Experimento 4 Transpiración En las plantas el agua se transporta desde las raíces hasta las hojas, siguiendo el gradiente decreciente de potencial. La Transpiración o la pérdida de agua por las hojas, ayuda a crear un menor potencial osmótico en la hoja. El tirón resultante debido a la transpiración es el responsable del movimiento del agua desde el xilema hasta las células mesofílicas y a los espacios con aire en las hojas. La tasa de evaporación del agua desde los espacios de aire de la hoja al aire exterior depende del gradiente de potencial del agua entre la hoja y el aire exterior. Varios factores ambientales, incluyendo aquellas condiciones que influyen directamente en la apertura y cierre de los estomas, afectarán la tasa de transpiración de la planta. Este experimento se orienta a la medición de la tasa de transpiración bajo diferentes condiciones de iluminación, humedad, temperatura y movimiento del aire. Los datos se tomarán midiendo los cambios de la presión en tanto la planta absorbe agua que sube por el tallo. OBJETIVOS En este experimento usted: Biology Gas P ressure S ensor Observará como se relaciona la transpiración con el proceso completo del transporte de agua en las plantas. Usará una interfaz para el computador y el Sensor de presión de Gas para medir la tasa de transpiración. Determinará el efecto de la intensidad luminosa, la humedad, el viento y la temperatura sobre la tasa de transpiración de un corte de una planta. Figura 1 Ciencias con lo mejor de Vernier 4-1 Experimento 4 MATERIALES computador Interfaz Vernier para computador Logger Pro Sensor de presión de Gas Vernier Abrazaderas complementarias Soporte universal Cortes de planta Abrazaderas plásticas para tubo gotero o pipeta Beral Cinta métrica Cinta adhesiva Fuente de luz de 100 watt Pequeño calentador eléctrico Ventilador de baja velocidad Contenedor de aerosol Jeringa plástica cuchilla de afeitar o bisturí PROCEDURE 1. Realice el montaje que se muestra en la Figura 1, usando el soporte universal, las abrazaderas complementarias y el Sensor de presión de Gas. 2. Prepare el tubo plástico. a. Conecte la jeringa plástica a un extremo de un pedazo de manguera de plástico de 36-42 cm de largo. b. Coloque el otro extremo de la manguera en agua y use la jeringa para tirar del agua hacia arriba hasta llenar por complete la manguera. Golpea suavemente la manguera para expulsar cualquier burbuja de aire que se haya formado en su interior. Figura 2 c. Deslice una abrazadera de plástico para tubo en la manguera como se muestra en la Figura 2. d. Doble la manguera de plástico en forma de U con sus extremos hacia arriba. Retire la jeringa dejando la manguera llena de agua. 3. Seleccione una planta que tenga un tallo con un diámetro parecido al diámetro interior de la manguera plástica. Usando un bisturí o cuchilla de afeitar, corte cuidadosamente la planta a unos 2 cm por sobre el nivel del suelo. Coloque la planta bajo el agua sobre una superficie dura y haga un nuevo corte a un ángulo 45° cerca de la base del tallo. 4. Conecte la planta a la manguera. a. La manguera plástica tiene un conector de plástico blanco en un extremo que ayuda a conectarla con la válvula del Sensor de presión de Gas. Eleve el extreme de la manguera con el conector hasta que vea que el agua comienza a derramarse por el otro extremo. b. Empuje cuidadosamente el tallo cortado de la planta hacia abajo dentro del extreme de la manguera por donde el agua se está derramando. Tenga cuidado para evitar que se formen burbujas de aire entre la porción cortada de la tallo y el agua dentro de la manguera. c. Empuje el tallo de la planta tan abajo como sea posible sin dañarlo. Como mínimo hay que asegurar un centímetro del tallo de la planta dentro de la manguera. Si el tallo es demasiado grande para la manguera, córtelo a un nivel más alto donde sea menor su tamaño. Figura 3 4-2 Ciencias con lo mejor de Vernier Transpiración d. Apriete la abrazadera de manguera para que cierre tan ajustado como sea posible como se ilustra en la Figura 3. 5. Cuando la abrazadera para manguera esta cerrada en forma ajustada, invierta su planta cortada para verificar cualquier fuga. Si hay fuga de agua, coloque su planta en la posición normal hacia arriba y trate de apretar aún más la abrazadera. Importante: Asegure que la manguera esté completamente llena de agua. La columna de agua debe estar en contacto con el tallo. No debe haber aire visible en la base del tallo. Si el agua baja por la manguera alejándose del tallo después que ha sido insertado, revise si hay una fuga de agua en el sistema. 6. Conecte la manguera a la válvula del sensor. Atención: No permita que el agua entre a la válvula del Sensor de presión de Gas. 7. Asegure que la planta esté en posición vertical con la ayuda de las abrazaderas como se muestra en la Figura 1. Se debe asegurar que el corte en el tallo se encuentre a unos 8 cm por debajo del nivel del agua en el otro extremo de la manguera, tal como se ve en la Figura 1. 8. Coloque una marca en la manguera en el nivel de partida del agua para facilitar el relleno de la manguera al nivel adecuado en el Paso 17. 9. Coloque todo el sistema con la planta en un lugar donde el viento, la humedad y la temperatura se mantengan con valores razonablemente constantes. Esta será su configuración de control. 10. Permita que el sistema se ajuste al ambiente por 5 minutos. Mientras el sistema se ajusta, configure el computador. 11. Conecte el Sensor de presión de Gas a la interfaz de computador. Prepare el computador para la recolección de datos abriendo el archivo “10 Transpiración” de la carpeta Biología con Computadores del Logger Pro. 12. Revise que la base del tallo de la planta en el agua de la manguera no presenta burbujas de aire que pudieran impedir que la planta absorba agua. Si se hubiera formado una burbuja o bolsillo de aire, rellene otra vez de agua la manguera con la planta antes de iniciar la toma de datos en el Paso 13. 13. Luego que la planta se ha equilibrado por 5 minutos, haga clic en el botón Iniciar toma de datos para dar inicio a la recolección de datos. Se recolectarán datos por 15 minutos. 14. Cuando termine la recolección de datos, encuentre la tasa de transpiración de su planta. Para hacer esto, a. Mueva el puntero del mouse al punto donde los valores de la presión comienzan a disminuir. Presione el botón del mouse y arrastre el puntero hasta el fin de los datos, luego libere el botón del mouse. b. Haga clic en el botón de Ajuste Lineal , para realizar una regresión lineal. Aparecerá una caja flotante con la formula de la recta de mejor ajuste. c. Registre la pendiente de la recta, m, en la Tabla 1 como la tasa de transpiración para el control. Cierre la caja flotante. 15. (Opcional) Haga doble clic en cualquier lugar sobre el gráfico y escriba “Transpiración: Control” como el título del gráfico. Imprima una copia del gráfico. Escriba su nombre (s) y el Ciencias con lo mejor de Vernier 4-3 Experimento 4 número de copias del gráfico. 16. Diseñe un experimento para simular uno de los siguientes factores ambientales, según le asigne su profesor (a): El efecto de la intensidad de luz El efecto del viento que sopla sobre la planta El efecto de la humedad El efecto de la temperatura El efecto de otra variable ambiental identificada por usted mismo Asegúrese de tener en cuenta las siguientes preguntas en su diseño: ¿Cuál es la pregunta esencial a considerar? ¿Cuáles son las suposiciones hechas con respecto al sistema a medir? ¿Pueden ser fácilmente verificadas dichas suposiciones? ¿Las mediciones proveerán los datos necesarios para responder las preguntas bajo estudio? 17. Después de revisar el procedimiento que propone con su profesor (a), obtenga los materiales necesarios para el experimento y realice los ensayos. Rellene el nivel de agua en la manguera al mismo nivel marcado en el Paso 8. Registre sus valores en la Tabla 1. PROCESAMIENTO DE DATOS 1. Determine el área de la superficie de todas las hojas de su planta cortadas por el siguiente método: a. Corte todas las hojas (no los tallos) de su planta y determine su masa utilizando una balanza. b. Estime el área de la superficie total de las hojas en cm2 de su planta cortando una sección de hoja de 5 cm 5 cm. c. Determine la masa de esta sección de hoja y divida por 25 cm2 para encontrar la masa de l cm2 de hoja. d. Divida la masa total de las hojas por la masa de l cm2 para encontrar el área de la superficie total de las hojas. e. Registre el área de la superficie total calculada en la Tabla 1. 2. Calcule la tasa de transpiración / área de la superficie. Para hacer esto divida la tasa de transpiración por el área de la superficie de cada planta. Estos valores de tasa pueden ser expresados como kPa/min/cm2. Registre el valor tasa/área en la Tabla 1. 3. Substraiga el valor de control (tasa/área) del valor experimental. Registre esta tasa ajustada en la última columna de la Tabla 1. 4. Registre la tasa ajustada para su ensayo experimental en la pizarra para compartir con el resto de la clase. Registre los resultados de la clase en la Tabla 2 para cada una de las condiciones ambientales estudiadas. Si una condición fue estudiada por más de un grupo, tome el promedio de los valores y regístrelo en la Tabla 2. 5. Haga un gráfico de barras que muestre el efecto de las diferentes condiciones ambientales en la transpiración de agua en los cortes de plantas. Utilizando los datos de la Tabla 2 elabore el gráfico de la tasa ajustada para cada ensayo en el eje vertical (eje y) contra la etiqueta del 4-4 Ciencias con lo mejor de Vernier Transpiración ensayo en el eje horizontal (eje x). DATOS Tabla 1 Ensayo Pendiente (kPa/min) Área superficial (cm2) Tasa/área (kPa/min/cm2) Tasa ajustada (kPa/min/cm2) Experimental ______________ Control Tabla 2 Datos de la clase Ensayo Tasa ajustada (kPa/min/cm2) Luz Humedad Viento Temperatura PREGUNTAS 1. ¿Cómo se afectó la tasa de transpiración en cada una de las situaciones experimentales en comparación con la de control? 2. ¿Cuál de las variables provocó la mayor tasa de pérdida de agua? Explique por qué este factor pudo incrementar la pérdida de agua en comparación con los otros. 3. ¿Qué adaptaciones le permiten a la planta incrementar o disminuir la pérdida de agua? ¿Cómo pudieran cada una de ellas afectar la transpiración? EXTENSIONES 1. Utilizando un microscopio compuesto identifique el tejido vascular del tallo de una planta. Describa la función de cada tipo de tejido identificado. a. Obtenga una sección del tallo de la planta que usó en su experimento de transpiración. b. Utilizando un micrótomo de nuez y perno, corte cuidadosamente 6 secciones transversales del tallo de la planta. Las secciones transversales deben ser cortadas tan finas como se pueda. c. Coloque cada una de las secciones transversales en un disco o taza con una solución de Ciencias con lo mejor de Vernier 4-5 Experimento 4 etanol al 50% durante 5 minutos. d. Retire las secciones transversales del alcohol y colóquelas en un disco que contenga azul de toludina y déjelo por 5 minutos. e. Lave las secciones transversales con agua destilada y póngalas en láminas de microscopio con una gota de glicerina al 50%. Coloque otra lamina para cubrir la muestra y examine la sección transversal usando el microscopio compuesto. f. En una hoja aparte de papel haga un dibujo de la sección transversal. Identifique y etiquete los tipos de célula y tejido descritos por su profesor (a). 2. Ensaye con cortes de diferentes especies de plantas. ¿Cómo se comparan entre ellos? 3. Cuente el número de estomas/cm2 para cada una de las plantas en la Extensión 1. ¿Cómo se relaciona esto con la habilidad de transpirar agua de la planta? 4. Diseñe un experimento para estudiar la variable mencionada en la pregunta 3. 4-6 Ciencias con lo mejor de Vernier