Laboratorio virtual de muestreo con cuadrantes

Este laboratorio virtual de muestreo con cuadrantes corresponde a la práctica obligatoria (required practical) de AQA GCSE Biology sobre investigaciones de campo. Los estudiantes usan cuadrantes al azar para estimar la población de una especie de planta y luego recorren un transecto de banda desde la sombra del bosque hasta el sol para ver cómo la luz cambia dónde crecen las especies. A diferencia de un campo real, la simulación también muestra el recuento real. Los estudiantes pueden ver cuánto se acerca su estimación y cómo influyen en la fiabilidad el número de cuadrantes y la distribución agrupada de una especie. Funciona en un día de lluvia, en invierno o como práctica antes del trabajo de campo real.

Relación con el currículo

• AQA GCSE Biology 4.7.2.1 (niveles de organización) y su práctica obligatoria: medir el tamaño de la población de una especie común en un hábitat y usar el muestreo para investigar el efecto de un factor en la distribución de una especie. También es una práctica obligatoria en Combined Science: Trilogy.
• NGSS HS-LS2-2 (estándar de EE. UU.): usar representaciones matemáticas para apoyar explicaciones sobre la biodiversidad y las poblaciones.

Simulic no está afiliado al College Board ni a AQA, ni cuenta con su respaldo.

Antes del laboratorio (5 min)

Pide a los estudiantes que se comprometan con una predicción, en papel o como pregunta 1 del enlace de clase:

"Una línea de cuadrantes va desde la sombra profunda del bosque hasta el sol abierto. ¿Cómo cambiará a lo largo de ella el número de margaritas por cuadrante?"

La mayoría dice "más al sol", pero algunos esperan el máximo en el centro o ningún patrón. Pídeles que nombren el factor abiótico que cambia a lo largo de la línea.

Método en la simulación

El campo mide 20 m × 12 m (240 m²). Contiene margaritas, dientes de león agrupados, llantén, helechos y hierba. Todos los números de abajo son del campo con el que se abre la simulación. Campo nuevo crea otro distinto, así que pide a los estudiantes que no lo pulsen hasta terminar.

Parte A: estimar la población con cuadrantes al azar

1. Pon Hábitat en De la sombra del bosque al sol, Método de muestreo en Al azar y Especie a estimar en Margarita.
2. Pon Lado del cuadrante en 2 m y Número de cuadrantes en 40. Pulsa Muestrear automáticamente.
3. Anota la media por cuadrante y la N estimada, calculada como N = media por cuadrante × 240 m² ÷ 4 m².
4. Pulsa Borrar cuadrantes y repite dos veces. Luego haz lo mismo con Diente de león.

Especie	Prueba	Media por cuadrante	N estimada	Recuento real
Margarita	1 / 2 / 3
Diente de león	1 / 2 / 3

Parte B: transecto de banda

5. Pon Método de muestreo en En un transecto, Lado del cuadrante en 2 m, Número de cuadrantes en 10, y pulsa Muestrear automáticamente. Los diez cuadrantes se tocan, así que forman una banda de 0 a 20 m.
6. Cambia Especie a estimar entre Margarita y Helecho y anota el número en cada cuadrante.

Distancia (m)	0–2	2–4	4–6	6–8	8–10	10–12	12–14	14–16	16–18	18–20
Margaritas
Helechos

Resultados esperados

Parte A. Los recuentos reales son 141 margaritas y 142 dientes de león. En 200 pruebas de 40 cuadrantes al azar de 2 m, las estimaciones de margaritas quedaron casi siempre entre 104 y 179. Las estimaciones de dientes de león variaron mucho más, de 80 a 269, porque los dientes de león crecen en grupos. Un cuadrante o da en un grupo o no lo toca. Con cuadrantes de 1 m, la estimación de margaritas se estabiliza a medida que aumenta el número de cuadrantes: la dispersión (desviación estándar) fue de 84 plantas con 5 cuadrantes, 53 con 10, 41 con 20 y 32 con 40.

Parte B. El transecto no es aleatorio, así que todas las clases obtienen estos recuentos:

Distancia (m)	0–2	2–4	4–6	6–8	8–10	10–12	12–14	14–16	16–18	18–20
Margaritas	0	0	1	2	2	3	5	2	1	7
Helechos	9	1	4	5	3	1	1	0	0	0

Los tres cuadrantes de sombra tienen 14 helechos y 1 margarita, y los tres cuadrantes de sol tienen 0 helechos y 10 margaritas. Los recuentos saltan de un cuadrante a otro, pero la tendencia es clara. El índice de Simpson de los cuadrantes es 0,32 bajo los árboles y 0,66 tanto en media sombra como en pleno sol.

Preguntas para los estudiantes

1. (Predicción, se repite después del laboratorio) ¿Cómo cambia el número de margaritas por cuadrante de la sombra al sol?
2. En el transecto, ¿cuál es la variable independiente?
3. Con 40 cuadrantes al azar de 2 m, ¿cuál es tu estimación de la población de margaritas?
4. ¿Qué afirmación concuerda con los datos del transecto para margaritas y helechos?
5. ¿Por qué las estimaciones de dientes de león varían más que las de margaritas, y cómo podrías hacer más fiable una estimación?

Respuestas para el docente: (1) Aumenta hacia el sol. (2) La distancia a lo largo del transecto, que representa el nivel de luz. (3) Cualquier valor de 95 a 195 (recuento real 141). (4) Los helechos son más comunes en la sombra y no aparecen a pleno sol; las margaritas muestran el patrón contrario. (5) Los dientes de león crecen agrupados, así que cada cuadrante o da en un grupo o no lo toca. Usa más cuadrantes, colócalos en coordenadas aleatorias y repite y calcula la media.

Ideas erróneas frecuentes

• "La estimación debería ser igual al recuento real." El muestreo siempre tiene error. El objetivo es una estimación lo bastante cercana para comparar hábitats.
• "Pon el cuadrante donde están las plantas." Elegir los puntos sesga la estimación. Toca el campo para colocar cuadrantes a mano y compara el resultado con la colocación al azar.
• "Un transecto da el tamaño de la población." Un transecto muestra cómo se distribuye una especie. No es aleatorio, así que no debe extrapolarse a todo el campo.

Ampliación

• Elige Pradera con un sendero pisoteado y recorre el mismo transecto de 2 m a través de ella. El llantén tiene su máximo en el sendero (4 y 6 plantas en los dos cuadrantes del sendero), mientras que las margaritas bajan allí a 0 y 2. Pregunta qué especie tolera el pisoteo y por qué.
• Compara el tamaño del cuadrante: 40 cuadrantes de 0,5 m frente a 40 cuadrantes de 2 m. ¿Cuál da la estimación más estable y cuánto cuesta en tiempo de trabajo de campo?

Preguntas frecuentes

¿Por qué mis estudiantes obtienen estimaciones distintas?

Los cuadrantes al azar caen en lugares distintos cada vez, así que cada estimación es diferente. Esa es la idea: reúne los resultados de la clase y compara su dispersión con el recuento real.

¿Por qué el transecto da los mismos recuentos a todos?

Los cuadrantes del transecto están a distancias fijas a lo largo de la línea, y el campo es el mismo hasta que alguien pulsa Campo nuevo. Eso hace que la Parte B sea fácil de comprobar.

¿Puedo usarlo en lugar del trabajo de campo real?

Úsalo para enseñar el método y las matemáticas. Si tu curso exige una salida de campo, es un buen ensayo: los estudiantes llegan sabiendo por qué los cuadrantes deben colocarse al azar.

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