¿Necesitan clorofila las hojas para vivir? Teach article

Traducido por Silvia Manzanero. En la próxima clase de fotosíntesis, prueba estos sencillos experimentos con plantas variegadas.

Talipariti tiliaceum
Arbusto de bhendi variegado,
Talipariti tiliaceum

Imagen cortesía de Gurinder
Singh

¿Son conscientes tus alumnos de los siguientes conceptos?

  • Las plantas producen alimento mediante la fotosíntesis.
  • Las hojas son verdes porque contienen un pigmento verde (la clorofila).
  • Sin clorofila no puede darse la fotosíntesis.

Si los alumnos se creen estos enunciados, ¿qué van a pensar cuando vean una hoja blanca? A lo mejor se hacen un lío y puede que se pregunten cómo es posible que una hoja blanca, que no parece tener clorofila, produzca su propio alimento. Y puede que pregunten: «¿Cómo sobrevive una hoja blanca?»

Vamos a describir ciertas maneras sencillas de usar plantas variegadas (por ejemplo, el bhendi variegado Talipariti tiliaceum) para investigar la relación entre la presencia del pigmento verde, la producción de alimento y el crecimiento de la hoja.

Al investigar estas relaciones podemos plantear dos hipótesis. Una es que las hojas blancas crecen menos porque tienen menos clorofila, que es necesaria para que se dé la fotosíntesis. La hipótesis alternativa es que las hojas blancas, o las partes blancas de las hojas, crecen igual, porque las hojas contienen una densa red de vasos que llevan el alimento de una parte de la hoja a la otra y de las hojas verdes a las blancas.

Las siguientes actividades sugieren formas distintas de investigar las dos hipótesis. Las actividades surgieron de un proyecto dirigido a investigar cómo aprenden ciencias los alumnos escolares cuando formulan sus propias cuestiones e intentan contestarlas por medio del diseño y ejecución de sus propias investigaciones. En un principio, diseñamos experimentos basados en lo que creíamos que los alumnos iban a preguntar al abordar el problema del arbusto variegado. A continuación, charlamos con varios alumnos para enterarnos de las preguntas que de hecho formulan. Luego organizamos un taller de tres días para escolares de 11 a 13 años, durante el cual realizaron algunas de las actividades que habíamos diseñado, además de investigar algunas de sus propias preguntas como “¿son más delgadas las hojas blancas?” y “¿se marchitan antes las hojas blancas?”.

Algunas actividades no llevan más de media hora; otras investigaciones pueden durar varios días o años. No precisan nada más que el material básico escolar y se dirigen a escolares entre nueve y 14 años; algunas se pueden adaptar a alumnos hasta los 19 años.

¿Son más pequeñas las hojas blancas que las verdes?

leaf
Figura 1. El área se puede
medir colocando la hoja en
un papel milimetrado

Imagen cortesía de Karen
Haydock

Esta actividad, recomendada para alumnos de 9 a 14 años, proporciona una manera adecuada de integrar la ciencia y las matemáticas al motivar a los alumnos a aprender cómo medir el área superficial de los objetos irregulares.

  1. Selecciona ejemplos representativos de hojas blancas y verdes.
  2. Mide y anota el tamaño de cada hoja.
  3. Compara lo que miden las hojas blancas y verdes.

Hay que dejar que los alumnos planteen sus propios métodos para determinar el tamaño de las hojas, como comparar tamaños poniendo una hoja sobre otra o utilizar papel milimetrado para medir las superficies (figura 1).

Vimos que la utilización de un método de muestreo inadecuado puede dar lugar a resultados incorrectos. Puede que los alumnos pequeños no entiendan que encontrar una sola hoja blanca que es más pequeña que una hoja verde carece de la evidencia necesaria para generalizar. Si toda la clase hace mediciones y los resultados son variados, los alumnos se tendrán que enfrentar a las contradicciones que se presenten. Incluso en ese caso, puede que ciertos alumnos ignoren las evidencias incongruentes por considerarlas “erróneas”. Puede que esta sea una buena ocasión para discutir conceptos elementales de estadística y probabilidad. Los alumnos pueden debatir qué tipo de muestreo consideran “justo”, como elegir a propósito las hojas de ciertos tamaños de una rama, o usar un determinado número de hojas.

Para que la investigación sea significativa hay que usar una estadística más sofisticada, siendo más adecuada para alumnos mayores (entre 16 y 19 años).

¿Es la mitad blanca de una hoja más pequeña que la mitad verde?

folded leaf
Figura 2. Al doblar la hoja se
puede ver si la mitad más
verde es más grande que la
mitad más blanca

Imagen cortesía de Karen
Haydock

Ciertas hojas tienen una mitad que es mucho más blanca que la otra. Si la falta de pigmento verde retrasa el crecimiento, cabe esperar que la mitad blanca sea más pequeña. Para contestar a esta pregunta no hay ni que arrancar las hojas. Sólo hay que doblar con cuidado cada hoja por la mitad, a lo largo de la vena central, y observar qué mitad es más grande (figura 2). Esta sencilla actividad la pueden realizar hasta los alumnos de 9 años.

Hicimos la prueba con docenas de hojas variegadas del arbusto, y no encontramos ni una sola hoja en la que la mitad más blanca fuera tan grande como la mitad más verde, lo cual indica que las zonas blancas de las hojas crecen menos.

leaf
Figura 3. Las zonas donde
sobresale el borde de la hoja
del bhendi corresponden a
las zonas verdes

Imagen cortesía de Karen
Haydock

También observamos que las zonas donde sobresale el borde de las hojas variegadas corresponden a las zonas verdes (figura 3), apoyando la conclusión de que las zonas blancas crecen menos. Sería interesante ver si estas diferencias también se observan en otras plantas variegadas.

¿Pesan menos las hojas blancas que las verdes?

Si las hojas blancas producen menos alimento, cabe esperar que pesen menos.

  1. Selecciona hojas blancas y verdes del mismo tamaño (no es fácil).
  2. Con ayuda de una balanza electrónica, apunta el peso de cada hoja.
  3. Seca las hojas y apunta otra vez el peso. Asegúrate de que sabes cuál es cuál.

Lo que nos sorprendió fue que algunas hojas verdes frescas pesaban considerablemente menos que las hojas blancas del mismo tamaño. Pero cuando estaban secas, las hojas blancas solían pesar menos que las verdes. Esto indica que al principio las hojas blancas contenían más agua, pero que las hojas verdes tenían más materia (peso en seco). Parecía que las hojas blancas habían producido (o al menos almacenado) menos alimento.

¿Son más finas las hojas blancas que las verdes?

Cabe esperar que las hojas blancas sean más finas que las verdes.

  1. Selecciona parejas de hojas blancas y verdes del mismo tamaño.
  2. A un alumno con los ojos cerrados se le da un par de hojas (figura 4). ¿Qué hoja tiene más grosor, la blanca o la verde?
  3. Repite la prueba con todos los pares de hojas.
  4. Cada alumno puede realizar la prueba con una par de hojas. También se puede investigar si el método es objetivo haciendo que varios alumnos determinen el grosor de cada par de hojas.

Llegamos a la conclusión de que en general las hojas blancas son más delgadas que las verdes, y puede que sea porque no son capaces de producir suficiente alimento y de recibir suficiente alimento de otras hojas.

feeling leaves
Figura 4. Haciendo la prueba del grosor en las hojas blancas y verdes
Imagen cortesía de Karen Haydock

¿Se marchitan antes las hojas blancas que las verdes?

leaves in soil
Las ramas de hojas blancas,
verdes o mezcla de blanco y
verde antes y después de
pasar la noche en un terreno

Imagen cortesía de Karen
Haydock

Si las hojas blancas dependen del alimento que les proporcionan las verdes, cabe esperar que las hojas blancas sobrevivan menos tiempo cuando se las separa de la planta.

  1. Corta una rama que sólo tiene hojas verdes, una que sólo tiene hojas blancas y una con hojas verdes y blancas.
  2. Pon las tres ramas en botellas de agua y déjalas ahí hasta el día siguiente.
  3. Opcional: repite los pasos 1 y 2 usando agua templada para un grupo de tres ramas y agua fría para el otro.
  4. Opcional: corta tres ramas más y déjalas en un terreno regado hasta el día siguiente.
  5. ¿Qué pasará al día siguiente si comparamos las hojas de los tres tipos de ramas?

Vimos que las ramas de hojas blancas eran mucho menos firmes que las de hojas verdes, mientras que las ramas de hojas blancas y verdes tenían una firmeza intermedia, confirmando nuestra predicción.

Nuestras conclusiones

En general, concluimos que las zonas blancas de las hojas variegadas del bhendi crecen menos. Aunque es evidente que las hojas blancas reciben alimento de las hojas verdes a través del sistema de transporte de la planta, parece que no es suficiente para compensar su capacidad fotosintética menor.

¿Cómo sobreviven las plantas variegadas? La respuesta más sencilla podría ser que las personas las mantenemos artificialmente. ¿Podrán tus alumnos encontrar ejemplos de plantas variegadas silvestres?

Ahora te toca a ti

Esperamos que este artículo te inspire a realizar estas actividades y otras parecidas. Por ejemplo, ¿qué otras cuestiones podrían investigar tus alumnos usando el bhendi u otras plantas variegadas?

Nos gustaría saber cómo adaptas estas actividades a tu entorno educativo y si has llevado a cabo otros experimentos en el colegio utilizando plantas variegadas. Por favor, escribe tus comentarios a continuación.

Alternativas al bhendi

Hemos utilizado una variedad variegada de  T. tiliaceum, una planta que se cultiva frecuentemente en Maharashtra, India, conocida en Marathi como bhendi (no hay que confundirla con el bhendi u okra, una planta comestible con el mismo nombre porque las flores son parecidas). Pero se pueden utilizar muchas otras variedades variegadas de plantas ornamentales.

  • Gingko variegado (Gingko biloba variegatum)
  • Arces variegados (como Acer davidii Hansu suru o Acer platanoides variegatum)
  • Aralia elata ‘Aureovariegata’
  • Higuera payaso (Ficus aspera)
  • Ciertas variedades de Caladium
  • Ciertas variedades de Dracaena
  • Ciertas especies de Hosta.

El uso de especies distintas nos dio resultados ligeramente distintos. Esto hace que nuestras conclusiones sean todavía más interesantes: ¿será que no todas las especies de hoja variegada presentan un menor crecimiento en las zonas blancas?

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Resources

Author(s)

Cuando llevaron a cabo este trabajo, los tres autores eran miembros del Homi Bhabha Centre for Science Education (HBCSE), que forma parte del Tata Institute of Fundamental Research en Mumbai, India.

Kranti Patil trabajaba de asistente de proyecto tras completar un Master en horticultura.

Gurinder Singh está haciendo el doctorado en educación de las ciencias, e investiga cómo aprenden ciencias los estudiantes de secundaria cuando se les da la oportunidad de definir sus propias cuestiones a investigar, o incluso sus propios temas y contextos a explorar.

Karen Haydock es profesora de universidad y desde 1985 ha trabajado en India de  investigadora, experta en educación, científica, profesora y artista, tras completar el doctorado y estudios postdoctorales en biofísica en EEUU. Está escribiendo un artículo de investigación con Gurinder sobre cómo preguntan y responden sus propias cuestiones los alumnos, en el que se incluyen algunos resultados obtenidos en el taller de tres días mencionado en este artículo.


Review

En este artículo se muestran muchas actividades prácticas que se pueden utilizar para enseñar cómo funciona la fotosíntesis. Además de proporcionar a los alumnos un entendimiento más profundo de la fotosíntesis, las mediciones y cálculos que requieren algunos experimentos se podrían utilizar para integrar las ciencias y las matemáticas. El artículo se podría utilizar asimismo como punto de partida para explicar el método científico y cómo trabajan los investigadores.


Mireia Güell, España




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