primeros agricultores utilizaron animales para el arado de los campos. ¿Creerías que es posible domesticar pequeñísimas bacterias como si fueran perros o gatos? ¡Así es! La biotecnología las utiliza para tratar el agua que llega a nuestros hogares. La bioasistencia es el proceso por el que utilizamos organismos vivos, como máquinas que facilitan nuestros quehaceres.
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¡No lo mi
o es ismo!
Biomorfismo Naturaleza de moda
Desde la prehistoria, el ser humano ha buscado en la naturaleza inspiración para crear. Después de todo somos seres naturales y estamos conectados a ella. El biomorfismo consiste en la inspiración natural para dar vida a objetos que se le parezcan o representaciones de formas relacionadas con elementos de la naturaleza. ¿Te probarías alguno de estos disfraces?
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Estrellas de la Biomimética
Leonardo Da Vinci (1452-1519) No sólo era artista, también fue un gran científico. Ideó distintos artefactos voladores inspirados en murciélagos y aves. Un paracaídas y un helicóptero como resultado de sus observaciones en semillas de plantas, los vórtices del agua y sus conexiones con la energía. ¡Hoy sería un gran ingeniero biomimético!
Al Ingeniero biofísico e inventor norteamericano,
Otto Herbert Schmitt (1913 –1998), se le atribuye acuñar el término Biomimética.
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Mick Pearce Este arquitecto originario de Zimbabue, se inspiró en los termiteros que observó en su tierra natal para diseñar grandes edificios. Éstos mantienen en su interior una temperatura y humedad constante, con independencia de la temperatura exterior. ¡Gracias a las termitas!
Janine Benyus Esta bióloga estadounidense es autora de 6 libros y el más famoso es “Biomímesis: Innovación inspirada en la naturaleza”. Su contribución principal ha sido la divulgación global de esta disciplina. Si la buscas en Internet seguro encuentras muchos videos interesantes.
Marco Dorigo Creó una técnica probabilística para solucionar problemas informáticos y así buscar las mejores rutas para llegar a la información. Dorigo se basó en el comportamiento de las hormigas cuando están buscando un camino entre la colonia y una fuente de alimentos. ¿Cerebro de hormiga?
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ACTIVIDAD ACTIVIDAD
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¡
!
TUGAR, TUGAR... SALIR A BUSCAR
FORMAS Y ESTRATEGIAS NATURALES ¿Has mirado con atención la naturaleza? Ésta funciona con formas y patrones que se repiten. Además de ser muy bellos, les permiten a distintas especies sobrevivir, ahorrar energía y materiales o protegerse. Algunas de estas formas son muy comunes y se pueden ver a simple vista. ¡Aprender a detectar las formas y patrones recurrentes en la naturaleza es el primer paso para convertirte en una o un científico biomimético!
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Margarita
Panales de abejas
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Tronco de los árboles
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Caracol
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Cerebro humano
Fuente: Dr. Manuel Quirós Galdón. Cofundador de Biomimicry Iberia. Miembro de la Red Internacional de Biomimesis RI3+Biomimicry Network.
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Te animas a salir a capturar las formas de la naturaleza Toma lápiz, cuaderno y agudiza tu vista
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INSTRUCCIONES
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Presenta las 5 figuras geométricas más recurrentes en la naturaleza y un ejemplo cotidiano. (Puedes descargarlas del sitio web www.explora.cl).
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En grupos salgan al patio o al campo a la búsqueda de “tesoros” que se asemejen a estas 5 formas, si tienen lupas mucho mejor. ¡Dibújenlos!
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Como curso, péguenlos por tipo de forma en la pizarra. Destaquen los casos más comunes y los más inusuales.
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MATERIALES • Bitácora de trabajo y lápices. • Lupa.
¿Qué formas son las más recurrentes y las más inusuales?
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¿Ven las mismas formas al aumentar el tamaño con la lupa o existen puntos de vista diferentes? ¿Qué posible función puede tener esa forma en plantas, animales y hongos?
¿SABÍAS QUE…?
¿Sabes cuáles son las formas y patrones de los que te hablamos? • Formas radiales: Desde la forma de flores, estrellas de mar, pulpos, ciertas hojas, vainas, erizos y muchos otros. • Ramificación en 3: Se pueden ver en los árboles, tus pulmones, los sistemas fluviales, grietas en el barro o en los panales de abejas. • Anillos concéntricos: En los troncos de árboles, los dientes, las cebollas o en las valvas de una concha puedes encontrarlas fácilmente.
• Espirales: Las plantas presentan espirales en sus tallos, el caparazón de los caracoles, tú tienes espirales en la cóclea de tu oído, en los poros de la piel, y por supuesto, en tu ADN. • Meandros: Son formas curvas producidas por procesos dinámicos. Los ríos serpentean, pero los seres vivos también exhiben curvas similares como en los pliegues de tu cerebro.
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Cómo completar este álbum
Es muy sencillo. Para conseguir los sobres con las láminas de este álbum debes ponerte la camiseta de la Ciencia y la Tecnología, observar la naturaleza e inspirarte en ella.
¡Consigue tu álbum! ¿Cómo conseguir las láminas?
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Por cada una de las actividades de biomimética propuestas en el álbum o cualquier otra actividad que realices junto a tu curso durante la XXII Semana Nacional de la Ciencia y la Tecnología, (ej. talleres, ferias científicas, charlas, exposiciones, etc.) cada uno de los miembros de tu curso recibirá 4 sobres (con 4 láminas cada uno) para poder completar el álbum. Éstas actividades DEBEN realizarse durante el mes de octubre de 2016 y las evidencias se registrarán a través de www.explora.cl. Tu profesor/a deberá ingresar a www.explora.cl, seleccionar su región y enviar a través del formulario web la evidencia de la actividad realizada. El Proyecto Asociativo Regional (PAR) Explora de CONICYT le enviará a tu profesor/a los sobres para completar el álbum. Mientras más actividades realices más sobres puedes conseguir.
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El Profesor/a responsable del álbum debe ingresar a www.explora.cl y seleccionar la región o zona a la que pertenece.
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Deberá indicar en el formulario sus datos de contacto, el establecimiento y el número de estudiantes que participarán de la iniciativa. Cada profesor/a responsable podrá solicitar álbumes SÓLO para su curso.
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El PAR Explora de CONICYT hará llegar al profesor/a responsable los álbumes correspondientes para cada niño/a.
¿Qué sucede cuando completamos el álbum? 1
Al completar el álbum debes rellenar el cupón que encontrarás al final de cada ejemplar y tu profesor/a debe enviarlo a la dirección del PAR Explora de CONICYT correspondiente a tu localidad. Puedes ver las direcciones de envío en www.explora.cl.
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El profesor/a debe registrar a través de la web al menos 4 evidencias de actividades para que los cupones sean válidos. El PAR Explora de CONICYT definirá los ganadores, utilizando como criterio el número y calidad de las actividades desarrolladas por tu curso.
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Visita www.explora.cl y descubre los premios que tu curso y profesor/a pueden obtener ¡Participa!
Las actividades deben realizarse durante el mes de octubre de 2016 y el PAR Explora de CONICYT podrá enviar los sobres durante los meses de octubre y noviembre. EL PLAZO PARA EL ENVÍO DE EVIDENCIAS ON LINE ES HASTA EL LUNES 31 DE OCTUBRE DE 2016.
EL PLAZO PARA EL ENVÍO DE CUPONES ES HASTA EL VIERNES 18 DE NOVIEMBRE DE 2016.
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¡Celebremos juntos la Semana Nacional de la Ciencia y la Tecnología! Inspírate en la naturaleza y descubre las posibilidades que te brinda la biomimética. Entra a www.explora.cl y cuéntanos las actividades que estás realizando en tu escuela. Lo importante es que tu profesor o profesora ingrese, nos cuente acerca de la actividad y nos envíe fotografías que puede hacer con su celular. Con esta información sabremos quiénes están celebrando la Semana Nacional de la Ciencia y la Tecnología junto a nosotros, para enviarles los sobres con láminas. Quienes completen el álbum deben rellenar el cupón (al final del álbum) y enviarlo a la dirección postal del PAR Explora de CONICYT de tu región.
¡Gana una excursión científica para tu curso!
www.explora.cl 19
ACTIVIDAD ACTIVIDAD
EL JUEGO DE LA EVOLUCIÓN
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¿Sabías que los geckos provenimos de los dinosaurios? Mi familia (y la tuya) tuvo que adaptarse por miles de millones de años para tener el aspecto que tenemos actualmente y sobrevivir en el mundo que se estaba formando. Esto es lo que llaman “evolución”. Durante largo tiempo, las aves también han ido evolucionando y adaptando sus picos para poder alcanzar sus alimentos. El diseño y la efectividad de éste tiene un impacto enorme en su éxito como especie, puesto que aquellas que logran comer más alimentos con menos esfuerzo, serán capaces de migrar más fácilmente cuando llega el tiempo frío.
¿Puedes construir una tenaza muy fuerte para tomar cosas y llegar hasta un recipiente de recolección? INSTRUCCIONES
1
Diseñen herramientas para sacar la mayor cantidad de elementos posibles de una caja sin tocarlos directamente con las manos. Crearemos unas tenazas para recolectar semillas y objetos que dispondremos en distintos contenedores. Tienen para ello 5 mins.
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Conecten los palos a través de los clips para crear un sistema que se cierre cuando se aplica esfuerzo con las manos. No duden en utilizar cualquier objeto que se les ocurra, finalicen el diseño conectando las cucharas al final del sistema.
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En grupo prueben sus herramientas y durante un minuto comiencen a sacar la mayor cantidad posible, anotando en la pizarra la cantidad de “alimentos” recolectados.
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Los y las participantes modifican sus diseños para hacerlos más eficientes. ¡Hagan otra ronda!
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MATERIALES • Recipiente grande con “alimentos” y objetos de distintas características. • Cinta adhesiva. • Plasticina. • Palos de helado o lápices. • Elásticos. • Clips de papel. • Cubiertos de plástico.
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Fuente: Dr. Manuel Quirós Galdón. Cofundador de Biomimicry Iberia. Miembro de la Red Internacional de Biomimesis RI3+Biomimicry Network.
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¿SABÍAS QUE…?
Esta historia comienza hace unos dos millones de años, cuando las primeras aves llegaron a las Islas Galápagos. En el momento de la visita de Charles Darwin en 1835, los “pinzones” se habían diversificado en más de una docena de especies, cada una adaptada a diferentes nichos ecológicos. Algunos de ellos tenían picos macizos para romper semillas, otros delicados para atrapar insectos o afilados para alimentarse de sangre. Así como los picos de las aves, las palancas son máquinas simples y muy útiles. Una palanca puede ayudarte a levantar algo muy pesado o mover algo más rápido de lo que normalmente lo harías.
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C: Carga - P: Punto de apoyo - E: Esfuerzo
¿Qué diseño funcionó mejor?
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¿A qué tipo de pico se parece más el mejor diseño? ¿Cuál es el pico que puede hacer mayor fuerza?
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¿De qué manera podrías mejorar el modelo? Con tus amigos intenten evolucionar su pinza y ¡prueben el nuevo diseño!
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ACTIVIDAD ACTIVIDAD
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LAS ABEJAS CONSTRUCTORAS A TODA PRUEBA
Cada vez que recogía miel para su desayuno, el antiguo filósofo y matemático griego Pappus de Alejandría pensaba que las abejas debían estar dotadas de una cierta “sabiduría geométrica”. Pero, ¿quién podría haberles dado esta sabiduría? Muchos años después Charles Darwin llevó a cabo experimentos para intentar establecer si las abejas son capaces de construir panales perfectos usando sólo sus instintos. Estos insectos construyen estructuras alveolares que pueden contener grandes cantidades de miel. Sus panales están edificados mediante la combinación de una serie de formas hexagonales, distribuyendo el peso a través de toda la estructura y así aumentando su resistencia. ¿No sería mala idea vivir en panales no?
¿Puedes construir un panal que soporte mucho peso? INSTRUCCIONES
1
Construyan pequeños tubos cortando una hoja de papel en rectángulos de igual tamaño y pliéguenlos alrededor de un tubo pequeño.
2
Reúnan todos los tubos uno al lado del otro y péguenlos con cinta adhesiva, apretados entre sí, para formar la estructura de panal de abeja.
3
Prueben diferentes tamaños y utilicen la cantidad de tubos que quieran en su estructura.
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Prueben para ver si su estructura puede soportar el peso de un libro o cualquier otro objeto pesado.
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Junten todas las estructuras que puedan e intenten que un integrante del grupo se pare sobre a ella.
MATERIALES • Papel reciclado. • Tijeras. • Cinta adhesiva. • Libros pesados.
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Fuente: Dr. Manuel Quirós Galdón. Cofundador de Biomimicry Iberia. Miembro de la Red Internacional de Biomimesis RI3+Biomimicry Network.
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¿SABÍAS QUE…?
Las abejas en realidad construyen cilindros al igual que ustedes en la actividad. Sin embargo, es el resultado de las deshidratación de la cera lo que los transforma en perfectos hexágonos. Por otro lado la fuerza de un panal es extraordinaria. Un peine (trozo de panal) de 37 cm por 22,5 cm de tamaño, que está hecho de 40 gramos de cera, puede contener alrededor de 1,8 kg de miel. Otro dato curioso es que el avión de pasajeros A380 de Airbus utiliza una lámina de kevlar (fibra ultra resistente) con estructura de panal en las alas y las puertas, ahorrando con ello mucho peso.
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¿Cuánto peso soporta un solo tubo de papel? ¿De qué manera se puede construir un panal que pueda sostener tu propio peso? ¿Cómo podrías mejorar esa estructura?
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¿Qué otras funciones podrías darle?
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ACTIVIDAD ACTIVIDAD
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El rascacielos de Hansel y Gretel
¿Nunca te ha llamado la atención cómo es que las conchas de ciertos moluscos se adhieren a las rocas en el mar sin soltarse? Las y los científicos descubrieron hace algunos años pequeñas “esporas”, una especie de adhesivo mucoso producido por sus cuerpos, que los mantiene unidos a las rocas ayudándolos a sobrevivir, resistiendo así a todas las olas turbulentas. ¿Alguna vez has tocado una planta y quedaste con los dedos pegajosos? ¿Has visto el rastro que los caracoles dejan tras de sí? Tal vez podamos aprender del uso de los biopegamentos de la naturaleza y aplicarlo a métodos de ingeniería y construcción.
¿Puedes crear bioadhesivos con alimentos de tu cocina para crear maquetas de edificios? INSTRUCCIONES
1
Con los alimentos pegajosos creen 2 biopegamentos (algunos pueden estar listos para su uso, y otros pueden necesitar un poco de mezcla y experimentación).
2
Preparen una mesa, cubierta con un mantel plástico o diario, por si su estructura se derrumba.
3
Con los materiales de construcción comestibles crea los marcos de tus 2 edificios y ¡comienza a planificar! Ambos rascacielos deben tener una forma estructural similar y utilizar los mismos materiales, lo único que debe cambiar es el biopegamento.
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Puede ser de ayuda que refrigeres la parte del edificio que servirá de cimiento.
MATERIALES • Alimentos pegajosos para usar como biopegamentos: pueden ser cosas azucaradas como miel o mermeladas, también quesos crema u otros elementos que descubras. • Galletas, pastas secas o cualquier otro material alimenticio para utilizar como paredes de tu edificio. • Mantel desechable o periódicos.
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Fuente: Dr. Manuel Quirós Galdón. Cofundador de Biomimicry Iberia. Miembro de la Red Internacional de Biomimesis RI3+Biomimicry Network.
¿SABÍAS QUE…?
Los picorocos tienen la capacidad de adherirse tenazmente a las superficies bajo el agua por una sustancia hecha de proteínas parecidas al cemento. Se han descubierto 3 proteínas principales y hace poco encontraron una cuarta. Se cree que cada “proteína adhesiva” cumple un papel distinto y específico en la adhesión bajo el agua, y que esta capacidad de los crustáceos se consigue de manera cooperativa. La comprensión del papel específico de cada “proteína adhesiva” ayudará a entender mejor la adherencia del picoroco a las superficies para crear polímeros sintéticos similares, incluyendo adhesivos submarinos.
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¿Qué tipo de alimentos funcionan mejor? ¿Qué manera de construir es más resistente? ¿Dónde podrías aplicar el uso de biopegamentos en la vida cotidiana?
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BIOPEGAMENTO
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HAZ VOLAR TU BIOCOMETA
ACTIVIDAD ACTIVIDAD
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Cuando se descubre un nuevo dinosaurio, a menudo sólo se encuentra hasta un 30% del esqueleto, por eso es necesario comparar sus restos con los animales de la vida moderna. De esta forma podemos hacernos una buena idea de cómo el dinosaurio se comportaba o se movía. Hoy se utilizan las aves para comparar y estudiar el comportamiento y la anatomía de los dinosaurios, puesto que son los parientes vivos más cercanos. Así hemos aprendido, por ejemplo, cómo era la estructura y las proporciones de los huesos del “microraptor”, dinosaurio volador de 4 alas. 21
¡Que las aves inspiren nuestro vuelo!
¿Te atreves a diseñar un ave moderna y controlar su vuelo? INSTRUCCIONES
1
Elijan un modelo de ave que les guste, dibújenla, tomen nota de sus proporciones y la forma de sus alas y la cola.
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Usen bombillas para construir la estructura de las alas del ave y la cola.
3
Usen bombillas más fuertes u otro material ligero y rígido para hacer el cuerpo principal del ave y pegarle las alas a él, luego cubran éstas con un plástico delgado y ligero.
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Hagan una quilla para el pájaro, que es una especie de esternón que se pega adelante, en el pecho del ave, esto les ayudará con el equilibrio. Se puede hacer con un marco triangular de bombillas que después instalarán en el cuerpo del ave.
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Aten hilos largos a las alas del pájaro y pruébenlo corriendo hacia atrás mientras sostienen las cuerdas para controlar su vuelo. Con la práctica, serán capaces de controlar el vuelo del ave cambiando la forma en que se mueven los hilos.
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MATERIALES • Bombillas. • Cinta adhesiva. • Hilo de volantín o similar. • Bombillas más gruesas (por ejemplo de globo). • Bolsas de plástico reciclado. • Palos delgados. • Plastilina (opcional).
Fuente: Dr. Manuel Quirós Galdón. Cofundador de Biomimicry Iberia. Miembro de la Red Internacional de Biomimesis RI3+Biomimicry Network.
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¿SABÍAS QUE…? Se ha descubierto que las alas extendidas de las aves proporcionan un deslizamiento lento, mientras que los vuelos en flecha con las alas hacia atrás, lejos de la cabeza se utilizan para volar a altas velocidades. Por otro lado, los giros a mucha velocidad también requieren de alas hacia atrás, porque si estuvieran extendidas se romperían bajo la fuerza extrema del vuelo. Los ingenieros/as aeroespaciales tienen un montón de cosas que considerar en sus diseños, por ejemplo, incluir en los aviones alas flexibles. Sin embargo, requeriría soportes muy pesados, disminuyendo eficiencia en el consumo de combustible.
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¿Cómo crees que la forma especializada de las alas y la cola permiten al ave volar? ¿Cuál es el mejor lugar del ala para amarrar el hilo? ¿Qué ocurrirá si amarras un hilo a la cola del ave?
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Los Parasemillas
ACTIVIDAD ACTIVIDAD
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Muchas semillas caen libremente para alcanzar grandes distancias cuando se desprenden del árbol. Algunas giran sobre su eje vertical, algunas en un eje horizontal, y otras utilizan la oposición del viento como un paracaídas para no caer demasiado rápido y poder llegar lejos de donde comenzaron su viaje. Por ejemplo, las semillas del quillay tienen la forma de un ala, lo que les ayuda a reducir la velocidad a medida que caen. Esto le da tiempo al viento para mover la semilla lo más lejos que pueda. Por otro lado las semillas de diente de león y del laurel tienen pequeños apéndices con forma de pelitos, que permiten que el viento las lleve muy lejos.
Construir un dispositivo que pueda hacer caer una semilla o un objeto pequeño lo más lento posible
MATERIALES • Bombillas. • Plastilina. • Cinta adhesiva. • Papel reciclado.
INSTRUCCIONES
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Creen una vaina para llevar la semilla con las bombillas y la cinta adhesiva.
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Inspírense, seleccionen y dibujen alguna de las opciones de semillas que hay en la imagen.
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Construyan pequeñas alas o cuchillas para la vaina utilizando la bombilla u otro plástico liviano. Fíjenlo con la cinta adhesiva.
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Encuentren un lugar alto y sin viento para dejar caer el “parasemilla” y compitan con sus amigos para saber cuál llega más lejos!
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Fuente: Dr. Manuel Quirós Galdón. Cofundador de Biomimicry Iberia. Miembro de la Red Internacional de Biomimesis RI3+Biomimicry Network.
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¿SABÍAS QUE…?
Existe un deporte llamado Salto B.A.S.E. que consiste en saltar desde un lugar muy alto, planeando por los aires utilizando aletas que van acopladas a la ropa. Éstas ayudan a atrapar el viento y frenar la caída, aumentando la resistencia que el aire ejerce sobre él. Los saltadores B.A.S.E. también modifican su postura con el fin de cambiar la dirección hacia donde se deslizan. El deportista debe controlar su “ángulo de ataque” al viento para modificar su velocidad, que es el ángulo de su cuerpo respecto al viento, que también influye en la forma en que se desplaza.
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¿Cómo se mueve tu parasemillas al caer?
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¿Qué forma tiene el parasemillas que llega más lejos? ¿Cómo crearías un parasemillas para un objeto más pesado?
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ACTIVIDAD ACTIVIDAD
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La bocinasaurio
El Parasaurolophus era un gran dinosaurio que vivió durante el período Cretácico. Este dinosaurio tenía una larga cresta nasal en la parte superior de su cabeza que se curvaba hacia su espalda. Los paleontólogos piensan que el aire que aspiraba podía moverse a través de la cresta y ¡hacer sonidos bajos como los de un trombón! En alta frecuencia (vibración rápida) los sonidos tienen un tono alto, como un silbido, y en baja frecuencia (vibración lenta) suena un tono bajo, como una bocina de camión, los cuales pueden viajar más lejos que los agudos.
¿PUedes construir tu propio instrumento de viento y crear distintas melodías? INSTRUCCIONES
MATERIALES • Tubos (cartón de diferentes tamaños y formas). • Globos. • Elásticos. • Bombillas o tubos de lápices. • Tijeras.
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Encuentren o construyan un tubo. Este será el cuerpo de la bocina.
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Corten la base de un globo para que quede abierto en ambos extremos.
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Cubrir un extremo del tubo con el extremo cortado del globo.
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Inserten una bombilla en el otro extremo del globo. Usen elásticos para asegurar la bombilla y asegúrense que ambos extremos del globo estén apretados para que no se escape el aire.
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Prueben su diseño. Encuentren un gran espacio y pídanle a un amigo que se ubique a diferentes distancias a medida que soplan la bocinasaurio.
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¿SABÍAS QUE…?
¿Cómo puedes modificar el sonido del instrumento?
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¿En qué afecta el ancho del tubo? ¿En qué afecta el largo del tubo?
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¿Cuán lejos viaja el sonido que producen los instrumentos que creaste con tus amigos?
¿Por qué el Parasaurolophus necesitaba hacer sonidos fuertes que viajaran largas distancias? El Parasaurolophus probablemente viajó en grandes manadas al mismo tiempo que los grandes dinosaurios que comen carne, como el Tyrannosaurus rex. Y si uno de ellos tenía hambre, ¡Había que tener cuidado! Este tipo de sonido también lo utilizan los cetáceos como las ballenas para comunicarse y conocer qué objetos tienen cerca, un proceso llamado ecolocación, el cual ha inspirado a los sistemas de ubicación de algunos robots, que también la utilizan para saber cuándo tienen objetos alrededor, poder tomar cosas o esquivar obstáculos.
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Fuente: Dr. Manuel Quirós Galdón. Cofundador de Biomimicry Iberia. Miembro de la Red Internacional de Biomimesis RI3+Biomimicry Network.
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Acto final: El animal invisible
Cierto día, una científica se encontraba revisando videos de corales y rocas marinas cuando para su sorpresa ¡algo se movió repentinamente! No sabía que estaba en presencia de los maestros del camuflaje a nivel mundial: los pulpos. Al cambiar el color y la textura de su piel, un pulpo puede pasar desapercibido en cualquier entorno. El truco no es necesariamente mezclarse con el fondo, sino verse como algo carente de interés o desagradable, como una roca o un coral venenoso.
¿Pueden pintar un animal para conseguir camuflarlo en distintos entornos? INSTRUCCIONES
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Consigan el recorte de un animal y encuentren al menos 2 ambientes diferentes para camuflarlo.
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¡Usen lápices de colores e inicien el camuflaje de sus animales! Utiliza distintos tipos de camuflaje: uniforme, con manchas, etc.
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Péguenlo a un palo de helado y pónganlo sobre el fondo que eligieron.
MATERIALES 36
• Recortes de animales. • Lápices de colores. • Palitos de helado.
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¿Qué animales que usan el camuflaje para fundirse con su entorno conoces?
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Mira a tus animales camuflados a una longitud de un brazo de distancia. ¿Los indentificaste claramente? Si puedes ver los bordes, aléjate a unos 2 metros de distancia y pídele a un compañero/a que sostenga el animal y el fondo juntos ¿Qué ocurre?
?
¿Qué ocurre al mover el animal con el palo de helado? ¿Qué consecuencia tiene el movimiento?
¿SABÍAS QUE…?
Muchos animales tienen patrones de color en sus cuerpos que son difíciles de detectar cuando están quietos, pero cuando se mueven, son sorprendidos fácilmente. Eso es porque los seres humanos -así como muchos otros animalestienen células cerebrales especializadas que detectan el movimiento. Éstas reciben información de las células sensibles a la luz en la parte posterior del ojo, reportando cualquier movimiento en los patrones que observa. En Chile, en las Islas Desventuradas, un gran exponente del camuflaje es el pez sapo, el cual normalmente es confundido con esponjas marinas.
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Álbum
Biomimética
Fuente: Dr. Manuel Quirós Galdón. Cofundador de Biomimicry Iberia. Miembro de la Red Internacional de Biomimesis RI3+Biomimicry Network.
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CUPÓN ÁLBUM COMPLETO Nombre completo: Curso: Escuela / Colegio: Dirección:
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Álbum
Biomimética
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