9.4: Proceso de Ciencia - Predicción de Tolerancia a Sequía en Hojas
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El objetivo de esta actividad es utilizar las características de la anatomía foliar que se han observado en las secciones anteriores de este laboratorio para predecir qué tan tolerante a la sequía será una hoja. Para evaluar esto, medirás la cantidad de agua que pierden las hojas individuales cuando se exponen a un ambiente árido (seco).
Materiales necesarios
- Surtido de hojas de diferentes formas y tamaños preferiblemente recolectadas de diferentes ambientes. Nota: Estas hojas deben ser recolectadas al mismo tiempo para dar cuenta de la pérdida de humedad, la cual comenzará una vez retiradas de la planta.
- Una regla
- Una báscula digital
- Una cámara
- Papel\(^2\) cuadriculado de 1mm y lápices (opcional - una computadora con el programa ImageJ)
- Una calculadora
- Un ambiente contenido y árido (por ejemplo, una incubadora a 30-37C)
Observación: Obtener un conjunto de hojas de diferentes formas y tamaños. Haz observaciones sobre estas hojas, incluyendo aspectos que las hojas poseen o carecen, que crees que podrían contribuir a la tolerancia a la sequía. Registre sus observaciones a continuación.
Pregunta: La pregunta que se ha planteado para este experimento es “¿Qué características de las hojas están asociadas con la tolerancia a la sequía?”
Hipótesis: Para estrechar el reino de enfoque, observará específicamente la relación área de superficie a volumen de estas hojas. Para su hipótesis, haga una declaración sobre cómo cree que la relación superficie a volumen influirá en la retención de humedad. A continuación se ha incluido una hipótesis nula (H0), que predice que no hay relación entre las variables de interés.
H0: La relación de superficie a volumen no tendrá correlación con la retención de humedad en las hojas cuando se exponen a un ambiente árido.
H1:
Recopilación inicial de datos
Paso 1: Extienda las hojas lo más planas posible sobre un fondo sólido, como una hoja de papel blanco, con una regla alineada a un lado del papel. Esto te permitirá determinar la escala en tus imágenes. Haz una etiqueta con tu nombre (o nombre de grupo), fecha, hora y “T0". T0 denotará “tiempo cero”, el estado de las hojas antes del inicio del experimento.
Paso 2: Después de haber arreglado tus hojas, regla y etiqueta, toma una foto de ellas.
Paso 3: Utilizar la escala digital para obtener la masa de cada hoja y registrar estos valores en la Tabla\(\PageIndex{1}\).
Nota
La densidad del agua es de 1 g/cm\(^3\). Observe que la densidad es una medida de masa dividida por volumen (D = m/v). Debido a que las hojas son 90% de agua, podemos suponer que tienen aproximadamente la misma densidad, una relación 1:1 de masa a volumen. Con esta información, podemos utilizar la masa de la hoja como una aproximación del volumen de la hoja.
Paso 4: Calcula el área de superficie de cada hoja usando UNO de los siguientes métodos:
- Sube tu foto a la computadora y ábrela con ImageJ. Obtener el área de superficie y registrar estos valores en la Tabla\(\PageIndex{1}\).
o
- Traza cada hoja en papel\(^2\) cuadrificado de 1mm. Contar el número de cuadrados completamente contenidos dentro del rastreo. Intenta aproximar el número de cuadrados que se rellenan parcialmente haciéndolos coincidir con otros cuadrados que también están parcialmente llenos y contándolos como un cuadrado. Toma el número de cuadrados completamente rellenados, suma el número de cuadrados aproximados, luego multiplica esto por 2 para obtener la superficie total (esto da cuenta de ambos lados). Registre estos valores en la Tabla\(\PageIndex{1}\).
Nota
Debido a que la medición del volumen es usando cm, podría ser más útil convertir mm2 a cm2. Divide el número de mm\(^2\) por 100 para obtener\(^2\) cm. Para ello, coloca un decimal al final del número de mm\(^2\), luego muévelo dos lugares a la izquierda.
Paso 5: Utilice los valores en\(\PageIndex{1}\) para calcular la relación área de superficie a volumen para unidad de volumen de cada hoja dividiendo el área de superficie por el volumen.
|
ID de hoja |
Volumen (igual a masa, cm\(^3\)) |
Superficie (cm\(^2\)) |
Área de superficie: Relación de volumen para volumen unitario |
|---|---|---|---|
|
Ejemplo: |
\ (^3\))” style="vertical-align:middle; ">
3.4 |
\ (^2\))” style="vertical-align:middle; ">
120. mm\(^2\) /100 = 1.2 cm\(^2\) |
1.2/3.4 = 0.35 |
| \ (^3\))” style="vertical-align:middle; "> | \ (^2\))” style="vertical-align:middle; "> | ||
| \ (^3\))” style="vertical-align:middle; "> | \ (^2\))” style="vertical-align:middle; "> | ||
| \ (^3\))” style="vertical-align:middle; "> | \ (^2\))” style="vertical-align:middle; "> | ||
| \ (^3\))” style="vertical-align:middle; "> | \ (^2\))” style="vertical-align:middle; "> |
Experimento: Para probar la tolerancia a la sequía, las hojas se colocarán en un ambiente árido contenido. Después de un tiempo establecido, retirarás las hojas del ambiente árido y determinarás la cantidad y tasa de pérdida de humedad de cada hoja.
Paso 1: Acomoda las hojas en una bandeja y colóquelas en el ambiente árido contenido. Configura un temporizador o anota la hora. Después de 1 hora, retire la bandeja y llévala de nuevo a su mesa de laboratorio.
Paso 2: Utilizar la escala digital para obtener la masa de cada hoja en gramos y registrar estos valores en la Tabla\(\PageIndex{2}\).
Paso 3: Calcula el porcentaje de agua perdida en cada hoja usando la siguiente fórmula:\[((\text{Initial mass of leaf } - \text{ Mass of leaf after 1 hr in arid environment}) \div \text { Initial mass of leaf })\times 100 \nonumber \]
* Orden de operaciones: Haga primero la resta entre paréntesis más internos, luego divida el resultado por la masa inicial, luego multiplique el resultado de eso por 100.
Paso 4: Calcule la tasa de pérdida de agua de cada hoja por minuto usando la siguiente fórmula:\[((\text{Initial mass of leaf } - \text{ Mass of leaf after 1 hr in arid environment}) \div 60 \text { minutes} \nonumber \]
|
ID de hoja |
Masa después de 1 hora (g) |
% de pérdida de agua |
Tasa de pérdida de agua (g/min) |
|---|---|---|---|
|
Ejemplo: |
0.9 g |
((3.4-0.9)/3.4) x 100 = (2.5/3.4) x 100 = 73.5 |
(3.4-0.9)/60 = 2.5/60 = 0.04 |
Análisis:
Para interpretar los datos, ayuda a visualizarlos. En el espacio de abajo, haga una gráfica con Área de Superficie: Relación de Volumen para Volumen de Unidad en el eje x y Porcentaje de Pérdida de Agua en el eje y. Grafique estos valores de las tablas 1 y 2 para cada hoja. ¿Tus datos parecen seguir algún patrón en particular?
Agrega al menos 15 puntos de datos más de tus compañeros de clase. ¿Tus datos parecen seguir algún patrón en particular? Intente trazar una línea que mejor se ajuste a través de sus puntos de datos.
Interpretación y Conclusiones
¿Se correlacionó la pérdida de agua con la relación superficie: volumen? Explique.
¿Hay alguna correlación entre la pérdida de agua y alguna de las otras características observadas?
Considera cualquier fuente de error en este experimento y cómo podrías mejorar el diseño.