MEDIDA DE LA TRANSPIRACIÓN EN LUZ Y OSCURIDAD. EFECTO DE LA CAPA LIMÍTROFE.

GUIÓN DE LA PRÁCTICA.

1. INTRODUCCIÓN.

La transpiración es el flujo de vapor de agua desde las plantas a la atmósfera. Dicho flujo tiene lugar a través de la cutícula (transpiración cuticular) o a través de poros, de diámetro regulable, que se encuentran en los estomas (transpiración estomática). Los estomas se abren en luz, lo que permite el intercambio de gases durante la fotosíntesis, y se cierran en oscuridad. En condiciones estables (en ausencia de viento), las moléculas de vapor de agua que pierde la planta se disponen de manera ordenada en torno a la cutícula o los estomas. Esta disposición en régimen laminar se denomina capa limítrofe y es un importante freno a la transpiración.

El potómetro es un dispositivo sencillo que permite medir la transpiración. Consiste en un depósito de agua (un tubo flexible en la figura de la derecha) conectado a un trozo de planta (hoja o rama) por un lado, y por otro a una pipeta. La pérdida de agua desde la planta a la atmósfera se transmitirá a través de la columna de agua a la pipeta. El desplazamiento del menisco, hacia abajo en el dibujo, en un intervalo de tiempo, representa el volumen de agua transpirado. La transpiración es un flujo, y la forma correcta de expresarlo es referido a la superficie de intercambio que presente la hoja.

2. EL EXPERIMENTO ¿CÓMO SE HACE?

Se trata de medir la transpiración en luz y en oscuridad. El tratamiento en luz se repetirá en condiciones atmosféricas estables (sin viento) o en régimen turbulento (con viento) que rompan la capa limítrofe.

Se tomará una hoja de ricino por grupo. El tallo se introducirá en un potómetro, comprobando bien que no hay fugas de agua. La hoja se someterá sucesivamente a luz y a oscuridad, en presencia o ausencia de corriente de aire, anotándose la variación del menisco cada 5 minutos (4 medidas por tratamiento). Es conveniente dejar la hoja previamente un tiempo sometida al tratamiento (15 minutos) antes de hacer las medidas.

Para estimar la superficie de la hoja se obtendrá el contorno de la misma sobre una hoja de papel de filtro y se recortará. Al mismo tiempo se recortará un trozo de papel de filtro de superficie conocida (10cm x10 cm). A continuación se pesarán ambos trozos de papel y se deducirá la superficie de la hoja utilizada en el ensayo.

3. EXPRESIÓN DE LOS RESULTADOS.

·         Los valores de transpiración se expresarán en gr de H2O por m2 y por hora. La siguiente tabla te será útil para anotar ordenadamente los resultados obtenidos y hacer los cálculos adecuados.

·         Elabora una tabla con los valores medios de la tasa de transpiración (de todos los grupos) y las desviaciones estándar. Los resultados se entienden mejor si se representan en forma de histograma, en los que la variable dependiente es la transpiración (media y desviación estándar) y la independiente los distintos tratamientos.

4. DISCUSIÓN.

Contesta, de manera razonada, las siguientes preguntas:

1. ¿Cuál es el control en este experimento?

2. ¿Cuál es el efecto del viento sobre la transpiración?

3. ¿Qué porcentaje de agua se pierde por los estomas y cuánto a través de la cutícula?

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

1. MATERIAL Y MÉTODO.

En este experimento, se usaron los siguientes materiales:

·         Hoja de ricino.

·         Potómetro.

·         Pipeta calibrada.

·         Tubo relleno de agua.

·         Bolsa de basura negra.

·         Tubo de aire.

·         Alcohol.

·         Túnel de viento.

·         Tapón de plástico.

·         Parafilm.

Antes de empezar con el experimento, se ha de coger a la hoja, y calcular la superficie. Esto es sencillo usando una simple regla de 3. Primero se coge la hoja, y se le dibuja el contorno en un papel. Cuando se ha hecho el contorno, se recorta. Se coge el contorno, y se pesa en una báscula. Previamente se habrá cortado un cuadrado, que digamos 10x10 cm y se pesará.

Al tener ambos pesos, y uno de las superficies, se calcula fácilmente la superficie de la hoja: siendo la superficie de la hoja, el peso del contorno de la hoja, la superficie conocida del cuadrado, y el peso del cuadrado en cuestión.

·         Se ha de coger la hoja, y colocar el tapón amarillo en el tallo de la hoja.

·         Se colocará el tapón de plástico en el tallo para que no haya pérdidas de agua cuando hagamos mediciones. Si no fuese suficiente con eso, se le pondrá una o más capas de parafilm para evitar que haya pérdidas.

·         Después de haber colocado el tapón de plástico, se llenará de agua el tubo de plástico, que estará conectado con la pipeta calibrada, y se introducirá en ella la hoja (hasta donde hayamos puesto el tapón de plástico). Se asegurará que no haya ninguna burbuja de airé, ya que si lo hubiera, podría causar que los resultados del experimento fuesen erróneos. Nos aseguraríamos que el agua llegase hasta donde empiezan las marcas en la pipeta calibrada, y cuando así sea, se puede empezar con el experimento.

v  EXPERIMENTO CON LUZ Y SIN TURBULENCIA.

·         Se colocará a la planta en el túnel de viento, que estará sin corrientes de viento, y se le dejará allí durante 10 minutos, para que la planta se acostumbre al medio, y no sufra un shock, con el consiguiente estrés que ello supone.

·         Después de haber esperado 10 minutos, se hará una marca en la pipeta calibrada, marcando exactamente donde se encuentra el nivel del agua. Este proceso se repetirá en un total de 4 veces, con una diferencia de tiempo entre cada una de ellas de 5 minutos.

·         Cuando hayan pasado en total 30 minutos desde que se introdujo a la planta en el tubo de aire, se la retira, y se toman las mediciones.

·         Se tomarán las mediciones y se apuntarán en la tabla de resultados.

·         Si fuera necesario para la siguiente medición, se limpiarán las marcas de rotulador con alcohol.

v  EXPERIMENTO CON LUZ Y CON TURBULENCIA.

·         Se colocará a la planta en el túnel de viento, que estará con corrientes de viento activadas, y se le dejará allí durante 10 minutos, para que la planta se acostumbre al medio, y no sufra un shock, con el consiguiente estrés que ello supone.

·         Después de haber esperado 10 minutos, se hará una marca en la pipeta calibrada, marcando exactamente donde se encuentra el nivel del agua. Este proceso se repetirá en un total de 4 veces, con una diferencia de tiempo entre cada una de ellas de 5 minutos.

·         Cuando hayan pasado en total 30 minutos desde que se introdujo a la planta en el tubo de aire, se la retira, y se toman las mediciones.

·         Se tomarán las mediciones y se apuntarán en la tabla de resultados.

·         Si fuera necesario para la siguiente medición, se limpiarán las marcas de rotulador con alcohol.

v  EXPERIMENTO SIN LUZ Y SIN TURBULENCIA.

·         Se colocará a la planta en la bolsa de basura, y se le meterá dentro del armario, o en su defecto en un espacio sin luz, y se le dejará allí durante 10 minutos, para que la planta se acostumbre al medio, y no sufra un shock, con el consiguiente estrés que ello supone.

·         Después de haber esperado 10 minutos, se hará una marca en la pipeta calibrada, marcando exactamente donde se encuentra el nivel del agua. Este proceso se repetirá en un total de 4 veces, con una diferencia de tiempo entre cada una de ellas de 5 minutos.

·         Cuando hayan pasado en total 30 minutos desde que se introdujo a la planta en el tubo de aire, se la retira, y se toman las mediciones.

·         Se tomarán las mediciones y se apuntarán en la tabla de resultados.

·         Si fuera necesario para la siguiente medición, se limpiarán las marcas de rotulador con alcohol.

2. RESULTADOS.

A partir de los datos obtenidos a partir de las sucesivas repeticiones  del experimento vamos a calcular las tasas, para ello solo vamos a utilizar los datos sombreados ya que son los que nos parecen más correctos.

También vamos a calcular la tasa de transpiración de las tres situaciones:

En el siguiente gráfico representamos los datos obtenidos de la tasa de transpiración de las tres situaciones, donde hacemos referencia a la media y a la desviación típica:

Tras oír los consejos de los profesores descartamos usar los datos de todos los grupos excepto el 4 y 10 (marcadas en oscuro en la tabla). Esto se debe a la incoherencia mostrada por los datos del resto de grupos cuyas causas se detallarán a continuación.

Algunas de las posibles causas de que muchos de los datos hayan sido erróneos son los siguientes:

·         Falta de suministro de agua a la planta, por restricción del tallo o daño del mismo por la manipulación en la práctica. La intensidad de la transpiración depende del suministro de agua a la planta, si falta agua disminuye el agua transpirado.

·         Falta de suministro de energía, puede darse el caso que la posición dentro de la campana de extracción con respecto a los focos no fuese la adecuada.

·         Gradiente de concentración o presión de vapor.

·         Magnitud de las resistencias. El viento aplicado a la hoja no habrá sido el suficiente como para romper la capa limítrofe y con ello un no aumento de la transpiración.

·         Estrés producido a la planta durante su manipulación. La planta responde ante situaciones de peligro, con lo que puede cerrar los estomas y con ello fallo en los datos.

·         Fallo humano en la toma de datos o mediciones del tiempo.



3. CONTESTACIÓN A LAS PREGUNTAS.

1. ¿Cuál es el control en este experimento?

En este experimento sería Luz y estabilidad, a partir de los datos que nos pueda aportar este control se sacarán los demás datos (Luz-viento y oscuridad).

2. ¿Cuál es el efecto de viento en la transpiración?

La interacción entre factores ambientales y endógenos determina la intensidad transpiratoria. En este caso el viento puede romper la capa limítrofe de la hoja con ello rompiendo la resistencia que oponía a la transpiración.

Además, si inicialmente las hojas están más frías que el aire, el viento puede aumentar la transpiración; si están más calientes, al enfriarlas, puede disminuirlas.

3. ¿Qué porcentaje de agua se pierde por los estomas y cuánto a través de la cutícula?

Teniendo en cuenta que de nuestras 10 réplicas solo tomamos 2 como correctas las siguientes cuentas ya son inválidas. Sin embargo, como respuesta al ejercicio se pueden calcular estos valores con las medias de nuestras 2 réplicas.

Tomaremos el valor de control como el agua que se pierde por los estomas y cutícula. Y tomaremos el valor de la transpiración en oscuridad como el agua que se pierde por la cutícula únicamente, luego:

El valor del error es muy alto debido a las altas desviaciones típicas (solo 2 réplicas aceptadas con alta disparidad).

4. COMPROBACIÓN TEÓRICA. REFLEXIONES.

Con este experimento hemos estado midiendo la regulación temporal de las aberturas estomática bajo diferentes situaciones.

Al meter la hoja en un cajón hemos simulado una situación de oscuridad (ausencia de luz solar, noche) ya también con luz artificial (día). Por la noche, cuando no hay fotosíntesis y, por tanto, no existe demanda de por el CO₂ en el interior de la hoja, las aberturas estomáticas se reducen, impidiéndose la pérdida innecesaria de agua, por ello en el experimento nos han dado unos valores inferiores a los de la situación Luz-estabilidad y Luz-viento. Por la mañana, cuando el suministro de agua es abundante y la radiación solar favorece la actividad fotosintética, la demanda por el CO₂ en el interior de la hoja es grande, y los poros estomáticos están muy abiertos, disminuyendo la resistencia estomática a la difusión de CO₂, con ello un incrementos de la tasa transpiratoria.

La transpiración tiene una doble función; en primer lugar, origina la corriente transpiratoria que transporta rápidamente los nutrientes minerales desde las raíces a las partes aéreas en crecimiento y, en segundo lugar, enfría las hojas cuando el tiempo es caluroso, o la luz, potente.

Con respecto al factor luz, la radiación intensa calienta la superficie foliar lo que origina un gradiente de presión de vapor más acusado, aumentando la transpiración.

La resistencia estomática a la difusión limita la tasa transpiratoria. La resistencia foliar se refiere al flujo de vapor a través de los estomas y la cutícula. Se considera que la resistencia foliar consta de dos resistencias conectadas en paralelo:

·         La resistencia estomática depende del número de estomas por unidad de área foliar, así como de su geometría y del grado de abertura. Las variaciones en la abertura estomática se producen como consecuencia de cambios en la turgencia de las células oclusivas.

·         La resistencia cuticular depende de las características de la cutícula foliar. Una resistencia cuticular elevada se asocia con cutículas gruesas o enriquecidas con materiales hidrófobos; no es controlada por la planta como lo es la resistencia estomática y disminuye con el aumento de temperatura y de la humedad relativa.

Este es el motivo que por la noche o situaciones simuladas de oscuridad la resistencia estomática limita la transpiración.

Además de las dos resistencias mencionadas, el vapor de agua que difunde fuera de la hoja encuentra una tercera resistencia, la de la capa límite de aire relativamente en calma, casi saturado de vapor de agua, que cubre la superficie foliar; la resistencia de la capa límite o capa estacionaria, que es proporcional al grosor de la capa de aire quieto en contacto con la superficie foliar.

En la mayoría de las plantas la resistencia estomática es la que normalmente limita la tasa transpiratoria.