Lesson 3.1"Carbon in the Global Ecosystem"

Matter and Energy in EcosystemsLesson Guides

Lesson 3.1

© The Regents of the University of California

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Reading "Carbon in the Global Ecosystem"

1. Read and annotate the “Carbon in the Global Ecosystem” article.

2. Choose and mark annotations to discuss with your partner. Once you have discussed these annotations, mark them as discussed.

3. Now, choose and mark a question or connection, either one you already discussed or a different one you still want to discuss with the class.

4. Answer the reflection question below.

When you use the strategies that are part of Active Reading, which type(s) of annotations have you found to be most helpful for better understanding science texts? (circle all that apply)

recording questions recording connections summarizing identifying unfamiliar words

Active Reading Guidelines

1. Think carefully about what you read. Pay attention to your own understanding.

2. As you read, annotate the text to make a record of your thinking. Highlight challenging words and add notes to record questions and make connections to your own experience.

3. Examine all visual representations carefully. Consider how they go together with the text.

4. After you read, discuss what you have read with others to help you better understand the text.

Matter and Energy in Ecosystems—Lesson 3.1—Activity 3–4

© 2018 The Regents of the University of California. All rights reserved. Permission granted to photocopy for classroom use.

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Homework: Increasing Carbon in the Atmosphere

In “Carbon in the Global Ecosystem,” you read that—unlike what happened in the biodome—the amount of carbon in Earth’s atmosphere is increasing. Your mission is to use the Sim to model the global ecosystem by increasing the amount of carbon dioxide in abiotic matter as much as possible.

1. Open the Sim.

2. Press PLAY to run the Sim with the default settings.

3. Make a change to increase the carbon dioxide in abiotic matter as much as possible.

4. Open Info view to find out how much carbon dioxide is in the ecosystem. Record the amount below.

Amount of Carbon Dioxide: __________________________

5.  Answer the question.

As you increased the amount of carbon dioxide in the air, what happened to the amount of carbon in other parts of the ecosystem? Explain your answer.

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Matter and Energy in Ecosystems—Lesson 3.1—Activity 5

© 2018 The Regents of the University of California. All rights reserved. Permission granted to photocopy for classroom use.

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Carbon in the Global Ecosystem L1

Scientists around the world who study Earth’s atmosphere have discovered something dramatic and alarming: an increase in the amount of carbon dioxide in our atmosphere. They are finding that the increase in carbon dioxide in our atmosphere may have worldwide effects on our climate and our oceans, which can threaten life all over the planet.

Many factories burn fossil fuels, releasing carbon into the atmosphere.

This graph shows how quickly carbon dioxide increased in Earth’s atmosphere during a 50-year period.

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L2 Carbon in the Global Ecosystem

Fossil fuels are the remains of animals and plants that died millions of years ago and were buried before they could decompose.

Where is the carbon that makes up all that carbon dioxide coming from? Carbon is an element that makes up a lot of the matter on Earth. New carbon can’t be created, so the extra carbon in our atmosphere had to come from somewhere—it must have decreased in some other part of the Earth system. But where? Humans put carbon into the atmosphere when we burn fuels like coal, oil, and gas that are found deep underground. These are called fossil fuels.

These fossil fuels make the modern human lifestyle possible. Most of the time, when we use a cell phone, drive a car, heat our homes, or turn on the lights, we are using energy that comes from burning fossil fuels. We currently depend on these fuels to power our lives, but burning them releases large amounts of carbon dioxide into the air—and that increase in carbon dioxide might jeopardize life as we know it.

Fossil Fuels

Coal, oil, and gas are called “fossil fuels” for a reason: they are the carbon-rich matter left behind by plants and animals that died millions of years ago. These plants and animals were buried deep underground before they could decompose, so decomposers never broke down the dead matter. Over millions of years, the remains of the plants and animals turned into carbon-rich fossil fuels—coal, oil, and gas. The carbon that was in the plants and animals when they died is still there; it’s just part of the fossil fuels. When we burn fossil fuels in cars, factories, or power plants, carbon that has been stored in the ground for millions of years is released into the air as carbon dioxide.

Coal is one type of fossil fuel.

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Carbon in the Global Ecosystem L3

The Carbon Cycle

Earth is a closed ecosystem. There are many different regional ecosystems on Earth, but they all share one atmosphere and one ocean. Very little matter escapes from Earth into space, and almost none enters. Since almost no carbon enters or leaves Earth’s system, and carbon isn’t being produced or used up, the amount of carbon in the system does not change. If carbon is increasing in one part of Earth’s system, it must be decreasing somewhere else.

Although carbon rarely leaves Earth’s system, carbon moves in a cycle within Earth’s ecosystem. This cycle is powered by energy. Carbon cycles from biotic matter to abiotic matter and back again. This means that carbon spends time in the air, in the ocean, in the soil, and in organisms as it moves continuously through the ecosystem. Powered by energy from sunlight, photosynthesis moves carbon from the air and

The Carbon Cycle: The arrows in this diagram show the pathways that carbon follows as it moves around the ecosystem. The black arrows show the pathways that exist naturally in the ecosystem. The large red arrow shows how humans can increase the amount of carbon in the atmosphere by burning dead matter like fossil fuels.

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water into living things. At the same time, cellular respiration moves carbon from living things to the air and water. This continuous, consistent pattern of movement is called the carbon cycle, and it is essential to the survival of life on Earth. However, human activities are altering the way carbon moves through the global ecosystem.

As people around the world burn more and more fossil fuels, a great deal of carbon from deep underground is moving into the atmosphere. Carbon in one part of the system (abiotic matter) is increasing, and as a result, carbon in another part of the system is decreasing—in this case, biotic matter, which includes dead matter. Since the entire Earth shares the same atmosphere, changes in levels of carbon dioxide affect ecosystems all over the planet.

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L4 Carbon in the Global Ecosystem

Earth is a closed ecosystem.

Adding carbon dioxide to the atmosphere can cause droughts and other changes in weather patterns.

Impacting Planet Earth All the extra carbon dioxide in the atmosphere is having many negative effects on the global ecosystem, and especially on the climate of our planet. Adding carbon dioxide to the atmosphere changes climate and weather patterns around the globe in ways that make it harder for many organisms to survive. Increased carbon dioxide causes global temperatures to rise, makes ocean water more acidic, and changes weather patterns. These changes may increase the chances of extreme weather events like hurricanes and droughts, which affect humans directly as well as the ecosystems and farms we depend on. By increasing the amount of carbon dioxide in the atmosphere, we are gambling with our very way of life.

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Leer “Carbono en el ecosistema global”

1. Lee y añade apuntes al artículo “Carbono en el ecosistema global”.

2. Escoge y marca apuntes para discutir con tu compañero/a. Una vez que hayas discutido estos apuntes, marca que los discutieron.

3. Ahora, escoge y marca una pregunta o conexión, ya sea una que ya discutiste o una diferente que todavía quieres discutir con la clase.

4. Contesta la pregunta de reflexión más adelante.

Cuando utilizas las estrategias que son parte de la Lectura Activa, ¿qué tipo(s) de apuntes has encontrado más útiles para comprender mejor los textos de ciencia? (encierra en un círculo todas las que correspondan)

apuntar preguntas apuntar conexiones resumir identificar palabras desconocidas

Pautas de la Lectura Activa

1. Piensa cuidadosamente sobre lo que lees. Presta atención a tu propia comprensión.

2. Mientras lees, añade apuntes al texto para tener un registro de tus ideas. Destaca las palabras difíciles, y agrega notas para apuntar tus preguntas y hacer conexiones con tu propia experiencia.

3. Examina cuidadosamente todas las representaciones visuales. Considera cómo se relacionan con el texto.

4. Después de leer, discute lo que leíste con otros/as estudiantes para ayudarte a comprender mejor el texto.

Materia y energía en los ecosistemas—Lección 3.1—Actividades 3–4

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Tarea: aumentos de carbono en la atmósfera

En “Carbono en el ecosistema global”, leíste que, al contrario de lo que sucedió en el biodomo, la cantidad de carbono en la atmósfera de la Tierra está aumentando. Tu misión es utilizar la Simulación para modelar el ecosistema global al aumentar la cantidad de dióxido de carbono en materia abiótica lo más posible.

1. Abre la Simulación.

2. Oprime PLAY (reproducir) para correr la Simulación con la configuración por defecto.

3. Haz un cambio para aumentar el dióxido de carbono en la materia abiótica lo más posible.

4. Abre “Info view” (Vista de información) para averiguar cuánto dióxido de carbono hay en el ecosistema. Apunta la cantidad en el siguiente espacio.

Cantidad de dióxido de carbono: __________________________

5. Contesta la pregunta.

A medida que aumentaste la cantidad de dióxido de carbono en el aire, ¿qué pasó con la cantidad de carbono en otras partes del ecosistema? Explica tu respuesta.

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Materia y energía en los ecosistemas—Lección 3.1—Actividad 5

Carbono en el ecosistema global L1

Carbono en el ecosistema globalLos/as científicos/as alrededor del mundo que estudian la atmósfera de la Tierra han descubierto algo dramático y alarmante: Un aumento en la cantidad de dióxido de carbono en nuestra atmósfera. Su investigación indica que el aumento de dióxido de carbono en nuestra atmósfera podría tener un impacto a nivel mundial sobre nuestro clima y océanos, lo que puede amenazar la vida en el planeta entero.

¿De dónde viene el carbono que compone todo ese dióxido de carbono? El carbono es un elemento que compone un montón de materia en la Tierra. No se puede crear nuevo carbono, así que el carbono adicional que se encuentra en nuestra atmósfera tuvo que venir de alguna parte, y tuvo que haber disminuido en alguna otra parte del sistema Tierra. ¿Pero dónde? Los

Muchas fábricas queman combustibles fósiles, liberando carbono en la atmósfera.

Esta gráfica muestra lo rápido que aumentó el dióxido de carbono en la atmósfera de la Tierra durante un periodo de 50 años.

El CO2 atmosférico en el Observatorio Mauna Loa

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L2 Carbono en el ecosistema global

Los combustibles fósiles son los restos de animales y plantas que murieron hace millones de años y que fueron enterrados antes de poder descomponerse.

humanos echan carbono a la atmósfera al quemar combustibles como carbón, petróleo y gas que se encuentran en la profundidad de la Tierra. Estos se llaman combustibles fósiles.

Estos combustibles fósiles hacen que el estilo de vida humano moderno sea posible. La mayoría de las veces, cuando usamos un teléfono celular, manejamos un auto, calentamos nuestros hogares o encendemos las luces, estamos utilizando energía que proviene de la quema de combustibles fósiles. En la actualidad dependemos de estos combustibles para hacer que nuestras vidas funcionen. Pero la quema de estos despide grandes cantidades de dióxido de carbono al aire, y ese aumento de dióxido de carbono podría poner en peligro la vida que conocemos.

Combustibles fósilesEl carbón, petróleo y gas son llamados combustibles “fósiles” con razón: Son la materia rica en carbono que dejaron las plantas y animales que murieron hace millones de años. Estas plantas y animales fueron enterrados profundamente en la tierra antes de poder descomponerse, por lo que los descomponedores nunca descompusieron la materia muerta. A lo largo de millones de años, los restos de las plantas y animales se transformaron en combustibles fósiles ricos en carbono, es decir, carbón, petróleo y gas. El carbono que se encontraba en las plantas y animales cuando murieron todavía está presente; es parte de los combustibles fósiles. Cuando quemamos combustibles fósiles en autos, fábricas o plantas eléctricas, el carbono que ha estado almacenado en el suelo por millones de años es liberado al aire como dióxido de carbono.

El carbón es un tipo de combustible fósil.

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Carbono en el ecosistema global L3

El ciclo del carbonoLa Tierra es un ecosistema cerrado. Existen muchos ecosistemas regionales diferentes en la Tierra, pero todos comparten una atmósfera y un océano. Muy poca materia escapa de la Tierra al espacio y casi nada de materia entra. Ya que casi nada de carbono entra o escapa del sistema Tierra, y el carbono no está siendo producido ni agotado, la cantidad de carbono en el sistema no cambia. Si el carbono aumenta en una parte del sistema Tierra, debe estar disminuyendo en otra parte.

Aunque el carbono raramente deja el sistema Tierra, el carbono se mueve en un ciclo dentro del ecosistema de la Tierra. Este ciclo funciona con energía. El carbono pasa de materia biótica a materia abiótica y viceversa una y otra vez. Esto significa que el carbono pasa tiempo en el aire, en el océano, en el suelo y en los organismos al irse moviendo de manera continua a través del ecosistema. Usando la energía de la luz del sol, la fotosíntesis mueve el

carbono del aire y del agua hacia los seres vivientes. Al mismo tiempo, la respiración celular mueve el carbono de los seres vivientes al aire y al agua. Este patrón de movimiento continuo y consistente se llama el ciclo del carbono y es esencial para la supervivencia de la vida en la Tierra. Sin embargo, las actividades humanas están alterando la forma en la que se mueve el carbono a través del ecosistema global.

Como la gente alrededor del mundo va quemando más y más combustibles fósiles, una gran cantidad de carbono subterráneo se está moviendo a la atmósfera. El carbono en una parte del sistema (materia abiótica) está aumentando y, como resultado, el carbono en otra parte del sistema está disminuyendo. En este caso, esa otra parte es la materia biótica, la cual incluye materia muerta. Ya que la Tierra entera comparte la misma atmósfera, cambios en los niveles de dióxido de carbono afectan los ecosistemas en todas partes del planeta.

El ciclo del carbono: las flechas en este diagrama muestran las trayectorias que sigue el carbono al irse moviendo alrededor del ecosistema. Las flechas negras muestran las trayectorias que existen naturalmente en el ecosistema. La flecha roja grande muestra cómo los humanos pueden aumentar la cantidad de carbono en la atmósfera al quemar materia muerta como combustibles fósiles.

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L4 Carbono en el ecosistema global

Impacto en planeta TierraTodo el dióxido de carbono adicional en la atmósfera está causando muchos efectos negativos en el ecosistema global y especialmente en el clima de nuestro planeta. Agregar dióxido de carbono a la atmósfera cambia el clima y los patrones de condiciones atmosféricas alrededor del globo de maneras que dificultan que muchos organismos puedan sobrevivir. Un aumento en el dióxido de carbono causa que las temperaturas globales se eleven, hace que el agua del océano sea más ácida y cambia los patrones de condiciones atmosféricas. Estos cambios pueden aumentar las probabilidades de eventos meteorológicos extremos como huracanes y sequías, los cuales afectan directamente a los humanos, así como también los ecosistemas y granjas de los que dependemos. Al aumentar la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera, estamos apostando con nuestra propia forma de vida.

Agregar dióxido de carbono a la atmósfera puede causar sequías y otros cambios en los patrones de condiciones atmosféricas.

La Tierra es un ecosistema cerrado.

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