Actividad experimental 2. Tercera etapa
El papel del suelo y del agua en la nutrición autótrofa
Preguntas generadoras:
- ¿De qué se alimentan las plantas?
Se alimentan de glucosa que obtienen a través de la transformación de materia inorgánica a través de la fotosíntesis.
- ¿De qué manera participa el suelo en la nutrición autótrofa?
A través de él se obtienen sales minerales necesarias para el óptimo desarrollo de la planta.
- ¿Cuál es la función del agua en la nutrición autótrofa?
Hidrata las estructuras de la planta, además de que de él obtiene el hidrógeno que será utilizado para la transformación de materia.
Planteamiento de las hipótesis:
Todas plantas necesitan contar con los minerales necesarios para poder desarrollarse óptimamente, estas las obtienen del suelo, donde la raíz juega un papel muy importante, pues sin ella no se lograría la absorción no solo de estos compuestos, sino también de la molécula de agua, la cual además de hidratar las células de todas las estructuras, juega un papel importante en el proceso de la fotosíntesis.
Introducción
Los antiguos griegos creían que las plantas eran comedoras de suelo y que de alguna manera lo transformaban (al suelo o a la tierra) en material de la planta. Para comprobar esta hipótesis, en el siglo XVII el holandés Jean- bapsiste Van Helmont planto un sauce llorón que pesaba 2.25 kg. En una enorme maceta que contenía 91 kg. De tierra. Rego el árbol con regularidad durante 5 años y después volvió a pesar tanto el sauce como la tierra por separado. El árbol pesaba 76.5 kg. Y la tierra solo unas pocas onzas menos que los primeros 91kg, van Helmont concluyo que el aumento en el peso del árbol se debió sobre todo al incremento del agua. El agua en efecto es un elemento de vital importancia para la planta, pero van Helmont ignoraba que el agua y el dióxido de carbono (que absorben las hojas) combinados en presencia de la luz del sol producen carbohidratos, la principal materia orgánica de las plantas. La mayor parte de agua que entra en una planta se vapora en las hojas. Al igual que todos los órganos de la planta, las raíces llevan a cabo la respiración celular, proceso que utiliza oxígeno y elimina dióxido de carbono.
Cuando el dióxido de carbono se difunde entre las hojas a través de los estomas, entonces las plantas adquieren el carbono; del aire reciben el oxígeno, pero los demás elementos esenciales los absorben de suelo mediante las raíces. Ne sería exagerado confirmar que la vida terrestre depende de la calidad y la capacidad del suelo para proporcionar a las plantas lo que necesitan.
Se define el termino suelo como una mezcla de partículas minerales, filtración de material orgánico, organismos vivos, aire y agua, que juntos apoyan el crecimiento de las plantas. Los tres primeros componentes de un buen suelo agrícola van siempre juntos de manera que hay espacios para el aire y el agua. Si el suelo contiene partículas de diferente tamaño, habrá mayores espacios para el aire, del cual las raíces captan el oxígeno.
Lo ideal es que el agua de adhiera a las partículas por acción capilar y no se llenes los espacios.
La formación de suelo se debe a la acción de los elementos de las rocas en la corteza terrestre. Gracias a ella, primero se rompe gradualmente la roca para reducirla a escombros y luego a partículas de suelo. Algunos de estos procesos son puramente mecánicos, como el ciclo del descongelamiento de hielo o el triturado de roca contra roca por la acción de los glaciares o el flujo de los ríos.
Otras fuerzas consisten en efectos químicos, por ejemplo, cuando la lluvia acida filtra (lava) componentes solubles de roca, o cuando el oxígeno se combina con el hierro de las rocas.
Además de estas fuerzas, los organismos también cumplen una función importante en la formación de suelo. Líquenes y musgos se desarrollan en roca pura y atrapan partículas que más tarde permitirán el surgimiento de pastos, hierbas y otros organismos vivos del suelo. Cuando los animales mueren, bacterias y hongos se encargan de degradar sus restos.
El humos o descomposición de materia orgánica empieza a acumularse y proporciona elementos a las plantas, su acides también filtra minerales de las rocas. La formación del suelo toma mucho tiempo. En condiciones ideales y dependiendo del tipo de material parental (la roca original) así como de varios procesos de trabajo, apenas un centímetro del suelo puede desarrollarse en el transcurso de 15 años.
Hay numerosos tipos de animales en el suelo. Los más grandes como sapos, serpientes, topos tejones y conejos alteran y mezclan los suelos al construir sus madrigueras. Los animales más pequeños como las lombrices de tierra ingieren las partículas más finas del suelo y las eliminan en la superficie como restos de gusano. Las lombrices de tierra cooperan también en el reblandamiento y oxigenación de del suelo.
Los microorganismos del suelo, como protozoarios, hongos, algas y bacterias, se encargan de la descomposición final de restos orgánicos en el humus a nutrimentos inorgánicos. Cabe recordar que las plantas carecen de la capacidad de usar el nitrógeno atmosférico y que las bacterias del suelo cumplen con esa esencial función pues ayuda a que las plantas dispongan del nitrato.
Transporte del agua:
El agua y los minerales entran a la raíz de la planta en dos formas:
Pueden viajar a través de los poros de las paredes celulares, pero entonces deben entrar a las células endodérmicas debido a la franja caspariana. Como alternativa agua y minerales pueden entrar por los pelos radiculares y moverse de una célula a otra.
El trasporte de minerales también se puede hacer a través de una membrana plasmática endodérmica.
Finalmente llegan al xilema, que contiene traqueidas y elementos de vaso. Estos son más grandes que las traqueidas y están aglutinados uno sobre otro para formar vasos que se expande de las raíces a las hojas.
El agua que entra a las células de la raíz crea una presión positiva llamada presión de la raíz. Su funcionamiento es nocturno y tiende a empujar a la savia del xilema hacia arriba.
También puede ser responsable de la exudación cuando se fuerza a alas gotas de salir de los extremos de la vena por los bordes de las hojas.
Aunque en algunos casos la presión de la raíz puede contribuir al movimiento del agua, hacia arriba, no se considera que sea el mecanismo por el cual pueda llegar hasta la parte superior de los arboles más altos. Después de una lesión o poda, en especial en primavera, algunas plantas perecen que “sangraran” como exudados de agua desde ese sitio. Este fenómeno es resultado de la presión desde la raíz.
Objetivo:
Material:
1 vaso de precipitados de 1000 ml
1 probeta de 100 ml
1 espátula
1 vidrio de reloj
1 agitador
4 envases de plástico de 250 ml aproximadamente
Regla en milímetros
Tezontle
Material biológico:
Plántulas de frijol
Tierra
Sustancias:
Nitrato de calcio
Sulfato de magnesio
Fosfato de potasio monobásico
Agua destilada
Equipo:
Procedimiento:
A. Preparación de la solución hidropónica.
Pesa 1.2 gr de nitrato de calcio, agrega 5 gr de sulfato de magnesio y añade 3 gr de fosfato de potasio monobásico. Disuélvelos en agua destilada y afóralos a 1 litro.
B. Siembra de las plántulas.
Selecciona doce plántulas de frijol y mide la longitud inicial de cada una. Después enumera cuatro envases de plástico (de aproximadamente 200 o 250 ml) y siembra tres plántulas por envase, con los sustratos que a continuación se mencionan:
· En el envase 1 agrega tierra hasta cubrir las raíces de las plántulas y añade 10 ml de agua de la llave.
· En el envase 2 acomoda el tezontle hasta cubrir las raíces de las plántulas y añade 10 ml de agua destilada.
· En el envase 3 coloca tezontle hasta cubrir las raíces de las plántulas y añade 10 ml de agua de la llave.
· En el envase 4 vierte la solución hidropónica y acomoda las plántulas cuidando de que las raíces queden sumergidas.
NOTA: Es importante que cada clase riegues y midas las plántulas, durante el tiempo que te indique tu profesor.
Para regar las plántulas añade:
· Agua de la llave a los envases 1 y 3
· Agua destilada al envase 2
· Solución hidropónica al envase 4.
NOTA: Recuerda que se debe agregar la misma cantidad de agua o de solución hidropónica en los 4 envases, según sea el caso.
Resultados: Completa la siguiente tabla:
Recipiente 1 Suelo + 10 ml de agua de la llave | Recipiente 2 Tezontle + 10 ml de agua destilada | Recipiente 3 Tezontle + 10 ml de agua de la llave | Recipiente 4 Solución hidropónica | |
Medición inicial | 0.2 cm | 0.5 cm | 0.3 cm | 0.3 cm |
Medición 1 | 0.2 cm | 2 cm | 1.5 cm | 0.8 cm |
Medición 2 | 0.2 cm | 8 cm | 5 cm | 1 cm |
Medición 3 | 0.2 cm | 19 cm | 13 cm | 5 cm |
Medición 4 | 0.2 cm | 35 cm | 20 cm | 15 cm |
Medición 5 | 0.2 cm | 50 cm | 32 cm | 27 cm |
Medición 6 | 0.2 cm | 65 cm | 49 cm | 47 cm |
Análisis de los resultados:
El suelo contiene elementos necesarios para el crecimiento y desarrollo de la planta.
En él, se encuentra una mescla de partículas minerales, filtración de material orgánico, organismos vivos, aire y agua, que juntos apoyan el crecimiento de las plantas. La mayoría de estas partículas son materia inorgánica que entra a la planta con ayuda del agua, conde van disueltas.
El agua entra a la planta por medio de la raíz y es conducida por los poros del tallo hasta las hojas de las plantas, donde se realiza el proceso fotosintético, asi el tipo de suelo en el que se encuentren las plantas así como el agua con la que son tratadas influye directamente en el desarrollo de las mismas.
Así, el suelo y el agua, juegan un papel importante en la nutrición autótrofa, aclarando que estos no son el alimento de las plantas, sino, son materia prima que está involucrada directamente en los procesos químicos para la realización de la fotosíntesis por las plantas.
Replanteamiento de las predicciones de los alumnos:
El papel que juega el suelo y el agua en el proceso de fotosíntesis es de suma importancia, pues el agua aporta el hidrógeno para la formación de la glucosa, alimento de las plantas, además de requerir de compuestos encontrados en el suelo y que no pueden llegar directamente solidos por la raíz, pues sin la ayuda del disolvente universal no podrían ser absorbidos siquiera por la raíz y transportados por el tallo hasta las hojas.
Conceptos clave: Plántula de frijol, nutrición autótrofa, crecimiento, hidroponía, suelo.
Plántula de Frijol: es una pequeña planta obtenida por micropropagación in vitro o por cultivo de meristemos de frijol.
Nutrición Autótrofa: Es el proceso de alimentación, mediante el cual, las plantas algas y algunas bacterias que contienen clorofila, captan y transforman la energía luminosa del sol, en energía química, que por último queda acumulada en moléculas de glucosa.
Crecimiento: Incremento coordinado de la masa de los componentes esenciales de una célula. En una población de células es el incremento coordinado del número de células. Se mide por cómputo del número de células, por incremento del peso seco en un intervalo de tiempo o por, la incorporación de sustancias particulares a la biomasa durante un tiempo determinado.
Hidropónia: es un método utilizado para cultivar plantas usando soluciones minerales en vez de suelo agrícola. La palabra hidroponía proviene del griego, hydro = agua y ponos = trabajo. Las raíces reciben una solución nutritiva equilibrada disuelta en agua con todos los elementos químicos esenciales para el desarrollo de la planta. Y pueden crecer en una solución mineral únicamente o bien en un medio inerte como arena lavada, grava o perlita, entre muchas otras.
Suelo: se define el termino suelo como una mescla de partículas minerales, filtración de material orgánico, organismos vivos, aire y agua, que juntos apoyan el crecimiento de las plantas.
Relaciones. Este tema es clave porque le permite al alumno comprobar que las plantas crecen en diferentes sustratos y que el agua y el suelo no son en sí mismos, los alimentos de la planta.
Referencias:
TOVAR, María Eugenia. Programa de Biología III. México: 2006. PP. 35
Mader, Sylvia, 2008. Biología. Edit: mc Graw Hill. México, p.952
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