keck sixth grade lesson plan word final 11.18.19...students start each round with their eyes closed...

11
Lesson Topic: Exploring Population Ecology Target Grade Level: Sixth Grade Though written to target sixth grade learners, you may find that this lesson is applicable to both older and younger grade levels with modification. Overview In this two‐part lesson, students will learn about population ecology and the interactions between species and the ecosystems in which they live. They will focus on how some ecosystems, such as islands, pose special survival challenges for the species that call them home. Students will participate in a modeling activity to learn more about factors that impact populations and explore how small change in isolated or fragile ecosystems can have wide impact. They will also learn the individual conservation story of the Catalina Island fox. Catalina Ecological Principle #1: What “every student should know” to be an ecologically literate world citizen Catalina Ecological Principle #3: The dominant processes of the southern California landscape Catalina Ecological Principle #4: Where things come from (water, energy, food) and where they go (waste, pollution, climate change) Catalina Ecological Principle #5: What it means to be a conservation organization on Catalina and an environmental steward worldwide Next Generation Science Standards (NGSS) Connections: Performance Expectations MS‐LS2‐4: Construct an argument supported by empirical evidence that changes to physical or biological components of an ecosystem affect populations. Science and Engineering Practices Engaging in argument from evidence in 6‐8 builds on K‐5 experiences and progresses to constructing a convincing argument that supports or refutes claims for either explanations or solutions about the natural and designed world(s). i. Construct an oral or 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 (MS‐LS2‐4). Science Knowledge is Based on Empirical Evidence

Upload: others

Post on 21-Jul-2020

0 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Keck sixth Grade Lesson Plan WORD FINAL 11.18.19...students start each round with their eyes closed and with their backs to each other. The educator will count to three. On three,

 Lesson Topic: Exploring Population Ecology 

 Target Grade Level: Sixth Grade    Though written to target sixth grade learners, you may find that this lesson is applicable to both older and younger grade levels with modification.   Overview In this two‐part lesson, students will learn about population ecology and the interactions between species and the ecosystems in which they live. They will focus on how some ecosystems, such as islands, pose special survival challenges for the species that call them home. Students will participate in a modeling activity to learn more about factors that impact populations and explore how small change in isolated or fragile ecosystems can have wide impact. They will also learn the individual conservation story of the Catalina Island fox.   Catalina Ecological Principle #1: What “every student should know” to be an ecologically literate world citizen Catalina Ecological Principle #3: The dominant processes of the southern California landscape Catalina Ecological Principle #4: Where things come from (water, energy, food) and where they go (waste, pollution, climate change) Catalina Ecological Principle #5: What it means to be a conservation organization on Catalina and an environmental steward worldwide   Next Generation Science Standards (NGSS) Connections: 

 

Performance Expectations 

MS‐LS2‐4: Construct an argument supported by empirical evidence that changes to physical or biological 

components of an ecosystem affect populations. 

Science and Engineering Practices 

Engaging in argument from evidence in 6‐8 builds on K‐5 experiences and progresses to 

constructing a convincing argument that supports or refutes claims for either explanations or 

solutions about the natural and designed world(s). 

i. Construct an oral or 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 (MS‐LS2‐4). 

Science Knowledge is Based on Empirical Evidence 

Page 2: Keck sixth Grade Lesson Plan WORD FINAL 11.18.19...students start each round with their eyes closed and with their backs to each other. The educator will count to three. On three,

  

i. Science disciplines share common rules of obtaining and evaluating empirical evidence 

(MS‐LS2‐4). 

Disciplinary Core Ideas 

LS2.C: Ecosystem Dynamics, Functioning, and Resilience 

i. 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 (MS‐LS2‐4). 

Crosscutting Concepts 

Stability and Change 

i. Small changes in one part of a system might cause large changes in another part (MS‐LS2‐4). 

 Lesson Objectives Students will define the term population ecology. Students will explore factors that limit species populations in an ecosystem such as: 

‐ Resource availability ‐ Physical habitat ‐ Other species 

Students will learn about the unique attributes of island ecology. Students will play a game that models species survival with limited resources.  Students will discuss survival pressures faced by the Catalina Island fox.    Vocabulary Abiotic: a non‐living item such as a rock; a system or area without life  Biodiversity: the variety of life within an ecosystem Biotic: a living item such as a plant; a system or area with life Carrying capacity: species population an area can support with existing resources Crepuscular: an animal that is active during dawn and dusk Endemic: a species that is found only in a single geographic area Population ecology: the study of interactions between a species population and its ecosystem  Materials Part 1: 

Population Ecology Presentation Preparation (Provided)  

Fox Skull Images: Grey Fox and Catalina Island Fox (Provided) 

If you have access to scientific specimens of fox skulls, also called biomaterials, these can be used as engaging learning tools. We have provided photos so you the activity can be conducted without biomaterials. Lamination of photos is suggested.  

Fox Images: Grey Fox and Catalina Island Fox (Provided)  

Catalina Island Fox Lesson Review (Provided) 

Graph of Channel Island Fox Populations (Provided) 

Map of Catalina Island (Provided) 

Dry Erase Markers  

Roll of bulletin board or butcher paper 

Four Cones (to mark game boundaries) 

Page 3: Keck sixth Grade Lesson Plan WORD FINAL 11.18.19...students start each round with their eyes closed and with their backs to each other. The educator will count to three. On three,

  

Blank Graph Paper (Laminated) 

Pencils 

Clipboards  Educator Preparation To prepare for this lesson:  

Print and laminate the provided photos of foxes and fox skulls.  You may also choose to use a combination of photos and specimens if you have access skulls or skull replicas. Print enough copies so there is one photo of each for every two students.  

Create two strips of paper corresponding to the size of both a gray fox and a Catalina Island fox. Students will use these strips to compare size. The strips should have a mark where the body ends and the tail begins for each fox. Make enough strips for each type of fox so there is one set for every two students.  Do not label the strips.   

o  A gray fox can grow up to 44” in length. This is the largest they can be, though some may be smaller. Of that length, 17” is tail.   

o A Catalina Island fox can grow up to 19½”. This is the largest they can be, though some may be smaller. Of that length, 11½” is tail.  

Read through the full lesson to familiarize yourself at what points to share content information from the Population Ecology Presentation Preparation in order to promote critical thinking by students.  

Make photocopies of Catalina Island Fox Review Sheet for each student. Prepare the clipboards and pencils.  

 Procedure Part 1: Learning about Catalina Island 

1. Inform students that today they will learn about ecosystems and the interaction of species within an ecosystem. Explain they’ll be learning about how ecosystems can support a certain number of individuals of each plant and animal species based on available resources. This is the study of population ecology. The carrying capacity is how many individuals of a species can ecosystem can support.  

2. Start the lesson by reviewing the vocabulary above. Explain that Catalina Island is a unique ecosystem. Using the Population Ecology Presentation Preparation review some of the elements that make Catalina and other islands a unique place for plants and animals.  

3. Give each pair of students a copy of each fox photo, the photo of the two fox skulls side by side, and a set of paper fox size strips. Ask them to recall the class discussion on island dwarfism and to look at the photos of the two species of fox. Then have them decide which paper strip matches each species. Circulate among students to help them with their decision. Ask students to report out on their discoveries and justify their selection. Lead a visual review of the photos as a class. The photos show the Catalina Island fox has a shorter snout and thinner build in addition to the body length differences observed during the paper strip activity.  

4. Students will next discuss preferred food of the Catalina Island fox. Pass out the photo of the Catalina Island fox skull. Have students work with the partners to brainstorm what this fox might eat. After working in pairs, have students share their observations with the class. Use information from the Population Ecology Presentation Preparation to guide the discussion and provide students with accurate information.  

5. Lastly, review with students the information about the threatened status of the Catalina Island fox. Have them discuss at their table or in groups of four what types of factors might have 

Page 4: Keck sixth Grade Lesson Plan WORD FINAL 11.18.19...students start each round with their eyes closed and with their backs to each other. The educator will count to three. On three,

  

contributed to the decline of Catalina Island fox populations. Once the class has successfully identified disease as a threat, share the story of the Catalina Island fox’s decline and later conservation efforts that saved the species.  

6. Tell students you’re going to conduct a class vote. Ask students if they think it is more likely for the Catalina Island fox to become extinct or the mainland gray fox to become extinct. Have students discuss this with their partner. When it is time to vote, have students raise the photo of the fox they think is more vulnerable to extinction. The answer is the Catalina Island fox due to the fragile nature of its ecosystem and isolation of its population.  Have students share their thoughts on why they selected the fox species they did. Correct any misunderstandings while validating alternative points of view that are based in evidence or sound critical thinking.   

 Evaluation: Part 1 

Students can be evaluated using the following rubric, which focuses on participation in the different discussion topics.  

Activity  1  2  3 

Participation in matching fox species to paper strip of correct 

length 

Student watches while partner participates. 

Student attempts to participate in parts of the exercise. 

Student actively participates by collaborating with his/her partner to match fox species to paper strip of correct length.    

Participation in discussion about 

Catalina Island fox diet 

Student watches and listens to others. 

Student attempts to participate in parts of the exercise. 

Student actively participates by suggesting a food source and/or demonstrates active listening while others share.  

  

Part 2: Survive like a Fox! 1. Inform students that to learn more about population ecology, they will participate in a modeling 

activity by playing a game.  2. Use content from the Population Ecology Presentation Preparation to review the important 

elements of an ecosystem (biotic and abiotic) as well as the basic elements animals need to survive (food, water, shelter). Refer to examples using animals students are familiar with in their own community. Explain that this game will focus on the survival of the Catalina Island fox.  

3. Locate a space outside to play the game with space for active movement. Set up the activity area with the use of four cones or other markers. Use the cones to mark the ends of two parallel lines about three yards long. These two lines should be 15 yards away from each other.  

 

 

 

 

 

15 yards 

Foxes  Habitat 

Essentials 

Page 5: Keck sixth Grade Lesson Plan WORD FINAL 11.18.19...students start each round with their eyes closed and with their backs to each other. The educator will count to three. On three,

  

 

4. Separate class so that ¼ of the students are a student fox and ¾ are habitat essentials. All the student foxes will start the activity standing behind one line. All habitat essential students will stand behind the other line. 

5. Each student fox needs to find three habitat essentials during the course of the multi‐round game: food, water and shelter. At the start of each round, student foxes get to choose the habitat essential for which they would like to “search”. Once selected, they cannot change until the start of the next round. During the round they will signal their choice to the other players using the following hand signals: 

a. Food: Student holds hand over his/her stomach  b. Water: Student holds hand over his/her mouth  c. Shelter: Student holds hand on the top of his/her head 

6. At the same time student foxes are selecting what they will be searching for, students selected to be habitat essentials will have to select which essential they would like to be: food, water or shelter. They will use the same hand gestures as the student foxes. Once selected, they cannot change.  

7. A good way to ensure students select randomly and don’t change their selection is to have students start each round with their eyes closed and with their backs to each other. The educator will count to three. On three, students will assume the hand gesture that matches their selection. They will then open their eyes, turn around, and wait for the educator to start the round.  

8. At the beginning of each round, all the students assemble on their respective lines. Habitat essential students do not move. While holding their gestures, student foxes will run up to a matching player, and bring him/her back behind the Fox Line. Students will need to move quickly. It’s possible there may not be enough habitat essentials for all the student foxes. The round ends when each student fox has either brought a habitat essential student back to the Fox Line, or were unable to find a habitat essential match. Student foxes that do not find a match “die” and they move to the habitat essentials team. Student foxes that did find a match live to forage another day!  

9. At the end of the round discuss the outcome. Why would a fox that “dies” become a habitat component? Review that when animals die, their decomposing bodies are naturally recycled to provide nutrients to the soil and the environment. Student foxes that live for another day are more likely to breed and continue the population. Conduct three more rounds of the activity. Students can change their choice of habitat essential each round, or keep the same one. Student foxes can make the same choice. 

10. After about four rounds explain that diseases can affect populations just as habitat essential availability. Round five will simulate disease. When students have their eyes closed, give one of the habitat essential students a black rock to hide in his/her hand. At the end of the round, the habitat essential student will whisper in the ear of the student fox they have a fatal disease. As students are learning about the Catalina Island fox, we’ll pretend this disease is Canine Distemper Virus (CDV).  The teacher will announce there is now a diseased fox in the population, but the individual will not be identified.   

11. At the start of round six, the black rock will be collected while students’ eyes are closed so the diseased student fox is not obvious.  

12. Round six will start like the other rounds. However, the diseased student fox will not go toward the habitat essential that matches his/her hand signal. Instead, s/he will tag another student fox. 

Page 6: Keck sixth Grade Lesson Plan WORD FINAL 11.18.19...students start each round with their eyes closed and with their backs to each other. The educator will count to three. On three,

  

Once tagged, both student foxes are considered “diseased” and return to the Fox Line. Only ONE student fox is tagged by each diseased student fox each round. 

13. Play for three to four more rounds. Each round a diseased student fox can tag one healthy student fox. Diseased student foxes do not collect habitat essential students but simply return to their home base.   

14. At the end of the game, consider the diseased student foxes as dead. Ask the players to evaluate what they observed happening to the student fox population as well as patterns of habitat essential use. Examples of observations include: * Sometimes there are not enough habitat essentials for all student foxes. * Sometimes there are too many of a habitat essential for student foxes to use. * Disease can move quickly through a fox population. * Diseased foxes do not use habitat essentials the same way as healthy foxes.  * Changes in fox populations can upset ecosystem balance.  

15. Use your laminated graph paper and dry erase markers to graph the results of each round of the game as related to the observations above.  

16. As a culminating activity, have students complete the Catalina Island Fox Lesson Review.   

Evaluation: Part 1 

Students can be evaluated through completion of the Catalina Island Fox Lesson Review and the following rubric. 

Activity  1  2  3 

Completion of Catalina Island Fox Review Lesson Review 

Students completes 59% or less of review questions accurately.  

Student accurately completes between 60 and 79% of review questions.  

Student accurately completes 80% or more of review questions.   

 

Page 7: Keck sixth Grade Lesson Plan WORD FINAL 11.18.19...students start each round with their eyes closed and with their backs to each other. The educator will count to three. On three,

  

Population Ecology Presentation Preparation  

The following content is provided to guide the instructional portion of the lesson. This information can be developed into a multimedia presentation, delivered with the help of a white board or overhead projector, or discussed verbally during ‘group time’ as per the educator’s discretion. Inclusion of photos or biomaterial objects in this lesson will help with instruction. These can be gathered from books, websites or fellow educators.   Lesson Introduction 

Island ecosystems are unique as well as fragile. Because they are isolated, species populations on islands are especially sensitive to environmental changes. These include changes in the physical environment, addition or loss of other species, and introduction of disease. 

Any animal requires basic habitat resource essentials for survival. These include access to food, water, and shelter. Islands may have limited amounts of needed resources. 

The Catalina Island fox is an example of an island species that was nearly extinct due to the challenges of an island ecosystem and the introduction of disease.  

 Content Discussion and Application: Endemic Species and Island Survival 

Catalina Island has over 60 endemic species. 

Invasive species are Catalina’s largest threat to these endemic species.  

Islands often have endemic species because the species of plants and animals that live on islands are geographically restricted. They are isolated from other species that might compete with them for food. They often do not face pressures from diverse or multiple predators. They rely on food resources that are unique from their mainland counterparts.  

Island animals often have no immunity to parasites and diseases that are common on the mainland. If disease enters these fragile island ecosystems it can cause significant harm to species populations. 

Islands with large tourism populations can experience even greater challenges. Catalina Island is at high risk because it receives nearly one million visitors from all over the world each year. Each visitor can pose a potential threat to this fragile island ecosystem.  

The Catalina Island fox is one example of an endemic species. It is a descendant of the mainland grey fox, but is much smaller. Its history on the Island can be traced back to about 8,000 years.  

The Catalina Island fox is an example of insular (in this case island) dwarfism, a form of allopatric speciation. Over multiple generations of breeding, smaller body sizes were more successfully at survival in this island home. Limits on food availability made a smaller size more efficient. A lack of other predators to compete with over territory and prey meant a large powerful body was not necessary for success.  In fact, the Catalina Island fox one of the smallest fox species in the United States.   

Page 8: Keck sixth Grade Lesson Plan WORD FINAL 11.18.19...students start each round with their eyes closed and with their backs to each other. The educator will count to three. On three,

  

Content Discussion and Application: The Catalina Island Fox 

Animals in any habitat may adapt their diet to take advantage of the most plentiful resources. Like its cousin the gray fox, the Catalina Island fox will eat both meat and plant materials. Deer mice, lizards, berries, and cactus fruit are just a few items that make up the diet of the Catalina Island fox.  On Catalina with a plentitude of berries and cactus fruit, plant material makes up a larger percentage of the Catalina Island fox diet than the diet of the mainland gray fox. 

The Catalina Island fox is listed as threatened on the United States Fish and Wildlife Agency’s Endangered Species List. This is one level away from being endangered. In fact, not too long ago the Catalina Island fox was almost extinct. Extinction means there are no more individuals left of a species.  

Many factors can lead to a species becoming extinct. It can be a loss of habitat, spread of disease, removal of the animal’s prey, or over hunting animals/over grazing plants. In this case, it was a disease that caused Catalina Island fox populations to dangerously decline. 

Content Discussion and Application: Catalina Island Fox Conservation 

The Catalina Island fox almost became extinct in 1999. Here is what happened: o In 1999 a massive population decline occurred due to Canine Distemper Virus spreading 

through the fox population. The virus had been introduced to the ecosystem by a non‐native raccoon that had come to the island unseen by sailboat.  

o Because the fox population was not immune to the virus, it spread rapidly. The population dropped from 1300 foxes to 100 in just a few years.  

o It was the Island’s unique geography that led to the 100 foxes escaping infection. The infection began on the eastern portion of the Island and spread quickly through bodily fluids This could be contact with urine or other waste and doesn’t even require the foxes to meet.  

o However, the narrow isthmus at the town of Two Harbors provided a natural barrier between the infected foxes on the larger portion of the Island and the healthy foxes on the smaller west end.  

o Because foxes are territorial, they don’t often venture far from their home range. This territorial behavior kept infected foxes from moving across the narrow isthmus. The virus remained contained by geography.  

o While it was lucky that 100 foxes survived, a population of 100 was not large enough for fox numbers to rebound on their own. They needed help.  

o The Institute for Wildlife Studies’ wildlife biologists took as many foxes as they could safely catch from the West End and started a captive breeding program to repopulate the island. Over the years, successful breeding resulted in enough foxes to be released and left to mate and breed on their own. There are no foxes in captivity today.  

o Today, wildlife biologists monitor fox populations as well as conduct annual live trappings of about 20% of the Island’s foxes to check fox health and deliver vaccinations. Some foxes receive radio colors so they can be monitored while in the wild.   

o As of 2018, the Catalina Island fox population has completely rebounded. There are an estimated 2000 individual foxes living on the Island.  

  

   

Page 9: Keck sixth Grade Lesson Plan WORD FINAL 11.18.19...students start each round with their eyes closed and with their backs to each other. The educator will count to three. On three,

  

Photo Resources: Types of Foxes 

               

 

   

Catalina Island Fox Urocyon littoralis catalinae 

Gray Fox Urocyon cinereoargenteus 

Page 10: Keck sixth Grade Lesson Plan WORD FINAL 11.18.19...students start each round with their eyes closed and with their backs to each other. The educator will count to three. On three,

  

Photo Resources: Fox Skulls 

                       

Catalina Island Fox Urocyon littoralis catalinae

Photo by Nicole Adams, USC Wrigley Institute

Photo by California Fish and Wildlife Catalina Island Fox 

Urocyon littoralis catalinae

Gray Fox Urocyon cinereoargenteus 

Page 11: Keck sixth Grade Lesson Plan WORD FINAL 11.18.19...students start each round with their eyes closed and with their backs to each other. The educator will count to three. On three,