Fotosíntesis y contaminación

Introducción

Para responder esta y otras preguntas es preciso ahondar un poco en este tema. Es bastante habitual que desde la infancia se nos enseñe que las plantas llevan a cabo la fotosíntesis para generar oxígeno y materia orgánica a partir de la luz solar y el dióxido de carbono. Sin embargo, creemos que se trata de un fenómeno mucho más complejo cuyo mecanismo no se reproduce de manera exacta en todos los vegetales. Más aún, las algas y algunas bacterias también realizan este proceso que no siempre tiene como protagonista al oxígeno, como erróneamente se cree, aunque es innegable el rol fundamental que juega en la vida terrestre.

Secuencia de actividades

Las siguientes actividades tienen como fin estudiar no solo el proceso básico de fotosíntesis, sino también las alternativas llevadas a cabo por distintos organismos.

Actividad 1: el proceso de la fotosíntesis

Dejando de lado mecanismos particulares, durante la fotosíntesis la energía solar se «traduce» a energía química que más tarde se emplea en la síntesis de compuestos carbonados requeridos para el crecimiento y mantenimiento del organismo en cuestión. Pero ¿qué es lo primero que pensamos cuando nos hablan de la fotosíntesis?

La presente actividad puede iniciarse con la participación en clase de los y las estudiantes, que es importante que expongan acerca de las siguientes cuestiones:

• ¿Qué entienden por fotosíntesis?
• ¿Cuál es el objetivo de este proceso?
• ¿Qué organismos, además de las plantas, son capaces de hacer fotosíntesis?

Probablemente la exposición anterior dé lugar a algunos errores o confusiones –desde el punto de vista científico– respecto del fenómeno a estudiar. Por lo tanto, el paso siguiente debe ser que la o el docente describa el proceso de fotosíntesis típico en las plantas y despeje las dudas que se presentaron. A los fines didácticos es conveniente que separe este proceso en diferentes etapas, haciendo hincapié en los sustratos y productos de cada una:

• - fotoasimilación
• - fijación de carbono

Por último, el o la docente podrá explicar brevemente este fenómeno en otros organismos, destacando las principales diferencias y similitudes respecto de los vegetales.

Enlaces de interés

Fotosíntesis: etapas

Fotosíntesis

Actividad 2: estrategias alternativas

La mayoría de las plantas llevan a cabo la fotosíntesis por medio del mecanismo estudiado en la actividad 1, denominado C3 debido a que el primer producto de la fijación de carbono es tricarbonado. Hay que tener en cuenta que este evento se ve seriamente afectado por factores ambientales tales como la temperatura y la humedad. En este sentido, cabe destacar que existen adaptaciones alternativas al mecanismo C3 que permiten que determinadas plantas, denominadas C4 (en las que el primer producto fotosintético presenta cuatro carbonos) y CAM (crassulacean acid metabolism), sean capaces de subsistir en medios calurosos y secos. Estas adaptaciones alternativas presentan diferencias a nivel bioquímico o morfológico.

Para que el alumnado se familiarice con las estrategias alternativas a la fotosíntesis clásica, deberá realizar una investigación en internet. Es recomendable formar dos grupos y asignar una pregunta concreta a cada uno:

TEMA A: 

Si les dieran a escoger entre cultivar trigo o maíz, ¿qué tipo de ambiente elegirían en cada caso (en relación con la temperatura y humedad)? ¿Por qué?

TEMA B: 

El cactus es un tipo de planta propia de hábitats áridos y acumula una gran cantidad de agua. ¿Por qué?

Es fundamental que el o la docente aclare a sus estudiantes dos cuestiones:

• - que las respuestas están directamente relacionadas con el fenómeno de la fotosíntesis,
• - que no deben indagar exhaustivamente en particularidades bioquímicas.

Es posible que les resulte más amigable detenerse en aspectos anatómicos de la planta.

Posteriormente las respuestas serán discutidas en clase y se destacarán las características generales de estas estrategias.

Enlaces de interés

Anatomía foliar

Actividad 3: fijación de carbono

La presente actividad es un experimento sencillo que manifiesta la fijación de dióxido de carbono en una planta acuática. La idea es que apliquen y terminen de comprender lo enseñado acerca de este tema.

A continuación se presenta la experiencia junto con los resultados obtenidos. El alumnado deberá realizar el análisis correspondiente a fin de contestar las preguntas planteadas más adelante.

1. Se llenan con agua cuatro frascos de vidrio.
2. Se añade una sustancia indicadora que responde a las variaciones de dióxido de carbono en el medio*.
3. Se colocan plantas acuáticas en dos de los recipientes.
4. Se incuba en la oscuridad uno de estos frascos y se expone el otro a la luz de un tubo fluorescente. Se hace lo propio con los recipientes con agua e indicador.
5. Al cabo de un tiempo se observa la coloración obtenida en cada caso.

*Este compuesto es naranja/rojo y vira al amarillo o al violeta si aumenta o disminuye el dióxido de carbono, respectivamente.

Preguntas:

1. ¿Qué fenómeno se evidencia en este experimento?
2. ¿Por qué los controles difieren respecto del frasco con la planta incubada en total oscuridad?

El efecto invernadero tiene lugar debido a la emisión excesiva de determinados gases como el dióxido de carbono, como consecuencia de muchas de las actividades del hombre. Sugerimos proponer alguna estrategia basada en el experimento anterior que permita, al menos en teoría, disminuir los niveles de dichos gases.

Actividad de cierre

Para finalizar, las y los estudiantes deberán describir con sus propias palabras el fenómeno de fotosíntesis contestando, ahora desde un punto de vista diferente, los ítems planteados al comienzo de la primera actividad. Asimismo, se sugiere que el o la docente organice un debate en clase respecto del papel que desempeña la fotosíntesis sobre la vida en la Tierra  y cómo puede verse afectada debido a la contaminación del aire.