En una práctica de laboratorio, un grupo de segundo de bachillerato ha realizado un experimento para demostrar que la luz es necesaria en el proceso de la




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fecha de publicación07.03.2016
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. En una práctica de laboratorio, un grupo de segundo de bachillerato ha realizado un experimento para demostrar que la luz es necesaria en el proceso de la fotosíntesis. Para esto ha hecho dos montajes como los que muestran los dibujos. La única diferencia, puesto que se ha vigilado que el resto de condiciones fueran las mismas, ha sido que uno de ellos ha sido iluminado continuamente más de una hora (el señalado con la letra A) y el otro se ha mantenido, durante el mismo periodo, a oscuras (el señalado con la letra B).


  1. Observar el montaje A. ¿Por qué crees que puede ayudar a demostrar que la luz es necesaria para la fotosíntesis? Relaciona tu explicación con la ecuación general de la fotosíntesis y justifica como se genera el gas que se acumula en la parte superior del tubo A.


Si la planta acuática ha sido sometida a la acción de la luz y dispone de los sustratos necesarios para hacer la fotosíntesis (dióxido de carbono y agua), habrá sintetizado materia orgánica y oxígeno. Dado el montaje, este gas se ha ido acumulando y ha formado un pequeño volumen de gas en la parte superior del tubo de ensayo. El gas acumulado, el oxígeno, proviene de la fotolisis del agua que acontece en la fase lumínica de la fotosíntesis.


  1. Un alumno del grupo, al observar la pequeña acumulación de gas en el tubo de ensayo del montaje B, ha afirmado: “¡La planta ha hecho la fotosíntesis a oscuras!” Sin embargo, el resto de compañeros le han intentado convencer de que el experimento había dado el resultado esperado.

    • ¿Por qué crees que este alumno ha hecho la afirmación anterior?

    • ¿Por qué razón el resto de compañeros entienden que el experimento ha dado el resultado esperado?


El alumno confunde el gas acumulado en el montaje que ha estado a oscuras con el que se acumula en el montaje iluminado. Él piensa que el gas que se observa en el montaje B procede de la fotosíntesis, pero no es así, ya que esta planta no hace la fotosíntesis. El gas acumulado en este montaje que se ha mantenido a oscuras no oxígeno, sino dióxido de carbono, y procede de la respiración y no de la fotosíntesis.


  1. ¿Cuál es la variable independiente del experimento? ¿Y la variable dependiente?


La variable independiente es la iluminación (presencia o ausencia de luz) y la variable dependiente es la actividad fotosintética, que se mide a través del gas acumulado en el tubo de ensayo.


  1. ¿Cuál es el control del experimento? ¿Para qué sirve que haya un control en los experimentos?


Teniendo en cuenta que se trata de un experimento con luz / sin luz, el montaje sin luz actuará de control del experimento. Ello es así porque la ausencia de luz es la única diferencia entre las condiciones a las que se han sometido los dos montajes.
La existencia de un control en un experimento sirve para asegurar que los cambios experimentados por la variable dependiente proceden de los cambios inducidos en la variable dependiente y no de otras causas o factores.

CATALUÑA JUN’07

2. Un alumno de bachillerato, en un trabajo de investigación ha planteado la siguiente pregunta: “¿A partir de un mismo grupo de semillas inicial y tras varias generaciones, es posible obtener plantas capaces de germinar en condiciones de escasez de agua y plantas capaces de germinar en condiciones de abundancia de agua?”
Al presentar esta pregunta a los compañeros/as de la clase ha habido varias opiniones y controversias. Transcribimos un fragmento de una de las discusiones:


  1. Es evidente que si se puede obtener. Los organismos cambian según las circunstancias que les toca vivir: o se adaptan o mueren. Seguro que algunas plantas se hacen capaces de germinar en estas condiciones.

  2. Entre las semillas del grupo inicial debe de haber variabilidad genética para las condiciones de germinación. Según cuales sean las condiciones ambientales, se favorecerán diferentes fenotipos.

D

isponemos de múltiples terrarios como el que se muestra en el dibujo, que contienen suficientes macetas con el sustrato necesario para la germinación. Además, los terrarios tienen dispositivos para regular las condiciones ambientales. También tenemos un número abundante de semillas.


    1. Argumenta tu posición en relación a cada una de las opiniones presentes en el fragmento de la discusión.




  1. Sí se puede hacer, pero no porque los organismos cambien. Los organismos tienen cierta capacidad de adaptación, aunque ésta está limitada a algunas características que no son heredables. La expresión “o se adaptan o se mueren” como motor de un cambio y posterior adaptación no es cierta.




  1. Sí, efectivamente existe adaptación, pero de las poblaciones, no de los organismos. Se adaptan por el efecto selectivo del medio sobre la variabilidad genética mostrada por las poblaciones.




    1. Haz un diseño de un proceso de experimentación para intentar conocer si la germinación de las semillas depende de la humedad del suelo. En el diseño hace falta señalar cuáles serán las variables dependiente e independiente, así como el control del experimento.


Experimento: ¿Influye la humedad del suelo en la germinación de las semillas?
Variable independiente: Humedad del suelo

Variable dependiente: Germinación de las semillas (tanto en el tiempo como en el número de semillas).
Diseño: Podemos establecer tres pautas:

    • Fijar tres posibles grados de humedad de la tierra de las macetas: baja, media y alta.

    • En un terrario mantenemos varias macetas con una humedad de la tierra baja.

    • En otro terrario mantenemos varias macetas con una humedad de la tierra media.

    • Por último, en un tercer terrario mantenemos la humedad de la tierra alta.


Control: Hay varias opciones, o bien podemos observar el número de semillas germinadas en cada una de las condiciones en un tiempo determinado, o bien podemos calcular el tiempo que tardan en germinar un determinado número de semillas.

CATALUÑA JUN’06
3

. La denominada hormona juvenil participa en la regulación del desarrollo de los insectos.
El gráfico adjunto muestra la relación entre la concentración de hormona juvenil en el cuerpo del insecto y la transición entre los diversos estadios de desarrollo en la mariposa de la seda, Bómbix mori.
Se quiere diseñar un experimento para estudiar la validez de la hipótesis siguiente: “Quizá un aumento de la cantidad de horas de luz diarias hace más corto el estado de la crisálida”.
Para hacer este experimento disponemos de un elevado número de crisálidas, de varios terrarios con sistemas de iluminación regulables (desde 0 a 24 horas de luz por día, según convenga). Otros dispositivos permiten controlar otras variables ambientales como la temperatura, la humedad ambiental, etc. Diseña un experimento para probar la validez de esta hipótesis. En tu diseño hace falta que señales, cuáles serán las variables dependiente e independiente, así como el control del experimento.



    • Hipótesis: Quizá un aumento de la cantidad de horas de luz diarias hace más corto el estado de la crisálida.




    • Variable independiente: la cantidad de horas de luz diarias.




    • Variable dependiente: la duración del estado de crisálida (es decir, el tiempo).




    • Control: La variación de la variable independiente desde 0 a 24. Por ejemplo, disponemos de siete terrarios, el primero con 0 horas de luz, el segundo con 4 horas, el tercero con 8 horas, el cuarto con 12 horas, el quinto con 16 horas, el sexto 20 horas y el séptimo y último 24 horas.


El resto de las variables (por ejemplo, la temperatura o la humedad ambiental) quedan fijadas para todos los terrarios en 28 ºC y 70% de humedad relativa.



    • Diseño del experimento:




      • Se van a utilizar un número elevado de crisálidas en cada terrario, por ejemplo, diez; es decir, vamos a utilizar réplicas o repetitividad.




      • En cada uno de los terrarios regulamos el sistema de iluminación para ajustarlo a 0 horas en el primero, 4 horas en el segundo...




      • Nos aseguramos de que la temperatura y la humedad ambientales sean constantes para los siete terrarios. Por supuesto, nos aseguramos también de tener diez crisálidas en cada uno de los terrarios.




      • El final del diseño termina con la comprobación de la duración del estado de crisálida en cada individuo de cada uno de los terrarios.


CATALUÑA JUN’06

4. En una experiencia se colocan dos macetas de determinadas especies vegetales, a las que llamaremos A y B, en la misma habitación y que inicialmente tienen la misma altura. Durante siete semanas se riega, a la misma hora, la planta A con 50 ml de agua y la planta B con 100 ml de agua. Al cabo de las siete semanas se tienen los siguientes datos:
a

Semana (tiempo)

Altura planta A (cm)

Altura planta B (cm)

0

10

10

1

11,

12

2

12,5

13,4

3

13

14,2

4

14

15,4

5

15

16

6

15,5

16,8

7

16

17,4



) ¿Cuáles son la variable dependiente y la variable independiente del experimento?
La variable dependiente es la altura que alcanza la planta y la variable independiente es la cantidad de agua con la que se riega la planta.



  1. ¿Cuáles son las variables controladas?


Las variables controladas son la luz que reciben, la temperatura y los nutrientes.



  1. ¿Qué hipótesis se pretende probar con la experiencia?


La hipótesis sería: “Si aportamos diferentes cantidades de agua a distintas plantas, el crecimiento de éstas en altura, será diferente”.



  1. Representa los datos en una gráfica y elabora las conclusiones.



Tal como muestra la gráfica, la cantidad de agua con la que se riega una planta afecta al crecimiento de la misma. Podemos observar que partiendo las dos de la misma altura en la semana 0, la planta A (que se riega con 50 ml) alcanza a lo largo de cada una de las siete semanas de experimentación, menor altura que la planta B, regada con 100 ml.



  1. ¿Qué fórmula matemática relaciona ambas variables?


Debe ser una fórmula que relacione la altura alcanzada por la planta con la cantidad de agua de riego y el tiempo transcurrido.



  1. ¿Qué ley podemos deducir de la experiencia?


La ley podría decir: “La cantidad de agua con la que se riega una planta afecta al crecimiento en altura de la misma de manera directamente proporcional”.



    1. En un trabajo de investigación de bachillerato, un alumno ha pensado que podría determinar si la cafeína tiene efectos mutágenos sobre la mosca del vinagre (Drosophila melanogaster).


En concreto quiere estudiar qué dosis de cafeína han de ingerir las moscas para que la descendencia presente alteraciones en el cuerpo.
Para poder determinar los efectos mutágenos ha preparado un experimento en el que dispone de:

    • Una población numerosa de moscas.

    • Alimento que contiene cafeína en diferentes dosis (baja, media, alta) y alimento sin cafeína.

    • Recipientes de vidrio para contener las moscas y todos los enseres necesarios para favorecer la reproducción de las moscas.

    • Lupa binocular para observar los caracteres del cuerpo de las moscas.

    • Bibliografía con imágenes y descripciones de los caracteres corporales de Drosophila melanogaster.




        1. Enuncia en forma de pregunta el problema que se quiere resolver en esta búsqueda.


Se pueden ofrecer varias opciones:

    • ¿Influye la cantidad de cafeína presente en el alimento en las alteraciones presentes en el cuerpo de la descendencia?

    • ¿Hay algún tipo de relación entre la cantidad de cafeína ingerida y las mutaciones que se presentan en el cuerpo de la descendencia?


b) Señala las variables independiente y dependiente de este experimento. Justifica la respuesta.


          • Variable independiente: cantidad de cafeína. El científico (o experimentador) modifica directamente los valores de esta variable.

          • Variable dependiente: alteraciones o mutaciones en el cuerpo de la descendencia. Sus valores experimentan cambios tras modificar los valores de la variable independiente.




    1. Diseña un experimento que permita determinar qué dosis de cafeína han de ingerir las moscas para que la descendencia muestre alteraciones en el cuerpo. Especifica con claridad la idea de control del experimento.




      1. Se hacen varios grupos de moscas (con machos y hembras) criadas con alimento que contiene diferentes dosis de cafeína (baja, media y alta). De cada grupo hace falta realizar varias réplicas.




      1. Criar igualmente, al menos un grupo, de moscas con alimento sin cafeína.


El control del experimento se centra en el hecho de que se varíe la dosis de cafeína en el alimento y en la presencia de un grupo sin cafeína.


      1. Asegurarse de que el resto de condiciones (o variables) que puedan afectar a la aparición de mutaciones en la descendencia se mantienen en los mismos valores en todos los grupos de moscas del experimento.




      1. Analizar la descendencia y observar la presencia de alteraciones en el cuerpo. Determinar en cuáles de los diferentes grupos hay una mayor incidencia de alteraciones en el cuerpo por tal de cuantificar los resultados y poder relacionarlos con las diferentes dosis de cafeína. En definitiva, valorar las variaciones de la variable independiente.


CATALUÑA JUN’06


    1. En un cultivo de judías se ha realizado un experimento para comprobar que las deficiencias (escasez en el medio de cultivo) en fósforo y nitrógeno perturban el crecimiento de la planta y causan alteraciones en las hojas. Se ha vigilado que en todos los grupos de plantas utilizados, las condiciones fueran las mismas excepto el tipo de sustrato de crecimiento.




Tipo de sustrato de crecimiento

Resultados

Sustrato con los requerimientos normales de fósforo y nitrógeno

Crecimiento normal, hojas bien desarrolladas

Sustrato con déficit de fósforo y nitrógeno

Menor crecimiento, alteraciones en el color y la forma de las hojas


Estas son unas de las posibles conclusiones del experimento:

“El fósforo y el nitrógeno son necesarios tanto para el crecimiento normal de la planta como para la formación de hojas bien desarrolladas”.


  1. Se han hecho críticas al diseño del experimento que invalidan las conclusiones. Un compañero ha argumentado:”Quizás la causa del resultado es exclusivamente la escasez en fósforo”. ¿Crees que está fundamentada esta crítica? Explícalo.




    • La crítica es correcta si lo que el alumno argumenta es cierto y los resultados son compatibles con su hipótesis.

    • La crítica está fundamentada porque el experimento, tal y como se presenta, no permite conocer cuál sería el resultado del crecimiento en un medio donde faltara exclusivamente el fósforo.




  1. Haz el diseño de un experimento en el que se pueda comprobar la validez de la crítica anterior.




    1. Preparar diferentes grupos de plantas y hacerlas crecer en dos sustratos diferentes:

    • Requerimientos normales de nitrógeno y fósforo.

    • Requerimientos normales de nitrógeno con déficit de fósforo.

    1. Vigilar que, en todos los grupos de plantas utilizados, el resto de condiciones que puedan influir en el crecimiento y en la forma y el color de las hojas sean las mismas.

    2. Analizar en los diferentes grupos si el crecimiento de las plantas es normal, así como la presencia de alteraciones en las hojas y determinar en cuáles de los sustratos hay una mayor incidencia de alteraciones en el crecimiento y desarrollo de las hojas.


CATALUÑA SEP’05



    1. Señala si las siguientes afirmaciones sobre el método científico son verdaderas o falsas:

        1. sus leyes son siempre rechazadas si los hechos contradicen lo que afirman. Verdadero

        2. Usa las matemáticas como herramienta para ver la relación entre las variables. Verdadero

        3. El análisis de los resultados obtenidos en una experimentación conduce a la elaboración de una hipótesis. Falso, ya que el análisis de los resultados conduce a la extracción de conclusiones y ello puede ser suficiente para aceptar o rechazar una hipótesis. Para elaborar una hipótesis, se realiza la recogida de información, la observación y el planteamiento de preguntas.

        4. El conocimiento científico es siempre revisable. Verdadero

        5. El diseño de experimentos, para que sean fiables, debe asegurar que sus resultados dependan de una gran número de variables. Falso, ya que el diseño de experimentos debe asegurar que sus resultados dependan únicamente de una única variable.

        6. Cuando las hipótesis han sido repetidamente verificadas por la observación y la experimentación, se procede al enunciado de teorías. Verdadero

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