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En el estudio de la dinmica de los ecosistemas tiene un papel predominante el conocimiento de los ciclos biogeoqumicos. En este trabajo se ha realizado un anlisis de estos contenidos desde criterios disciplinares y didcticos, inclui-dos los libros de texto, que ha conducido a una serie de consideraciones para su enseanza. Como sntesis de los aspectos anteriormente citados, se han identificado algunas cuestiones clave sobre los ciclos biogeoqumicos, que se deberan considerar al planificar su enseanza en Educacin Secundaria, desde la perspectiva de algunos problemas socioambientales de relevancia actual.

Palabras clave: Ciclos biogeoqumicos; Educacin Secundaria; Contenidos; Pro-blemas ambientales; Libros de texto.

* Departamento de Didctica de las Ciencias Experimentales. Universidad de Murcia. mjaen@um.es; peg06616@um.es* Artculo recibido el 22 de diciembre de 2011 y aceptado el 20 de junio de 2012.

Introduccin

Existe un amplio consenso sobre la necesi-dad de superar un modelo de enseanza de las ciencias, basado esencialmente en la difusin y repeticin, por otro con mayor potencial para desarrollar las competencias y capacidades fun-damentales para los ciudadanos del siglo XXI, sin embargo este objetivo no parece haberse al-canzado en la actualidad.

Para lograr este propsito, es muy impor-tante que el docente tenga acceso a propuestas didcticas flexibles y adaptables a diferentes contextos educativos, que le permitan plantear su docencia desde otro modelo diferente y dis-

tanciado del manejo del libro de texto como nica gua (Campanario y Otero, 2000).

Adems, hemos de tener en cuenta que el es-tudio de los procesos naturales se debe proyec-tar desde enfoques globalizadores que permi-tan abordar nuestro planeta como un sistema complejo, constituido, a su vez, por subsistemas interrelacionados e interdependientes; hacien-do especial nfasis en los efectos producidos por las actividades humanas (Mayer, 1995).

Acercar estos contenidos a contextos reales, contribuir a asociar la ciencia con problem-ticas sociales y ambientales actuales, y ayudar a los estudiantes a ser conscientes del papel del ser humano en una sociedad en continuo cam-

El papel de los ciclos biogeoqumicos en el estudio de los problemas ambientales en Educacin Secundaria

Patricia Esteve*

Mercedes Jan*

pp. 77-88

Universidad de Murcia

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80 INVESTIGACIN EN LA ESCUELA 2013(ISSN 0213-7771)

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bio. Este enfoque podra incrementar el inters de los estudiantes por el papel de los ciclos bio-geoqumicos en la dinmica de los ecosistemas y considerar su relevancia en el funcionamien-to global del planeta.

El estudio de los ciclos constituye una par-te fundamental del tema de los ecosistemas. Su importancia radica en su gran potencial para proyectar una realidad compleja y dinmica. Aunque las relaciones de la biota, que se deta-llan en el estudio de las cadenas trficas, son los contenidos predominantes, ser indispensable el estudio de los ciclos biogeoqumicos para comprender las conexiones entre todos ele-mentos de la ecosfera (biota, hidrosfera, geos-fera y atmsfera).

As pues, esta idea de dinamismo e inte-rrelacin deber ser clave en la seleccin de los contenidos dirigidos al estudio de los ciclos bio-geoqumicos en diferentes niveles educativos. Es muy importante que los estudiantes adquieran la capacidad de construir e interpretar relaciones multifactoriales e interdependientes, que pro-movern una visin cientfica del funcionamien-to de los procesos naturales (Mrquez, 2006).

Estas ideas se contraponen con los enfoques reduccionistas y compartimentados que domi-nan en las programaciones de Biologa, a pesar de las evidencias que indican que estos plantea-mientos fracasan al indagar sobre situaciones complejas, en las que intervienen multitud de factores interrelacionados entre s (Porln y otros, 2010).

La complejidad de los modelos tericos que explican el funcionamiento de los ciclos bio-geoqumicos, hace necesaria una alta capacidad de abstraccin que permita interpretar de for-ma adecuada las relaciones e interacciones que se producen en la interfase biosfera/atmsfera/geosfera/hidrosfera (Del Carmen, 1999; Maldo-nado y otros, 2007). As, al plantear la enseanza de estos contenidos, hemos de tener en cuenta los requerimientos cognitivos necesarios para la comprensin del papel de los ciclos en la natu-raleza y las caractersticas de los alumnos a los que va dirigida.

Tambin ser necesario plantear actividades en las que los alumnos puedan desarrollar des-

trezas relacionadas con el razonamiento ana-ltico, el pensamiento creativo o la argumen-tacin. Fruto de esta combinacin, se podra alcanzar una capacidad crtica cimentada en conocimientos cientficos, que resulta impres-cindible para lograr posicionamientos respon-sables ante los problemas ambientales de actua-lidad (Pereiro y Jimnez, 2001).

La mayora de los alumnos utilizan unos modelos mentales sencillos para explicar las re-laciones entre los distintos componentes de los ecosistemas. No tienen en cuenta las relaciones de los seres vivos con el biotopo, simplemen-te lo consideran como el lugar en el que viven determinados organismos, fundamentalmente animales y plantas, sin tener en cuenta a los se-res humanos como integrantes de este medio natural (Shepardson y otros, 2007).

Sin embargo, los libros de texto de se-cundaria se centran en la descripcin de los componentes y factores que intervienen en los ecosistemas, lo cual dificultar la construccin de un modelo dinmico coherente con la rea-lidad interactiva de los procesos naturales (Ji-mnez, 2000).

Las ilustraciones de estos textos llevan a percibir la idea de ciclo como una secuencia lineal de fenmenos rgida y cerrada, indepen-diente de las condiciones en las que tiene lugar, y finalista (Maldonado y otros, 2007). Sin em-bargo, los ciclos son sistemas complejos, suje-tos a cambios de origen natural y otros relacio-nados con actividades humanas, que a su vez introducen cambios en el sistema, que generan nuevos cambios (Jan, 2004).

Segn Mrquez (2006) los ciclos se deben entender como una sucesin espacial y tempo-ral de fenmenos naturales peridicos, donde ha de abordarse su relevancia a nivel global, incluyendo al ser humano como elemento sig-nificativo.

En este trabajo, nuestra intencin es anali-zar referentes que puedan servir posteriormen-te en la planificacin y diseo de propuestas didcticas para la enseanza en secundaria.

Todas las problemticas sealadas sobre la enseanza/aprendizaje de los procesos bio-geoqumicos y su papel en la naturaleza hacen

EL PAPEL DE LOS CICLOS BIOGEOQUMICOS EN EL ESTUDIO DE LOS PROBLEMAS AMBIENTALES...79

inevitable un estudio sobre el enfoque de estos contenidos y sus relaciones ms significativas.

En este sentido, hemos realizado un anlisis desde el punto de vista disciplinar y didctico que nos ha permitido considerar la adecuacin de estos contenidos en los libros de texto, y se-alar las ideas ms relevantes sobre los ciclos que hemos de considerar en su enseanza, con especial atencin a las problemticas socioam-bientales actuales.

Los ciclos biogeoqumicos desde el punto de vista disciplinar

Para el anlisis de contenidos hemos utiliza-do los criterios aportados por la lgica discipli-nar implcita en distintos manuales cientficos y artculos (Schlesinger, 2000; Odum, 1985; Co-linvaux, 1986; Spiro y Stigliani, 2003 y Marino y otros, 2008). Esto nos ha permitido identificar y estructurar las cuestiones clave, establecer su relacin con otras disciplinas y conocer su sig-nificacin a nivel social y ambiental.

Desde un punto de vista general podemos sealar lo siguiente:

Los ciclos biogeoqumicos representan un sistema complejo de relaciones con un gran potencial para proyectar la realidad dinmica de los ecosistemas. Permiten incorporar las co-nexiones con el suelo, biosfera, la atmsfera y la hidrosfera, as como las interacciones entre todos estos elementos, generando un mapa de profusas relaciones en el que se puede eviden-ciar de forma clara la interdependencia existen-te entre los componentes de los ecosistemas y as promover un enfoque sistmico de los pro-cesos naturales.

Su estudio se contextualiza diferenciando ambientes terrestres, acuticos, marinos y mix-tos (como humedales o estuarios). Bajo esta organizacin, se presentan todos los elementos (nitrgeno, carbono, fsforo, oxgeno y azufre) actuando en su conjunto, resaltando el proceso de reciclado biogeoqumico.

La biota, se presenta centrada en los pro-ductores primarios, debido a sus importantes intercambios, y a su funcionamiento como base

trfica del ecosistema y punto de partida de los flujos de energa. En este mbito, la estructu-racin de la biota y sus estrategias fisiolgicas tienen gran relacin con la disponibilidad de nutrientes, lo que puede vincular directamente los ciclos biogeoqumicos y los procesos de in-tercambio de materia y energa en la naturaleza.

En esta lnea, tambin ser muy impor-tante, a nivel de biosfera, la consideracin de escenarios futuros en estos ecosistemas, tenien-do en cuenta el cambio global.

En un anlisis de mayor profundidad he-mos identificado los conceptos ms relevantes, las conexiones, organizacin, aplicaciones, etc. Las ideas clave en los ciclos biogeoqumicos son las siguientes:

Importancia del nivel molecular. Las con-figuraciones moleculares que conforman la base de la bioqumica, como la glucosa o el ATP, entre otras, son de gran importancia biolgi-ca. A escala de ecosistema, es la diversidad me-tablica la que permite la transferencia de los elementos entre los distintos compartimentos. Por ejemplo la biodisponibilidad de distintos elementos est asociada a distinta