Ciencias Naturales · 6.º grado · Cuaderno de laboratorio

¿De dónde sale un árbol?

Un árbol grande de una plaza puede pesar más que tres autos juntos. Si las plantas comieran tierra, al lado de cada árbol habría un pozo enorme. Fijate la próxima vez: no hay ningún pozo. Entonces, ¿de dónde salieron ese tronco, esas ramas y esas hojas?

Ilustración: un sauce joven crece en una enorme maceta de barro, en un patio soleado; al lado hay una balanza antigua de dos platillos y un balde de madera con agua de lluvia.
Un sauce en una maceta, una balanza y un balde con agua de lluvia: con eso empezó, hace unos cuatrocientos años, la investigación de este misterio.

Vas a resolverlo como los científicos: con preguntas, experimentos y observación. Y vas a descubrir por qué de eso dependen tu comida y el aire que respirás.

Hoja 1 de 7 · El misterio

El misterio del sauce

Hace unos cuatrocientos años, en lo que hoy es Bélgica, el médico y químico Jan Baptista van Helmont se hizo esa misma pregunta. En su época casi todos pensaban, como mucha gente hoy, que las plantas se alimentan de tierra. Él decidió ponerlo a prueba.

Experimento histórico

El sauce de van Helmont, paso a paso

  1. Secó tierra en un horno y puso unos 90 kilos en una maceta enorme.
  2. Plantó un sauce chico, de unos 2 kilos.
  3. Tapó la maceta con una chapa agujereada, para que no entrara tierra de afuera.
  4. Durante cinco años lo regó solo con agua (de lluvia o destilada).
  5. Al final pesó el sauce, volvió a secar la tierra y la pesó otra vez.
El experimento de van Helmont. Al empezar: un sauce de unos 2 kilos y 90 kilos de tierra seca. Cinco años después: el sauce pesa unos 77 kilos y la tierra perdió solo 57 gramos. Al empezar sauce: unos 2 kg 5 años después sauce: unos 77 kg tierra90 kg tierra90 kg perdió solo 57 g
Van Helmont medía en libras, la unidad de su época; acá lo pasamos a kilos y redondeamos.

El sauce ganó unos 75 kilos, más o menos lo que pesa una persona adulta. La tierra perdió apenas 57 gramos, lo que pesa un alfajor. ¡Un alfajor de tierra no alcanza para fabricar una persona de sauce! Conclusión: las plantas no comen tierra.

¿Qué concluyó? ¿Qué se le escapó?

Van Helmont razonó: «si la tierra casi no cambió y solo le di agua, el árbol está hecho de agua». Acertó a medias: el agua es un ingrediente. Pero se le escapó otro, invisible, que rodeó al sauce todo el tiempo: un gas del aire llamado dióxido de carbono.

Lo que sabemos hoy: un árbol está hecho, sobre todo, de aire

Las plantas fabrican su alimento con dos ingredientes del ambiente, agua y dióxido de carbono, usando la energía de la luz. Eso se llama fotosíntesis: «foto» es luz y «síntesis», armar. Fotosíntesis es armar con luz.

De cada 100 partes de madera seca, unas 93 vienen del dióxido de carbono del aire, unas 6 del agua y alrededor de 1 de la tierra. De cada 100 partes de madera seca… del aire (dióxido de carbono): 93 del agua: unas 6 de la tierra: alrededor de 1
Si secás un pedazo de madera y averiguás de dónde vino cada parte, casi toda salió del aire. Valores aproximados.

¿Del aire? Sí. El dióxido de carbono es apenas una pizca del aire (unas 4 partes de cada 10.000) y, sin embargo, con esa pizca están hechos todos los árboles del planeta.

Lo podés comprobar en un asado

Cuando se quema la leña, queda apenas un poquito de ceniza: son, más o menos, los minerales que el árbol sacó de la tierra. Todo lo demás vuelve al aire, sobre todo como dióxido de carbono y vapor de agua.

Error típico

«Las plantas se alimentan de la tierra.»

De la tierra, la planta toma agua y unos pocos minerales (con nitrógeno, fósforo o potasio, por ejemplo). Son imprescindibles, como los tornillos de un mueble: sin ellos se desarma, aunque el mueble no está hecho de tornillos. El alimento lo fabrica la planta. Por eso el abono no es «comida para plantas»: aporta minerales, no alimento.

Hoja 2 de 7 · La fábrica

Qué entra, qué sale y por dónde

Pensá en la planta como una fábrica silenciosa que funciona con luz. Le tienen que llegar tres cosas: agua, dióxido de carbono y luz. Y salen dos: glucosa, el alimento, y oxígeno, que sobra. Seguí las flechas.

Esquema de una planta. El agua entra por la raíz y sube por el tallo. El dióxido de carbono entra por los estomas de las hojas. La luz del sol llega a las hojas. El oxígeno sale por los estomas. La glucosa viaja a toda la planta y lo que sobra se guarda como almidón. luz el agua subepor el tallo el agua entrapor la raíz la glucosa viajaa toda la planta se guardacomo almidón dióxido decarbono: entrapor los estomas oxígeno: salepor los estomas
En esta clase cada color significa siempre lo mismo: azul, agua; gris, dióxido de carbono; amarillo, luz; naranja, glucosa; rojo, oxígeno.

Agua: de la raíz a la hoja

Entra por la raíz, sobre todo por los pelos absorbentes, y sube por el tallo por unos tubitos finísimos, los vasos, como por pajitas. Con ella van los minerales: esa mezcla es la savia bruta.

Probalo: poné una rama de apio en agua con colorante. En unas horas vas a ver el color subir por los vasos.

Dióxido de carbono: entra por los estomas

Es un gas del aire, el mismo que largás al exhalar. Entra por los estomas: aberturas microscópicas, como boquitas, sobre todo en la cara de abajo de la hoja.

Un estoma abierto, con un hueco entre sus dos células, y un estoma cerrado.abiertocerrado

Dos células con forma de poroto abren y cierran cada estoma. Si falta agua, se cierran para no perderla.

Luz: la atrapa la clorofila

La clorofila es una sustancia verde que está en los cloroplastos de las células. Funciona como un panel solar: captura la energía de la luz.

¿Por qué las hojas son verdes? La clorofila absorbe la luz roja y la azul, y rebota la verde: esa llega a tus ojos.

Lo que sale: glucosa y oxígeno

La glucosa es un azúcar: el alimento. Le da energía a la planta y con ella arma su cuerpo (madera, fibras, hojas). Viaja por otros vasos, en la savia elaborada, y la que sobra se guarda como almidón: la papa, la mandioca y la harina están llenas. El oxígeno sobra y sale al aire por los estomas: es el que respirás vos.

Zoom: ¿en qué parte exacta ocurre?

Ocurre en las partes verdes de la planta, sobre todo en las hojas. Seguí el zoom del 1 al 4:

Zoom en cuatro pasos. Uno: una hoja. Dos: el corte de la hoja, con capas de células y un estoma abajo. Tres: una célula de la hoja con muchos cloroplastos. Cuatro: un cloroplasto, adentro del cual está la clorofila. 1 · Hoja 2 · Corte de la hoja estoma 3 · Célula 4 · Cloroplasto la clorofila estáen estas pilas
Esquema sin escala: un cloroplasto es miles de veces más chico que una hoja.

Las hojas son planas y finitas por algo: así reciben mucha luz y el gas llega fácil a todas sus células. (La célula vegetal completa está en la clase «La célula», de 7.º grado.)

Error típico

«La clorofila es el alimento de la planta.»

La clorofila es la herramienta, no el producto. Es como el panel solar de una casa: captura energía, pero no se come. El alimento es la glucosa, que la hoja fabrica gracias a esa energía.

Actividad

La aduana de la planta

La planta tiene una aduana que controla todo lo que pasa. Para cada cosa, decidí si entra, sale o se queda. Pista: si viene de afuera, entra; si la planta lo larga al ambiente, sale; si la planta lo fabrica y lo usa o lo guarda, se queda.

Agua

Dióxido de carbono

Luz

Minerales

Oxígeno

Glucosa

Almidón

Clorofila

Hoja 3 de 7 · La receta

La receta de la hoja

Todo lo que pasa en la hoja entra en una sola línea. Leela como una receta: arriba, lo que la planta usa; abajo, lo que fabrica.

La fotosíntesis en palabras: agua más dióxido de carbono, con la energía de la luz que atrapa la clorofila de los cloroplastos, se transforman en glucosa más oxígeno. lo que la planta usa agua + dióxido de carbono energíade la luz clorofila(en los cloroplastos) glucosa + oxígeno lo que la planta fabrica
Se lee: agua más dióxido de carbono, con la energía de la luz que atrapa la clorofila, dan glucosa más oxígeno.

La luz no es un ingrediente: es la energía

Fijate que la luz no está con los ingredientes: va al costado de la flecha. La luz no es materia, no le agrega pedacitos a la glucosa: aporta energía. Es como desarmar dos torres de bloques y armar otras con las mismas piezas: la luz no pone bloques, pone la fuerza. Y esa energía queda guardada en la glucosa, para la planta… o para vos, si te la comés.

Las piezas se reacomodan. El oxígeno del agua pasa a formar el oxígeno que sale al aire. El hidrógeno del agua y el carbono del dióxido de carbono pasan a formar la glucosa. ¡el oxígeno que sale viene del agua! HHO OOC OO agua dióxido de carbono oxígeno glucosa la luz solo pone la energía
Las piezas (los científicos las llaman átomos) no aparecen ni desaparecen: se reacomodan. El oxígeno del agua sale al aire; el hidrógeno del agua y el carbono del dióxido de carbono forman la glucosa.

¿De dónde sale el oxígeno?

Del agua. Con la energía de la luz, la hoja rompe el agua: el hidrógeno va a la glucosa y el oxígeno sobra y sale. Se comprobó en 1941 con algas verdes puestas en agua «marcada» con un oxígeno fácil de rastrear: la marca apareció en el oxígeno que largaban.

Error típico

«El oxígeno sale de la luz.»

La luz no trae oxígeno: no trae ninguna materia. El oxígeno viene del agua; la luz pone la energía para romperla.

Para curiosos: la receta en idioma químico (es un extra)

6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2

Se lee: seis moléculas de dióxido de carbono más seis de agua forman una de glucosa y seis de oxígeno. Contá las piezas: carbono, 6 y 6; hidrógeno, 12 y 12; oxígeno, 18 y 18. Ninguna se pierde ni aparece de la nada.

Detalle fino: es la versión resumida. En realidad la hoja usa doce moléculas de agua y libera seis; así, todo el oxígeno que sale viene del agua.

Ejemplo resuelto

¿Una papa hace fotosíntesis?

Una papa guardada en la alacena. Usamos la receta como lista de control:

  1. ¿Qué hace falta? Agua, dióxido de carbono, luz y clorofila. Si falta una sola cosa, no hay fotosíntesis.
  2. ¿Tiene luz? No: la alacena está a oscuras. Con eso ya alcanza.
  3. Conclusión: no hace fotosíntesis. Las hojas de la planta fabricaron la glucosa y la mandaron al tubérculo, bajo tierra, que la guardó como almidón.

¿Y si una papa se pone verde? Le dio la luz y fabricó clorofila. Ojo: con el verde suele aparecer una sustancia tóxica, la solanina; por eso esas partes se sacan antes de cocinarla.

Hoja 4 de 7 · Laboratorio

Laboratorio: el factor que falta

Simulador

La hoja de laboratorio

Regulá la luz, el agua y el dióxido de carbono de una hoja y mirá cuánta glucosa fabrica y cuánto oxígeno larga. Probá combinaciones y cumplí las cuatro misiones.

La hoja de laboratorio: una hoja recibe luz del sol, agua por el tallo y dióxido de carbono del aire; fabrica glucosa, que se ve como hexágonos naranjas, y larga oxígeno. respira luz agua dióxido de carbono oxígeno

Cada hexágono naranja en la hoja es glucosa fabricada.

Luz

Agua

Dióxido de carbono

El balde de tablas: cada tabla es un factor y el líquido, que es la producción, llega solo hasta la tabla más corta.
Fotosíntesis
bastante
Oxígeno
sale bastante
Factor que falta
los tres, empatados
Respiración
encendida, siempre

El balde: cada tabla es un factor. La producción (verde) llega solo hasta la tabla más corta.

Fabrica bastante glucosa. Los tres factores están empatados en el medio: para fabricar más, tenés que subir los tres.

Misiones

  1. Llevá la fábrica al máximo. ¡Lograda! Así, nada la frena.
  2. Con mucha luz y mucha agua, lográ que la hoja no fabrique nada. ¡Lograda! Sin dióxido de carbono no fabrica nada.
  3. Poné la luz en «Mucha» y el dióxido de carbono en «Poco». ¿Cuánto fabrica? ¡Lograda! Poca: la frena el dióxido de carbono.
  4. Hacé de noche. ¿Qué pasa con el oxígeno? ¡Lograda! El oxígeno entra: la planta respira.

Lo que descubriste: la regla del balde

La hoja fabrica tanto como le permite el factor más bajo, el que falta, igual que un balde de tablas desparejas se llena solo hasta la tabla más corta. Se llama factor limitante. En un día muy nublado falta luz; en una maceta olvidada en enero, falta agua. Por eso regar más una planta de un rincón oscuro no la ayuda: le falta luz, no agua.

También influye la temperatura: con mucho frío o mucho calor, la fábrica anda más lenta. El balde es un modelo simplificado, pero funciona muy bien.

Experimento 1 · para hacer en casa

Porotos con luz y porotos a oscuras

Necesitás: dos frascos, algodón, agua, seis porotos y una caja que cierre bien (o un placard).

  1. Poné algodón húmedo y tres porotos en cada frasco. Esperá a que asomen los brotes.
  2. Dejá un frasco junto a una ventana y el otro en la caja. Todo lo demás, igual.
  3. Durante diez días, anotá la altura y el color de las plantitas.
A los diez días: con luz, plantitas bajas, verdes y con hojas grandes; a oscuras, plantitas altas, finitas, amarillas y con hojas chiquitas. Con luz verdes y firmes A oscuras finitas y amarillas
Así suelen verse a los diez días.

Leé los resultados de la carpeta de Martina, de 6.º:

DíaCon luzA oscuras
43 cm, verdes4 cm, amarillentas
77 cm, verdes, con hojas abiertas12 cm, amarillas, hojas chiquitas
1010 cm, verdes y firmes18 cm, amarillas, se doblan
  1. ¿Qué cambió? Solo la luz: es lo que ponemos a prueba.
  2. ¿Por qué las de la caja crecieron más y están amarillas? No están mejor: gastan el almidón del poroto para estirarse buscando luz, y sin luz no fabrican clorofila.
  3. ¿Y si siguen a oscuras? Cuando se termine la reserva del poroto, se mueren: sin luz no fabrican alimento nuevo.

Por eso se pone amarillo el pasto que queda una semana bajo una pileta de lona.

Experimento 2 · simulá y después probalo

Contá las burbujas

Necesitás: una ramita de elodea (una planta acuática de nuestros ríos que se consigue en las casas de acuarios), un frasco con agua, una pizca de bicarbonato (le agrega dióxido de carbono) y una lámpara LED, que casi no calienta. Con un adulto: agua y electricidad no se mezclan.

Con el corte de la ramita hacia arriba, poné la lámpara a distintas distancias y contá las burbujas que salen del corte en un minuto. Simulalo acá:

Simulación: una lámpara ilumina un frasco con agua y una ramita de elodea; del corte de la ramita salen burbujas de oxígeno. Abajo, una regla marca la distancia de la lámpara al frasco. 40 cm3020100

Elegí una distancia para medir.

LámparaBurbujas por minuto
a 10 cm—
a 20 cm—
a 30 cm—
a 40 cm—
apagada—
Gráfico de barras de las burbujas por minuto: 31 con la lámpara a 10 centímetros, 18 a 20, 11 a 30, 7 a 40 y ninguna con la lámpara apagada. burbujas por minuto 0102030 31 18 11 7 0 10 cm20 cm30 cm40 cmapagada

Lo que cambiás es la distancia, o sea, cuánta luz recibe la planta. Lo que medís son las burbujas por minuto. Todo lo demás queda igual. Ahora leé los resultados:

a) ¿Qué pasa con las burbujas cuando alejás la lámpara?

b) ¿De qué gas son las burbujas?

c) Con la lámpara apagada no sale ninguna burbuja. ¿La planta se murió?

Hoja 5 de 7 · Día y noche

La planta también respira

En el laboratorio pasó algo raro: con la luz apagada, la hoja no larga oxígeno… ¡lo toma! Es que las plantas, además de hacer fotosíntesis, respiran. Y respiran igual que vos: toman oxígeno y largan dióxido de carbono.

Respirar es sacar la energía guardada en el alimento. En la clase del sistema respiratorio seguiste el aire hasta tus pulmones; de ahí, el oxígeno llega a tus células, que «queman» despacito la glucosa. Las células de la planta hacen lo mismo, y siempre: de día y de noche, en hojas, tallo y raíces.

De día: la hoja toma mucho dióxido de carbono y larga mucho oxígeno, porque la fotosíntesis es más intensa que la respiración. De noche: solo respira; toma un poco de oxígeno y larga un poco de dióxido de carbono. De díaDe noche fotosíntesis yrespiración:sale oxígeno solo respira:toma oxígeno, largadióxido de carbono
Flechas gruesas: fotosíntesis. Finitas y punteadas: respiración. De día la fotosíntesis es mucho más intensa, así que en total la hoja larga oxígeno.

Dos procesos, cara a cara

FotosíntesisRespiración
¿Para qué sirve?Para fabricar alimento (glucosa).Para usar el alimento y sacarle energía.
¿Cuándo ocurre?Solo cuando hay luz.Siempre: de día y de noche.
¿Dónde?En las partes verdes, dentro de los cloroplastos.En todas las células vivas (en las mitocondrias).
¿Qué usa?Agua, dióxido de carbono y energía de la luz.Glucosa y oxígeno.
¿Qué produce?Glucosa y oxígeno.Dióxido de carbono, agua y energía para vivir.

Error típico

«Las plantas respiran al revés que nosotros» o «las plantas solo hacen fotosíntesis».

Respiran como nosotros, todo el tiempo. La que va «al revés» es la fotosíntesis, y con luz es mucho más intensa: por eso de día, en total, largan oxígeno. Ya en 1779 el médico holandés Jan Ingenhousz vio que las plantas «mejoran» el aire al sol y lo «empeoran» a oscuras.

Por qué tu vida depende de la fotosíntesis

Tu comida. La energía de lo que comés empezó siendo luz del sol: la milanesa viene de una vaca, la vaca comió pasto y el pasto fabricó su alimento con luz. Por eso, como viste en la clase de cadenas alimentarias, toda cadena empieza con un productor: solo los productores fabrican alimento con luz, agua y aire, y los demás vivimos de lo que ellos fabrican.

Del sol a vos: la luz llega al pasto, que es productor; la vaca come pasto; vos comés la milanesa de la vaca. SolPastoVacaVos productorconsumidores
Cada flecha va del alimento a quien lo come; la punteada es la luz que atrapa el pasto.

Tu aire. Casi todo el oxígeno del aire lo fabricaron, durante miles de millones de años, seres que hacen fotosíntesis. No solo árboles: se calcula que alrededor de la mitad del oxígeno que se produce cada año sale del mar, de algas y bacterias microscópicas (el fitoplancton).

El fuego del asado. El calor de la leña que arde es energía del sol que el árbol guardó, año tras año, en su madera.

Hoja 6 de 7 · Práctica

Ahora te toca

Ocho desafíos, de más fácil a más difícil. Si te equivocás, recibís una pista pensada para ese error: usala y volvé a intentar.

1Ordená

Ordená el viaje del agua, desde la tierra hasta el lugar donde se usa. Tocá los pasos en orden.

    2Completá

    Completá la receta. Tocá un espacio y después la palabra que va.

    La atrapa la luz. Con esa energía, la hoja une y para fabricar . Lo que sobra es , que sale al aire.

    3Verdadero o falso

    «La clorofila es el alimento de la planta.»

    ¿Por qué?

    4Calculá

    El sauce de van Helmont pasó de unos 2 kilos a unos 77 kilos. ¿Cuántos kilos ganó?

    kg

    5Verdadero o falso

    «Las plantas respiran solo de noche.»

    ¿Por qué?

    6Elegí

    Sofía dice: «El oxígeno que larga la planta viene de la luz del sol». ¿Qué le contestás?

    7Resolvé

    En un invernadero de tomates del cinturón hortícola de La Plata hay un sol radiante, las plantas están bien regadas y todo estuvo cerrado durante la mañana. Al mediodía, las plantas fabrican mucha menos glucosa que temprano.

    ¿Qué le conviene hacer al productor?

    8Desafío final

    En 1771, Joseph Priestley dejó arder una vela dentro de un frasco cerrado hasta que se apagó. Después metió una ramita de menta en ese mismo aire, con el frasco cerrado y con luz de día. Diez días más tarde, una vela nueva pudo arder ahí adentro.

    a) ¿Qué hizo la menta con el aire del frasco? b) ¿Qué habría pasado si el frasco hubiera estado en un placard oscuro? Escribí tu explicación en la carpeta y después comparala.

    Ver una respuesta posible

    a) La menta hizo fotosíntesis: tomó el dióxido de carbono que dejó la vela y largó oxígeno, que la vela necesita para arder. b) A oscuras solo habría respirado, gastando el poco oxígeno que quedaba: la vela nueva no habría prendido. (Que hacía falta luz lo descubrió Ingenhousz en 1779.)

    ¿Tu respuesta menciona fotosíntesis, dióxido de carbono, oxígeno, luz y respiración?

    Hoja 7 de 7 · Cierre

    Lo que te llevás

    Fotosíntesis

    Fabricar alimento con la energía de la luz.

    ¿Qué usa?

    Agua (por la raíz y el tallo), dióxido de carbono (por los estomas) y energía de la luz (la atrapa la clorofila).

    ¿Qué fabrica?

    Glucosa: energía, cuerpo y reservas de almidón. Oxígeno: lo que sobra sale al aire.

    ¿Dónde?

    En las partes verdes, sobre todo en las hojas: dentro de los cloroplastos, donde está la clorofila.

    ¿Cuándo?

    Solo con luz. La respiración, en cambio, no para nunca: de día y de noche.

    ¿Por qué importa?

    Es la base de casi todas las cadenas alimentarias y fabrica el oxígeno que respirás.

    Preguntas para responder sin mirar

    1. Van Helmont regó su sauce solo con agua. ¿Por qué se equivocó al decir que el árbol estaba hecho de agua?

      Ver respuesta

      Porque la mayor parte de la materia del árbol vino del dióxido de carbono del aire, que él no midió. El agua aportó una parte; la tierra, casi nada.

    2. Nombrá los dos productos de la fotosíntesis y qué hace la planta con cada uno.

      Ver respuesta

      Glucosa: energía, cuerpo y reservas de almidón. Oxígeno: usa un poco para respirar y el resto sale al aire.

    3. ¿Por qué una planta encerrada en un placard termina muriendo aunque la riegues?

      Ver respuesta

      Sin luz no hace fotosíntesis: sigue respirando y gasta sus reservas hasta que se terminan.

    4. ¿De dónde viene el oxígeno que larga una planta: de la luz, del agua o del dióxido de carbono?

      Ver respuesta

      Del agua. La luz solo pone la energía para romperla.

    La próxima vez que pases al lado de un árbol, acordate: está hecho, sobre todo, de aire, de agua y de luz del sol guardada.

    Respuestas

    1. Aduana. Entran: agua, dióxido de carbono, luz y minerales. Sale: oxígeno. Se quedan: glucosa, almidón y clorofila.
    2. Misiones. 1) Los tres factores al máximo. 2) Dióxido de carbono en «Nada». 3) Fabrica poca: falta dióxido de carbono. 4) No sale oxígeno: entra un poquito, porque respira.
    3. Burbujas. a) Disminuyen. b) Oxígeno. c) No: sigue viva y respirando.
    4. Ahora te toca. 1) Tierra, raíz, tallo, hoja. 2) clorofila; agua y dióxido de carbono (en cualquier orden); glucosa; oxígeno. 3) Falso: la clorofila atrapa la luz; el alimento es la glucosa. 4) 75 kilos (77 − 2). 5) Falso: respiran siempre. 6) Viene del agua; la luz pone la energía. 7) Abrir las ventilaciones. 8) Ver la respuesta posible del desafío.