miércoles, 10 de abril de 2013

La importancia de la fotosintesis en los seres vivos. Experimento

Fotosíntesis y los seres vivos

SITUACION PROBLEMA: ¿Cómo se benefician los seres vivos con el proceso de fotosíntesis?
HIPOTESIS: El  proceso de fotosíntesis que se lleva a cabo en las plantas produce como resultado  carbohidratos (glucosa y otros) y  oxigeno (O2), a partir de dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O); transformando la energía lumínica (luz solar) en energía química; y este O2 es el mismo que utilizamos los seres vivos para respirar.

OBJETIVOS:
ü  Demostrar el beneficio que obtienen los seres vivos del proceso fotosintético.
ü  Observar los cambios presentados en cada uno de los peces en las diferentes condiciones.
ü  Llevar la bitácora de observaciones.


MARCO TEORICO:

La Fotosíntesis captura la energía de la luz solar para convertir las moléculas inorgánicas de dióxido de carbono y agua en moléculas orgánicas de alta energía como la glucosa y el oxígeno.
6CO2 + 6H2O + Energía Luminosa ------------------  C6 H12 O6 + 6O2

Se lleva a cabo en dos fases:
Fase primaria o lumínica
La fase lumínica de la fotosíntesis es una etapa en la que se producen reacciones químicas con la ayuda de la luz solar y la clorofila.
La clorofila es un compuesto orgánico, formado por moléculas que contienen átomos de carbono, de hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y magnesio.
Estos elementos se organizan en una estructura especial: el átomo de magnesio se sitúa en el centro rodeado de todos los demás átomos.
La clorofila capta la luz solar, y provoca el rompimiento de la molécula de agua (H2O), separando el hidrógeno (H) del oxígeno (O); es decir, el enlace químico que mantiene unidos al hidrógeno y al oxígeno de la molécula de agua, se rompe por efecto de la luz.
El proceso genera oxígeno gaseoso que se libera al ambiente, y la energía no utilizada es almacenada en moléculas especiales llamadas ATP. En consecuencia, cada vez que la luz esté presente, se desencadenará en la planta el proceso descrito.

Fase secundaria u oscura
La fase oscura de la fotosíntesis es una etapa en la que no se necesita la luz, aunque también se realiza en su presencia. Ocurre en los cloroplastos y depende directamente de los productos obtenidos en la fase lumínica.
En esta fase, el hidrógeno formado en la fase anterior se suma al dióxido de carbono gaseoso (CO2) presente en el aire, dando como resultado la producción de compuestos orgánicos, principalmente carbohidratos; es decir, compuestos cuyas moléculas contienen carbono, hidrógeno y oxígeno.
Dicho proceso se desencadena gracias a una energía almacenada en moléculas de ATP que da como resultado el carbohidrato llamado glucosa (C6HI2O6), un tipo de compuesto similar al azúcar, y moléculas de agua como desecho.
Después de la formación de glucosa, ocurre una secuencia de otras reacciones químicas que dan lugar a la formación de almidón y varios carbohidratos más.
A partir de estos productos, la planta elabora lípidos y proteínas necesarios para la formación del tejido vegetal, lo que produce el crecimiento.
Cada uno de estos procesos no requiere de la participación de luz ni de la clorofila, y por ende se realiza durante el día y la noche. Por ejemplo, el almidón producido se mezcla con el agua presente en las hojas y es absorbido por unos tubitos minúsculos que existen en el tallo de la planta y, a través de éstos, es transportado hasta la raíz donde se almacena. Este almidón es utilizado para fabricar celulosa, el principal constituyente de la madera.
El resultado final, y el más trascendental, es que la planta guarda en su interior la energía que proviene del Sol.  Esta condición es la razón de la existencia del mundo vegetal porque constituye la base energética de los demás seres vivientes.
Por una parte, las plantas son para los animales fuente de alimentación, y, por otra, mantienen constante la cantidad necesaria de oxígeno en la atmósfera permitiendo que los seres vivos puedan obtener así la energía necesaria para sus actividades.
Si los químicos lograran reproducir la fotosíntesis por medios artificiales, se abriría la posibilidad de capturar energía solar a gran escala. En la actualidad se trabaja mucho en este tipo de investigación. Todavía no se ha logrado sintetizar una molécula artificial que se mantenga polarizada durante un tiempo suficiente para reaccionar de forma útil con otras moléculas, pero las perspectivas son prometedoras.


http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/44/Seawifs_global_biosphere.jpg/350px-Seawifs_global_biosphere.jpg
Imagen que muestra la distribución de la fotosíntesis en el globo terráqueo; mostrando tanto la llevada a cabo por el fitoplancton oceánico como por la vegetación terrestre.

Infografía:

PROCEDIMIENTO:
El experimento se lleva a cabo con 4 peces de la especie Shubunkin Goldfish, originario de Japón con coloración calica (fondo azulado con parches en colores violeta, rojo, naranja, amarillo y café con manchas negras), los cuales son muy activos y resistentes a las variaciones de temperatura y  condiciones del agua y no requieren de ningún cuidado en particular lo  que nos permitirá hacer su observación durante el tiempo que dure  la práctica.
Ø  La pecera  cuadrada contiene el pez No. 1  (color naranja con negro)  y el pez No. 2 (color rojo, blanco y negro), ubicada cerca de una ventana donde le da la luz solar en horas de la tarde, adicionada de gravilla y algas elodea que permiten que se lleve a cabo el proceso de fotosíntesis.
Ø  La pecera redonda contiene el pez No. 3  (color naranja con toques negros), y el pez No. 4 (color rojo con naranja),  ubicada cerca de una ventana, la cual deja pasar la luz solar en horas de la tarde, adicionada solo de gravilla (no contiene algas).
Ø  Diariamente a las 5pm se les suministra una lenteja de comida a cada pecera.
Ø  Cada dos días se le cambia la mitad de agua, por agua filtrada y reposada al sol, para que el agua se enriquezca de oxígeno.
Ø  Observaremos y anotaremos en la bitácora (fig. 2), diariamente los cambios que se vayan presentando en cada uno de los ambientes, en cuanto al aspecto,  la actividad, la forma de recibir la  alimentación y si se observan o no cambios de color con respecto al inicial.
Ø  Se llevara una bitácora por cada pez No 1, 2, 3 y 4.
Ø  La toma del peso se hará al inicio del experimento y dos veces al mes (cada dos semanas), hasta finalizar el experimento; para lo cual colocamos en la gramera una taza con agua y la pesamos, anotamos el valor y luego introducimos el pez y volvemos a pesar, anotamos el valor y la resta de estos dos datos nos da el valor del peso neto de cada pez, se repite el mismo procedimiento con cada uno.


Peces de la pecera cuadrada:
El pez No. 1 (de color naranja con negro) obtuvo un peso de 259 (taza con agua) y 262 g (taza con agua y pez) resultando un peso neto de 3g.   
El pez No. 2 (color rojo, blanco y negro)  pesó 231 g (taza con agua) y 237 g (taza con agua y pez) obteniendo un peso neto de 6g.
Peces de la pecera redonda:
El pez No. 3  (color naranja con toques negros) pesó 267 g (taza con agua)  y 271 g (taza con agua y pez) arrojando un peso neto de 4g.
El pez No. 4  (color rojo con naranja), pesó 386 g (taza con agua) y 391 g (taza con agua y pez) obteniendo un peso neto de 5g
BITACORA FOTOSINTESIS

MES
Febrero
Aspecto
Actividad
Alimentación
Color
Peso

Día/Pez
1
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Bitácora Fotosíntesis
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Aspecto
Actividad
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Color
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3.5
6.3

5
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Aspecto:
N  Normal: Piel lisa y brillante.
M  Mal: Piel opaca y/o lacerada.
Actividad:
N  Normal: Movimientos alegres, enérgicos y continuos.
R  Regular: Movimientos lentos, suaves y/o discontinuos.
M  Mal: Falta de movimiento.
Alimentación:
N  Normal: Se alimenta activamente.
R  Regular: Se alimenta poco.
M  Mal: No se alimenta.
Color:
S  Si: Cambio de color inicial.
N No: No cambio de color inicial.
Peso:
Se coloca el peso en gramos.


RESULTADOS:
Ø  Los peces que contiene la pecera  cuadrada, el pez No. 1  (color naranja con negro)  y el pez No. 2 (color rojo, blanco y negro), ubicada cerca de una ventana donde le da la luz solar en horas de la tarde, adicionada de gravilla y algas elodea, al finalizar el experimento se encuentran activos en sus movimientos, su piel se ve lisa y brillante, se alimentan bien, conservan su color, tienen un peso de 5.3g y 6.3g, respectivamente.

Ø  Los peces de la  pecera redonda, el pez No. 3  (color naranja con toques negros), y el pez No. 4 (color rojo con naranja),  ubicada cerca de una ventana, la cual deja pasar la luz solar en horas de la tarde, adicionada solo de gravilla (no contiene algas), permanecieron activos en sus movimientos, se alimentaban bien, su piel era lisa y brillante, conservaron el mismo color desde el inicio del experimento; pero el pez No 3 desde el día 18 (marzo 28) empezó a hacer movimientos menos activos y discontinuos, permanecía en el fondo de la pecera, no subía a alimentarse, su piel se tornó opaca y tirante hasta  el día 21 que amaneció muerto; el pez No. 4 sobrevivió al finalizar el experimento pero permanece algo activo  en el fondo de la pecera y tiene un peso de 5g .

CONCLUSIONES:
·       Las algas y la luz solar de la pecera cuadrada permitieron la producción de O2 que los peces No. 1 y No. 2 necesitaban para sobrevivir.
·       El pez No. 3  de la pecera redonda no sobrevivió sino 18 días, pues  la cantidad de O2 que obtenía del agua no fue suficiente, seguramente por eso los últimos días permaneció en el fondo de la pecera.
·       También se pudo evidenciar que las algas (elodea) crecieron gracias al proceso fotosintético.
·       El pez No. 4 por falta de oxígeno no era tan activo como los otros.
Importancia biológica de la fotosíntesis
 La fotosíntesis es uno de los procesos bioquímicos más importante de la biósfera porque:
v La síntesis de materia orgánica a partir de la materia inorgánica se realiza fundamentalmente mediante la fotosíntesis; luego va pasando de unos seres vivos a otros mediante las cadenas tróficas, para ser transformada en materia propia por los diferentes seres vivos.
v Transforma la energía luminosa en energía química, necesaria y utilizada por los seres vivos
v En la fotosíntesis se libera oxígeno, que será utilizado en la respiración aerobia.
v El equilibrio necesario entre seres autótrofos y heterótrofos no sería posible sin la fotosíntesis.
Se puede concluir que la diversidad de la vida existente en la Tierra depende principalmente de la fotosíntesis.

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